(57)【要約】  本発明は、特に太陽電池構造体のパターン形成のために、少なくとも１つのグリッド線、特に複数の平行するグリッド線を対象基板の上面に形成するプリントヘッド（１）の分野に関し、プリントヘッド（１）は印刷を順方向および逆方向に同時に可能にして、印刷手順を固定し、スクリーン印刷またはステンシル印刷のプロセスを改善する。
2018536559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの供給ポート（３）と、少なくとも１つの吐出オリフィス（５）と、前記少なくとも１つの供給ポート（３）と前記少なくとも１つの吐出オリフィス（５）との間を連通する１つ以上の流路（７）とを有し、対象基板の上面に対して個別に定義可能な角度に配置された少なくとも２つの印刷プレート（９、１１）であって、印刷位置と停止位置との間で個別に移動可能であり、少なくとも第１の印刷プレート（９）および少なくとも第２の印刷プレート（１１）が前記少なくとも１つの吐出オリフィス（５）の対向する位置に配置され、前記印刷位置において前記印刷プレート（９、１１）が前記停止位置においてよりも対象基板の前記上面に近く配置される前記少なくとも２つの印刷プレート（９、１１）をさらに備えることを特徴とし、特に太陽電池構造体のパターン形成のために、スクリーン印刷またはステンシル印刷によって少なくとも１つのグリッド線、特に複数の平行するグリッド線を前記対象基板の前記上面に形成するプリントヘッド（１）。
【請求項２】
前記プリントヘッド（１）の前記移動方向を決定するように構成され、かつ適合される、少なくとも１つのコントローラをさらに備え、前記印刷位置から前記停止位置へ、およびその逆の前記印刷プレート（９、１１）の前記移動が、前記検出された印刷位置に基づいて前記コントローラによって制御される、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１の印刷プレート（９）が前記印刷位置へと移動されるか、または前記印刷位置にある場合に、前記少なくとも１つの第２の印刷プレート（１１）が前記停止位置へと移動されるか、または前記停止位置にあること、および互いに逆であることを特徴とし、前記印刷プレート（９、１１）の前記印刷位置と前記停止位置との間の前記移動が、前記印刷位置によってトリガされる空気圧、油圧、および／または少なくとも１つの電動モータにより作動され、前記コントローラによってトリガされる、請求項１または２に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
前記押出材料が選択的に前記少なくとも１つの流路（７）を通って前記少なくとも１つの吐出オリフィスから押し出されるように、好ましくはペースト状の前記押出材料を前記プリントヘッド（１）の前記供給ポート（３）に供給する材料供給機構をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のプリントヘッド。
【請求項５】
前記印刷ブレード（９、１１）が前記対象基板の前記上面に対して３０°〜７０°の範囲、特に４５°〜６０°の範囲の調整可能な角度αで配置され、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍの範囲、特に０．１〜０．３ｍｍの範囲の厚さを有し、好ましくは前記印刷ブレード（９、１１）の少なくとも１つがステンレス鋼を含むか、またはステンレス鋼からなることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のプリントヘッド。
【請求項６】
前記印刷ブレード（９、１１）の少なくとも１つに、または隣接して配置された少なくとも１つのサイドワイパをさらに備え、特に、各印刷ブレード（９、１１）が少なくとも１つのサイドワイパ、好ましくは前記印刷ブレード（９、１１）それぞれの両側に配置された２つのサイドワイパを備え、前記少なくとも１つのサイドワイパが、好ましくはペースト状の前記押出材料の流動および循環のための限定された領域を作り出すように構成され、かつ適合され、特に前記押出材料の効果的なローリングを両印刷方向にさらに提供し、さらに前記基板表面領域上の押出材料の固化を最小化する、請求項１から５のいずれか一項に記載のプリントヘッド。
【請求項７】
前記プリントヘッド（１）および／または前記対象基板を支持し、前記少なくとも１つの吐出オリフィスから吐出される好ましくはペースト状の押出材料が、前記少なくとも１つのグリッド線を前記対象基板の前記上面に形成するように前記プリントヘッド（１）を前記対象基板に対して移動させる搬送機構をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のプリントヘッド。
【請求項８】
少なくとも前記第１の印刷ブレード（９）が前記印刷位置にあって少なくとも前記第２の印刷ブレード（１１）が前記停止位置にある第１の期間中に、材料供給機構が好ましくはペースト状の押出材料を前記少なくとも１つの吐出オリフィス（５）から押し出し、その一方で搬送機構が、前記対象基板上に前記対象基板の第１の側端から、または第１の側端に隣接して第１の構造体が形成されるように、前記プリントヘッド（１）を前記対象基板上で第１の方向に移動させ、少なくとも前記第２の印刷ブレード（１１）が前記印刷位置にあって少なくとも前記第１の印刷ブレード（９）が前記停止位置にある第２の期間中に、前記材料供給機構が前記押出材料を前記少なくとも１つの吐出オリフィス（５）から押し出し、その一方で前記搬送機構が、前記対象基板上に第１および／または第２の構造体が形成されるように、前記プリントヘッド（１）を前記対象基板上で前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動させる、
ように前記材料供給機構および前記搬送機構を制御する手段をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のプリントヘッド。
【請求項９】
現在の印刷モードを示す印刷機の統合ソフトウェアへの接続を有し、前記ソフトウェアが前記第１および第２のブレード（９、１１）をトリガして前記位置に応じた前記移動を開始し、前記機能を継続的に実行することができる、請求項１から８のいずれか一項に記載のプリントヘッド。
【請求項１０】
太陽電池の製造のための、かつ／または太陽電池の製造における請求項１から９の一項以上に記載のプリントヘッドの使用。
【請求項１１】
前記第１の印刷ブレードが前記印刷位置にあって前記第２の印刷ブレードが前記停止位置にある第１の期間中に、材料供給機構を作動させてグリッド線材料を前記少なくとも１つの吐出オリフィスから押し出すことと、その一方で搬送機構を作動させて、前記対象基板上に前記対象基板の第１の側端から、または第１の側端に隣接して前記第１の方向に第１の構造体が形成されるように、前記プリントヘッドを前記対象基板に対して移動させることと、
前記第２の印刷ブレードが前記印刷位置にあって前記第１の印刷ブレードが前記停止位置にあり、前記第１の期間に続く第２の期間中に、前記材料供給システムを作動させて前記グリッド線材料を前記少なくとも１つの吐出オリフィスから押し出すことと、その一方で前記搬送機構を作動させて、前記対象基板上に第１および／または第２の構造体が形成されるように、前記プリントヘッドを前記対象基板に対して前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動させることと、
を含み、
特に太陽電池構造体のパターン形成のために、請求項１から９の一項以上に記載のプリントヘッドを用いたスクリーン印刷またはステンシル印刷によって少なくとも１つのグリッド線、特に複数の平行するグリッド線を対象基板の上面に形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に太陽電池構造体のパターン形成のために、少なくとも１つのグリッド線、特に複数の平行するグリッド線を対象基板の上面に形成するプリントヘッドの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン印刷プロセスの基本原理は、メッシュスクリーンを使用して同一画像を繰り返し再現することである。スクリーン印刷が太陽電池製造プロセスで使用される方法は、多くの場合、スクリーン印刷プロセスによるＰＶ太陽電池のメタライズである。これは、例えばｃ−Ｓｉセル上への異なるタイプのメタライゼーションペーストの塗布である。したがって、ペーストをメッシュスクリーンに塗布し、開口した画像領域上のペーストを所望の基板に転写するためにスキージで押し出す。このプロセスは、スクリーン材料が持続する限り何度も繰り返すことができる。
【０００３】
先行技術によれば、ペーストをスキージするプリントヘッドは、一方向のみに動作するように構成され、かつ適合される。先行技術で知られている方法によれば、最初の工程でメッシュスクリーンにペーストを塗布し、次いでスキージをメッシュスクリーンおよびペースト上で第１の方向に移動させて基板上に同一物を転写する。スキージの幅は必ずしも基板の幅ではないため、スキージを持ち上げ、持ち上げた状態で移動の最初の開始点まで反対方向に後退させ、その後、このプロセスを繰り返す。
【０００４】
先行技術によるスクリーン印刷用プリントヘッドの欠点は、プリントヘッドが印刷を行うことなく後退するため印刷プロセスに時間がかかることと、ペーストのすべてが使用されなくてもメッシュスクリーン上にペーストを塗布することによって、ペースト自体が効率的に使用されないことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、対象基板上でのグリッド線の印刷を固定し、ペースト損失を最小化して基板への効率的なペースト転写を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、少なくとも１つの供給ポートと、少なくとも１つの吐出オリフィスと、前記少なくとも１つの供給ポートと前記少なくとも１つの吐出オリフィスとの間を連通する１つ以上の流路とを有し、対象基板の上面に対して個別に定義可能な角度に配置された少なくとも２つの印刷プレートであって、印刷位置と停止位置との間で個別に移動可能であり、少なくとも第１の印刷プレートおよび少なくとも第２の印刷プレートが前記少なくとも１つの吐出オリフィスの対向する位置に配置され、印刷位置において印刷プレートが停止位置においてよりも対象基板の上面に近く配置される少なくとも２つの印刷プレートをさらに備え、特に太陽電池構造体のパターン形成のために、スクリーン印刷またはステンシル印刷によって少なくとも１つのグリッド線、特に複数の平行するグリッド線を対象基板の上面に形成するプリントヘッドにより達成される。
【０００７】
「例示的」という用語は、本明細書では、「例、事例、または例証としての役割を果たす」ことを意味するために使用される。本明細書で「例示的」と記載された実施形態は、必ずしも他の実施形態よりも好ましい、または有利であると解釈されるべきではない。
【０００８】
本開示によるプリントヘッドは、多結晶シリコンウエハの基板上に細線を形成するために使用することができ、形成される細線は太陽電池構造に従う。細線はフィンガーとして定義される。スクリーン印刷またはステンシル印刷は、細線（フィンガー）を形成するために適用される。プリントヘッドは太陽電池ペースト供給管の接続に使用し得る単一または複数のチャネルを有することが可能な供給ポートを備えることができ、それによって太陽電池ペーストは連続的に供給される。
【０００９】
プリントヘッドは材料供給機構を備えることができ、それによってプリントヘッドの供給ポートはペースト供給管と接続されて、ペーストはプレートとスクリーンまたはステンシルとの間の空間を満たすように力を介して押し出される。
【００１０】
プリントヘッドは、搬送機構および材料供給システムを備えることができる。材料は、チャネルを通ってブレードの前にある吐出オリフィスに押し出されてもよい。搬送機構は、プリントヘッドをステンシル／スクリーンとウエハ表面との間の規定のギャップに移動させる。規定された角度のブレードは、定義された位置で前進し、定義された位置で停止する。
【００１１】
本開示によるプリントヘッドでは、例えば太陽電池のフロントサイドのメタライゼーションのために、順方向（サイクル１）および逆方向（サイクル２）に印刷可能である。印刷方向に依存して２つの印刷プレートの１つが印刷位置に移動され、その一方で第２の印刷プレートは停止位置にあるか、または停止位置に移動される。各ブレードは個別に移動し、個々のブレードそれぞれが上下移動する。好ましくは、前記２つの印刷プレートは、基板上面に対して互いに鏡像となる角度で対向して配置される。単一のスキージホルダの場合、プロセス要件およびセットアップに従って、少なくとも１つのオリフィスからペーストを供給する。上下移動のトリガは、印刷位置をトリガするセンサによる。
【００１２】
所望の印刷角度を達成する、および／または印刷ブレードを停止位置または印刷位置へ移動させるための印刷ブレードの動きは、空気圧、油圧、および／または少なくとも１つの電動モータによって作動される動きによって達成される。
【００１３】
本開示によるプリントヘッドによって提供される実行可能な印刷モードは、フラッディング機構を必要とせず、反対の移動方向への太陽電池の印刷を可能にする。これにより、プリントヘッドは、印刷サイクルの間、印刷ブレードの間近にペーストを連続的に供給する。
【００１４】
最後に、本開示によるプリントヘッドは、プリントヘッドの移動の順方向および逆方向に印刷が可能であるため、より少ない処理時間で太陽電池の印刷を可能にする。
【００１５】
本開示の一例によれば、プリントヘッドは、少なくとも１つのコントローラを備えることができ、前記コントローラは、プリントヘッドの移動方向を決定するように構成され、かつ適合され、印刷位置から停止位置への、およびその逆の印刷プレートの移動は、検出された印刷位置に基づいてコントローラにより制御される。
【００１６】
このようなコントローラの使用により、各印刷プレートの印刷位置および停止位置は、プリントヘッドの移動方向に応じて自動的に設定することができる。
【００１７】
したがって、一実施形態によれば、少なくとも１つの第１の印刷プレートが印刷位置へと移動されるか、または印刷位置にある場合に、第２の印刷プレートが停止位置へと移動されるか、または停止位置にあること、および互いに逆であることは有利であり得、印刷プレートの印刷位置と停止位置との間の移動は、印刷位置によってトリガされる空気圧、油圧、および／または少なくとも１つの電動モータによって作動され、コントローラによってトリガされる。
【００１８】
これは、プリントヘッドの１つのブレードのみが常にスクリーンまたはステンシルと接触してペーストを基板に転写するため、特に有利であり得る。
【００１９】
一例によれば、前記押出材料が選択的に前記少なくとも１つの流路を通って前記少なくとも１つの吐出オリフィスから押し出されるように、好ましくはペースト状の前記押出材料をプリントヘッドの前記供給ポートに供給する材料供給機構が好ましい。
【００２０】
印刷プレート付近での効率的なペースト転写により、細線印刷が可能となる。２つのブレードの移動により、常にペーストがローリングすることで、安定したペースト組成が提供される。
【００２１】
本開示のさらなる例によれば、印刷ブレードは、対象基板の上面に対して３０°〜７０°の範囲、特に４５°〜６０°の範囲の調整可能な角度αで配置され、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍの範囲、特に０．１〜０．３ｍｍの範囲の厚さを有し、好ましくは印刷ブレードの少なくとも１つはステンレス鋼を含むか、またはステンレス鋼からなる。
【００２２】
印刷プレートのこのような角度は有利であることが示されている。
【００２３】
さらに、本開示の一例によれば、少なくとも１つのサイドワイパが印刷ブレードの少なくとも１つに、または隣接して配置され、特に各印刷ブレードは少なくとも１つのサイドワイパ、好ましくは印刷ブレードそれぞれの両側に配置された２つのサイドワイパを備え、少なくとも１つのサイドワイパは、好ましくはペースト状の押出材料の流動および循環のための限定された領域を作り出すように構成され、かつ適合され、特に前記押出材料の効果的なローリングを両印刷方向でさらに提供し、さらに基板表面領域上の押出材料の固化を最小化する。
【００２４】
本開示によるサイドワイパは、ペーストを限定された領域に供給することを可能にする。これにより、ペーストの損失は、印刷されない領域に置かれるペーストの減少によって著しく低減される。代わりに、ペーストは、第１または第２の印刷プレートの間近に供給される。サイドワイパは、太陽電池ペーストの流動および循環のための最小限の領域を作り出すように構成され、配置することができ、さらにステンシルまたはスクリーンからウエハ表面への効果的な太陽電池ペーストの転写を確実にするために太陽電池ペーストの効果的なローリングを両印刷方向で提供する。前記サイドワイパは、ゴムまたはポリウレタン材料で作られ、鋼鉄フレームによって支持されてもよい。
【００２５】
さらに、本開示の一例によれば、プリントヘッドおよび／または前記対象基板を支持し、前記少なくとも１つの吐出オリフィスから吐出される好ましくはペースト状の押出材料が、前記少なくとも１つのグリッド線を対象基板の上面に形成するようにプリントヘッドを前記対象基板に対して移動させる搬送機構が提供される。
【００２６】
本開示のさらなる例によれば、プリントヘッドは、少なくとも第１の印刷ブレードが印刷位置にあって少なくとも第２の印刷ブレードが停止位置にある第１の期間中に、材料供給機構が好ましくはペースト状の押出材料を前記少なくとも１つの吐出オリフィスから押し出し、その一方で搬送機構が、前記対象基板上に前記対象基板の第１の側端から、または第１の側端に隣接して第１の構造体が形成されるように、前記プリントヘッドを前記対象基板上で第１の方向に移動させ、少なくとも第２の印刷ブレードが印刷位置にあって少なくとも第１の印刷ブレードが停止位置にある第２の期間中に、前記材料供給機構が前記押出材料を前記少なくとも１つの吐出オリフィスから押し出し、その一方で前記搬送機構が、前記対象基板上に第１および／または第２の構造体が形成されるように、前記プリントヘッドを前記対象基板上で第１の方向とは反対の第２の方向に移動させる、ように前記材料供給機構および前記搬送機構を制御する手段をさらに備えることができる。
【００２７】
最後に、一例によれば、プリントヘッドは、現在の印刷モードを示す印刷機の統合ソフトウェアへの接続を有し、ソフトウェアは第１および第２のブレードをトリガして位置に応じた移動を開始し、機能を継続的に実行することができる。
【００２８】
さらに、本発明は、太陽電池の製造のための、あるいは太陽電池の製造における、本開示によるプリントヘッドの使用を提供する。
【００２９】
さらに、本開示は、第１の印刷ブレードが印刷位置にあって第２の印刷ブレードが停止位置にある第１の期間中に、材料供給機構を作動させてグリッド線材料を少なくとも１つの吐出オリフィスから押し出すことと、その一方で搬送機構を作動させて、前記対象基板上に前記対象基板の第１の側端から、または第１の側端に隣接して第１の方向に第１の構造体が形成されるように、前記プリントヘッドを対象基板に対して移動させることと、第２の印刷ブレードが印刷位置にあって第１の印刷ブレードが停止位置にあり、第１の期間に続く第２の期間中に、前記材料供給システムを作動させて前記グリッド線材料を前記少なくとも１つの吐出オリフィスから押し出すことと、その一方で前記搬送機構を作動させて、前記対象基板上に第１および／または第２の構造体が形成されるように、前記プリントヘッドを前記対象基板に対して第１の方向とは反対の第２の方向に移動させることと、を含み、特に太陽電池構造体のパターン形成のために、本開示によるプリントヘッドを用いたスクリーン印刷またはステンシル印刷によって少なくとも１つのグリッド線、特に複数の平行するグリッド線を対象基板の上面に形成する方法を提供する。
【００３０】
本発明の前述の態様および付随する多くの利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、よりよく理解されて、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態によるプリントヘッドの一例の概略側面図である。
【図２】図１に示すプリントヘッドの逆方向の印刷サイクルの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照して、様々な実施形態について詳細に説明する。可能な限り、同一の参照番号を図面全体にわたって、同一または類似の部分を指すために使用する。特定の例および実施形態に対する言及は、説明を目的とするものであり、本発明または請求項の範囲を限定するものではない。
【００３３】
例示的な実施例が以下に図示され、説明されるが、本開示の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得ることは理解されるであろう。これに関して、添付の図面に関連して以下に示される詳細な説明は、開示される主題の様々な例の説明としてのみ意図され、唯一の例を表すことを意図するものではない。この開示に記載された各例は、単なる例または説明として提供され、他の例よりも好ましい、または有利であると解釈されるべきではない。本明細書で提供される例示的な実施例は、網羅的であることを意図するものではなく、開示された正確な形態に開示を限定することを意図しない。同様に、本明細書に記載される任意のステップは、同一または実質的に類似の結果を達成するために、他のステップまたはステップの組み合わせと交換可能であり得る。
【００３４】
図１は、本開示の実施例によるプリントヘッドの一例の概略側面図を示す。プリントヘッド１は、スクリーン印刷またはステンシル印刷によって太陽電池構造体のパターンである少なくとも１つのグリッド線を形成するプリントヘッドである。プリントヘッド１は、１つの供給ポート（図示せず）と、スキージホルダ３と、少なくとも１つの吐出オリフィス５と、前記供給ポート３と前記吐出オリフィス５との間を連通する１つの流路７とを有する。
【００３５】
２つの印刷プレート９、１１は、対象基板の上面に対して個別に定義可能な角度αで配置され、印刷位置と停止位置との間で個別に移動可能である。図１では、第１の印刷プレート９が印刷位置にあり、第２の印刷プレート１１が停止位置にあることが示されている。これにより、第１の方向Ａにペーストが対象基板１５上へとメッシュ１３を通過する印刷が可能となる。
【００３６】
図１によるプリントヘッドでは、順方向Ａおよび逆向きのＢ方向で印刷することが可能である（図２参照）。印刷方向に依存して２つの印刷プレート９、１１の１つが印刷位置に移動され、その一方で第２の印刷プレートは停止位置にあるか、または停止位置に移動される。前記２つの印刷プレート９、１１は、基板上面に対して互いに鏡像となる角度で対向して配置される。これにより、スキージホルダ３は、プロセス要件およびセットアップに従って、ペーストを少なくとも１つのオリフィス５から供給する。上下移動のトリガは、印刷位置をトリガするセンサ（図示せず）による。方向Ｂに印刷する場合、第２の印刷プレート１１は印刷位置にあり、第１の印刷プレート９は停止位置にある。図１および図２から容易に導きだせるように、プリントヘッド１は、ペーストを任意の印刷方向に同一品質で供給することができる。したがって、本開示によるプリントヘッド１は、プリントヘッドの移動の順方向および逆方向に印刷可能であるので、より短い処理時間で太陽電池の印刷が可能である。
【００３７】
図示の例では、印刷プレート９、１１の印刷位置と停止位置との間の移動は、空気圧シリンダ１７、１９によって空気圧で作動される。言うまでもなく、印刷プレート９、１１の作動には別のタイプも可能であり、示された空気圧シリンダは、単に実現可能なタイプの１つである。
【００３８】
図１および図２には、サイドワイパは示されていないが、サイドワイパは印刷ブレード９、１１の少なくとも１つに、または隣接して配置され、ペーストの流動および循環のための限定された領域を作り出すように構成され、かつ適合され、さらに前記押出材料の効果的なローリングを両印刷方向で提供する。サイドワイパは、その結果、制限された領域にペーストを供給することを可能にする。
【００３９】
さらに、プリントヘッドおよび／または前記対象基板を支持し、前記対象基板に対してプリントヘッドを移動させる本開示の搬送機構も、図１および図２には示されていない。
【００４０】
それによっていくつかの搬送機構が本開示のプリントヘッド１によるスクリーン印刷またはステンシル印刷の要件を満たすために適していることは、当業者には明らかである。
【００４１】
上記および請求項において開示された本発明の特徴は、個々にも、およびそれらのあらゆる可能な組み合わせにおいても、異なる実施形態で本発明を実施するために使用することができる。開示された実施形態の前述の説明は、当業者が本発明を実施または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示された特許請求の範囲および原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。
【図１】
2018536559.tif 000003
【図２】
2018536559.tif 000004
【国際調査報告】
2018536559.tif 000005
2018536559.tif 000006
2018536559.tif 000007