在衬底上印刷图案的方法和设备技术

本发明专利技术包括用于在衬底上印刷图案的方法和设备。所述方法包括：采集具有多个印刷轨迹的衬底表面的图像；以及识别在多个印刷轨迹上的印刷轨迹部分的位置。所述方法进一步包括：通过比较印刷轨迹部分的位置与预定印刷轨迹的位置来决定调整参数；以及基于调整参数执行后续印刷操作。所述设备包括至少一个检查单元和计算机可读介质，所述计算机可读介质包含处理器执行一种用于印刷的方法的指令，所述方法包含：（i）识别印刷轨迹部分的位置；（ii）通过比较印刷轨迹部分的位置与预定印刷轨迹的位置来决定调整参数；以及（iii）基于调整参数执行后续印刷操作。

【技术实现步骤摘要】
在衬底上印刷图案的方法和设备
本专利技术的实施例涉及用于例如使用硅或氧化铝基在衬底上印刷导电材料的方法和设备，所述方法和设备用以形成光伏(PV)电池或绿带型(green-tapetype)电路。
技术介绍
太阳能电池是将太阳光直接转换成为电力的PV装置。在制造商业上可行的太阳能电池以制造PV装置时的一个主要因素在于，通过提高装置产量和增加衬底生产量来降低形成太阳能电池所需的制造成本。用于生产太阳能电池和将太阳能电池配置一个或多个p-n结的方法是公知的。每一p-n结包含在半导体材料之内的两个不同区域，其中一侧被表示为p型区且另一侧被表示为n型区。当太阳能电池的p-n结暴露于太阳光时，太阳光通过PV效应直接转换为电力。太阳能电池产生特定量的电力，并且太阳能电池被制造且布置在太阳能模块中，所述太阳能模块件被确定大小以传递所需量的系统功率。太阳能模块使用特定框架和连接器相连成为面板。太阳能电池通常在硅衬底上形成，所述硅衬底可以是单晶或多晶硅衬底。典型的太阳能电池包括硅衬底或片材，所述硅衬底或片材通常小于约0.3mm且具有在形成在衬底上的p型区的顶部上的n型硅薄层。通常，标准硅太阳能电池被制造在衬底上，所述衬底包括p型基极区、n型发射极区、以及布置在p型基极区和n型发射极区之间的p-n结区。n型区或n型半导体通过用某些类型的元素(例如，磷(P)、砷(As)或锑(Sb))掺杂半导体来形成，以增加负电荷载流子(即，电子)的数目。类似地，p型区或p型半导体通过将三价原子添加到晶格来形成，从对于硅晶格而言是正常的四个共价键中的一个共价键产生漏电子。因此，掺杂原子可从相邻原子共价键接受电子以完成第四键。掺杂原子接受电子，导致从相邻原子的一个键的一半的损失且引起“空穴”的形成。当光落到太阳能电池上时，来自入射光子的能量在p-n结区的两侧上产生电子空穴对。电子横跨p-n结向下部能级扩散且空穴在相反方向扩散，从而在发射极上产生负电荷，并且相应的正电荷在基极中积聚。当在发射极和基极之间产生电路且p-n结暴露于某些波长的光时，电流将流动。当照明时，通过半导体产生的电流流过在太阳能电池的前侧(即，光接收侧)和背侧上布置的接触。顶部接触结构通常被配置为宽泛间隔的薄金属线或金属指状件，所述金属线或金属指状件将电流供应到较大汇流条(busbar)。通常不将背接触约束为以多条薄金属线形成，因为背接触未防止入射光撞击太阳能电池。太阳能电池通常以诸如Si3N4之类的薄层介电材料覆盖以充当抗反射涂层或ARC，以将来自太阳能电池的顶表面的光反射最小化。丝网印刷一直被用于电子工业以便在衬底的表面上印刷电子部件设计，诸如电接触或电互连。现代化的太阳能电池制造工艺也使用丝网印刷工艺。在一些应用中，需要在太阳能电池衬底上丝网印刷接触线，诸如指状件。所述指状件与衬底接触且所述指状件能够与一个或多个掺杂区域(例如，n型发射极区)形成欧姆连接。欧姆接触是在半导体装置上已制备以便所述装置的电流-电压(l-V)曲线为线性且对称(即，在半导体装置的掺杂硅的区域和金属接触之间不存在高电阻接口)的区域。低电阻、稳定的接触对太阳能电池的性能以及在太阳能电池制造工艺中形成的电路的可靠性是非常关键的。例如通过使用图案化扩散阻挡层执行磷扩散步骤，重掺杂区域可使用各种图案化技术而形成在衬底表面上以产生具有较重和较轻掺杂的区域。背侧接触完成太阳能电池所需的电路以通过与衬底的p型基极区形成欧姆接触来产生电流。为了增强与太阳能电池装置的接触，通常将指状件定位于在衬底表面之内形成的重掺杂区域上，以使欧姆接触能够形成。由于形成的重掺杂区域的电气性质，所述重掺杂区域倾向于阻挡或最小化可通过所述区域的光的量，因此需要将所述重掺杂区域的大小最小化，同时还使这些区域足够大以保证指状件可以可靠地对准且形成在所述区域上。重掺杂区域和指状件的形成可包括沉积多层材料。由于形成重掺杂区域的层未对准，受重掺杂区域影响的表面区域可能比所需的更宽，且因此阻止了否则对太阳能电池可用的光的通过。此外，沉积在底层重掺杂区域上的指状件的未对准可导致不良的装置性能和低装置效率。重掺杂区域和指状件的形成中的未对准可能是由于以下因素：将衬底定位在自动传送装置上的误差、衬底边缘的缺陷、在衬底表面上的重掺杂区域的未知登记和对准、和/或在自动传送装置上的衬底移动。因此，在印刷工艺步骤期间发生误差的情况下，被印刷的多个层的未对准可导致衬底被丢弃。在这个领域之内，已知借助于如上所述的丝网印刷技术在结晶硅基极上生产太阳能电池，以在太阳能电池的正面和/或背面上获得多层图案。多层图案例如通过双重印刷或者借助于若干连续的印刷步骤来形成。此举可通过在适当支撑件或衬底(例如，具有硅或氧化铝基极的衬底)上通过丝网印刷、激光印刷、墨喷印刷、或者其他类似工艺来进行。使用多层图案使形成例如具有选择性发射极的太阳能电池成为可能。例如由至少第一层和在第一层的顶部上的第二层形成的多层结构允许通过接触传递的电流增大，但是所述多层结构可使印刷工艺更加复杂。事实上，在这种情况下，必须将多个层以通常在10微米(mm)的范围内的精度彼此正确地对准。如果在自动传送装置上的衬底运动和印刷头的运动未准确地控制，那么所沉积的图案将不正确地形成。因此，在印刷工艺步骤期间发生误差的情况下，多个被印刷层的可能的未对准导致衬底被丢弃。因此，存在对于在每一印刷步骤之后的一个或多个控制步骤的需要，以验证印刷在每一场合上的层相对于下面的层的对准。一些已知的控制技术要求将被印刷的层定位以使用所述信息进行闭环反作用控制，或者也被称为闭环控制。然而，一旦给定的层已经印刷在先前印刷的层上，知道精确位置就特别困难，因为所有的层重叠。在这方面，一种用于根据图案印刷若干沉积的重叠层的已知方法能够通过检测在衬底上印刷的适当标记的位置来决定对于后续印刷操作的衬底的正确定向和沉积。所述已知方法在衬底表面上形成适当的标记，在一些情况下，所述标记不能通过光学采集装置直接可见。当然，在硅基极上的衬底通过熔合硅丢弃物来获得，所述衬底还被称为单铸(monocast)衬底，所述衬底在所述衬底的固化时包括具有不同结晶配置的区域，从而给予印刷表面一种颜色，所述颜色是不均匀的且可能与标记的颜色混淆。在这种情况下，如上所述的采集方法可能并不总是有效的。因此，存在完善以下方法的需要：(i)一种将允许印刷层的正确相互对准的在衬底上印刷图案的方法；以及(ii)一种允许在不提供参考标记的情况下检测印刷轨迹位置的方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供用于在衬底上印刷图案的方法和设备，所述方法和设备可用于形成PV电池或绿带型电路。根据一个实施例，在衬底上印刷图案的方法包含：采集具有印刷在衬底上的多个印刷轨迹的衬底的表面区域的图像；以及借助于图像识别在多个印刷轨迹上的印刷轨迹部分相对于衬底的至少一个侧面的位置。所述方法进一步包括：通过比较印刷轨迹部分的位置与预定印刷轨迹的位置来决定调整参数；以及基于调整参数执行后续印刷操作。在一个实施例中，一种用于印刷衬底的设备包括至少一个检查单元和计算机可读介质，所述至少一个检查单元被配置以采集具有印刷在衬底上的多个印刷轨迹的衬底的表面区域的图像。计算机可读介质包含处理器执行一种用于在衬底上印刷图案的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底上印刷图案的方法，所述方法包含：采集具有印刷在衬底上的多个印刷轨迹的所述衬底的表面区域的图像；借助于所述图像识别在所述多个印刷轨迹上的印刷轨迹部分相对于所述衬底的至少一个侧面的位置；通过比较所述印刷轨迹部分的所述位置与预定印刷轨迹的位置来决定调整参数；以及基于所述调整参数执行后续印刷操作。

【技术特征摘要】
2012.08.31 IT UD2012A000149;2013.01.11 US 61/751,1.一种在衬底上印刷图案的方法，所述方法包含：采集具有印刷在衬底上的多个印刷轨迹的所述衬底的表面区域的图像，其中所述印刷轨迹是被配置以将电流供应到太阳能电池衬底中的集电条的指状件；借助于所述图像识别在所述多个印刷轨迹上的印刷轨迹部分相对于所述衬底的至少一个侧面的位置，其中所述印刷轨迹部分是在所述图像中的所述印刷轨迹的可识别区段；通过比较所述印刷轨迹部分的所述位置与预定印刷轨迹的位置来决定调整参数；以及基于所述调整参数执行后续印刷操作。2.如权利要求1所述的方法，其中识别所述印刷轨迹部分的所述位置包含：决定所述印刷轨迹部分相对于所述衬底的所述至少一个侧面的第一距离和定向角。3.如权利要求1或2所述的方法，其中识别在所述多个印刷轨迹上的印刷轨迹部分的位置包含：识别在相同印刷轨迹上的至少两个印刷轨迹部分的位置；和/或识别在两个不同印刷轨迹上的至少两个印刷轨迹部分的位置。4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述比较被配置以决定在所述印刷轨迹部分和所述预定印刷轨迹之间的第一偏差。5.如权利要求4所述的方法，其中比较所述位置被配置以基于所述第一偏差决定印刷参数。6.如权利要求1或2所述的方法，其中比较所述位置被配置以基于印刷轨迹部分的所述位置评估所述印刷轨迹的位置。7.如权利要求1或2所述的方法，其中比较所述印刷轨迹部分的所述位置与预定印刷轨迹的位置包括：将所述印刷轨迹部分与预定印刷轨迹的位置进行比较，所述预定印刷轨迹的位置是关于垂直于所述印刷轨迹部分的纵轴的方向。8.如权利要求7所述的方法，其中比较所述印刷轨迹部分的所述位置与预定印刷轨迹的位置包括从以下列表中选择的至少一个要素：在垂直于所述印刷轨迹部分的所述纵轴的方向上，比较在所述印刷轨迹部分和所述预定印刷轨迹之间的距离；以及比较在所述印刷轨迹部分和所述预定印刷轨迹之间的角度交错。9.如权利要求3所述的方法，其中比较所述印刷轨迹部分的所述位置与预定印刷轨迹的位置包括将所述印刷轨迹部分与预定印刷轨迹的位置进行比较，所述预定印刷轨迹的位置是关于垂直于所述印刷轨迹部分的纵轴的方向。10.如权利要求1或2所述的方法，其中所述预定印刷轨迹是先前沉积的印刷轨迹或者在先前处理的衬底上沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·佳利亚佐，A·沃尔坦，A·卡萨林，
申请(专利权)人：应用材料意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：