矽晶太陽電池高精細電極印刷技術

刊登日期:2015/5/5
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網版印刷技術
在網印製程中,圖案的精準性受到絲網之影響相當大。對太陽電池的接觸電極而言,印刷線路越細,所需絲網的網目( Mesh )數越高,而所選用的網線線徑也越小。網目數高會使得圖案均一性較好,張網強度也較高;然而網線線徑過小卻會使得網的張力強度穩定性下降,這對需要反覆推擠的網版來說是一大困擾,耐用壽命會因此減少。至於印刷電極線路的縱深比( Aspect Ratio )則是受到網版開口面積比例( Percent Open Area )的影響。開口面積比例越高,銀漿料的轉移效率越理想,縱深比及均勻性越高。

金屬遮罩印刷技術
近年來運用超高精細金屬遮罩( Fine Metal Stencil )在矽晶太陽電池上印刷超細線金屬精細電極,逐漸受到太陽電池製造廠商的重視,因為這種遮罩可印出細且具高縱深比的銀線路,有發展成主流製程技術的趨勢。在銀膠網印刮刀和太陽矽晶面板間的金屬遮罩,使用時放置在矽晶面板的表面。利用網罩上的精細蝕孔線路圖案和其間距,控制與導引印刷銀膠之入料,可於太陽矽晶圓上印刷精密銀膠線路。金屬遮罩與印刷網版在結構上的差異在於,金屬遮罩的線路圖案是直接建立在遮罩本身之上,不像印刷網版是在金屬絲網上方建立一層 Emulsion Layer,而圖案是繪製在 Emulsion Layer。


圖三、Screen Printing及Stencil Printing所印刷之銀線路形貌比較


圖五、超高精細金屬網罩中心線寬間距<0.04 mm

精密金屬遮罩加工製作技術
1. 蝕刻技術製作金屬遮罩
以銅為底材所蝕刻之遮罩,可應用在較不平滑的表面;而使用不銹鋼為底材,雖然價格較高,但是使用壽命較長。蝕刻製程必須搭配黃光微影製程來定義出遮罩上的線路圖案,然後藉由化學氧化還原反應,將開口蝕穿。蝕刻製程中,為了降低光阻保護下方的材料被側蝕,維持開口圖案的精準,通常搭配了擺動製程,也因此蝕刻邊緣大多呈現平滑的邊角。

2. 電鑄技術製作金屬遮罩
運用電鑄技術製作遮罩,所能選用的底材較為受限,大多為銅、鎳或鎳合金。與蝕刻製程相類似的,它同樣需搭配黃光微影製程來定義出遮罩上的線路圖案,但不同的是,電鑄是透過電化學還原反應“長出”遮罩主體,光阻保護沒有金屬成長的位置便是遮罩開口部分。電鑄成長所得開口邊緣十分平滑,因此在印刷時漿料容易通過,卡料的機率也較低。相較於蝕刻技術,其開口的大小是不受底材厚薄的限制,線寬因此可以更為精細。電鑄製程的成本略高於蝕刻製程,但低於雷射製程
……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:李文錦 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」341期,更多資料請見下方附檔。


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