Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle

B e s c h r e i b u n g :

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, bei dem die Solarzelle in mehreren Herstellungsschritten im Siebdruckverfahren bedruckt wird.

Es ist bekannt, sowohl die Rückseite als auch die Vorderseite von Solarzellen bei deren Herstellung im Siebdruckverfahren zu bedrucken. Dabei weisen im Stand der Technik die zu bedruckende Solarzelle und die Druckrichtung eine fest vorgegebene, nicht veränderbare relative Orientierung zueinander auf.

In der Siebdrucktechnik sind heute zwei Ausprägungen von Druckeinheiten gebräuchlich: Flachsiebdruckeinheiten und Rotationssiebdruckeinheiten. Als Druckrichtung bezeichnet man allgemein bei Flachsiebdruckeinheiten die Bewegungsrichtung der Rakel über das Druckgut. Bei Rotationssiebdruckeinheiten ist die Druckrichtung durch die Transport- richtung des Druckguts definiert.

Ein wichtiges Kriterium beim Siebdruck ist das Ablösen des Siebs vom Druckgut, nachdem die Rakel über das Sieb gefahren ist: der so genannte Siebabsprung.

Die folgende Ausführung erläutert anhand einer Flachsiebdruckeinheit die Zusammenhänge, die grundsätzlich auch für Rotationssiebdruckeinheiten gelten.

Da die Druckpasten hochviskose Flüssigkeiten sind, wirken starke Adhäsionskräfte, die das Sieb, nachdem die Rakel über eine zu bedruckende Stelle hinweg gefahren ist, am Druckgut (Solarzelle) zunächst festhalten. Das Ablösen wird durch die relativ starke Spannung des Siebs ermöglicht. Der Siebabsprung benötigt aber eine bestimmte Zeit, die von verschie- denen Druckparametern abhängig ist (Paste, Siebbeschaffenheit, Druckbild). Der Zeitbedarf für den Siebabsprung ist eine wichtige Größe, da das Druckgut so lange nicht bewegt werden darf, bis dieser sicher erfolgt ist. Auch deshalb ist es heute üblich, das Sieb vor dem Weitertransport des Druckguts nach oben (vom Druckgut weg) zu bewegen, was den Siebab- sprung begünstigt. Der Siebabsprung gestaltet sich immer dann schwierig, wenn ein Druckbild auf der ganzen Breite des Objekts ohne Unterbrechung zu drucken ist, wie beispielsweise der vollflächige Rückseitendruck oder die Stromschienen, so genannte Busbars, oder die Finger bei Solarzellen. Einzelne Unterbrechungen der Druckstruktur, wie z. B. die vielen einzel- nen Finger beim Bedrucken der Solarzellenvorderseite, vereinfachen den Siebabsprung, wenn diese in Rakelbewegungsrichtung gedruckt werden.

Das Drucken der Busbars und der Finger für den Frontseitenkontakt, also die Bedruckung der Solarzellenvorderseite, stellt technisch die größte Herausforderung dar. Die Positionierung der Solarzellen zur Ausrichtung des Drucksiebs bzw. der Rakelbewegungsrichtung wird deshalb für diesen Prozessschritt nach Möglichkeit optimal gewählt. Dies bedeutet, dass die Finger der Solarzellenvorderseite in Bewegungsrichtung der Rakel gedruckt werden. Die Busbars auf der Solarzellenrückseite sind jedoch quer zu den Fingern der Solarzellenvorderseite ausgerichtet. Wenn die Solarzelle demnach so ausgerichtet ist, dass eine optimale Bedruckung der

Solarzellenvorderseite möglich ist, bedeutet dies auch, dass wegen der starren Anordnung der Rakelbewegung zur Solarzelle die Bedruckung der Solarzellenrückseite unter schlechten Bedingungen erfolgt, da die volle Breite des Solarmoduls ohne Unterbrechung quer zur Rakelbewegungs- 5 richtung bedruckt werden muss. Der Siebabsprung ist hier am schwierigsten und muss über entsprechende Prozesseinstellungen sichergestellt werden.

Eine mögliche Lösung ist es, eine Wartezeit zu implementieren. Dies lo verlängert jedoch den Druckzyklus. Alternativ oder zusätzlich kann das Sieb nach Druckende nach oben gefahren werden. Auch dies verlängert den Druckzyklus. Weiterhin ist es denkbar, die Siebspannung zu erhöhen. Dies verkürzt jedoch die Lebensdauer des Siebs.

i5 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der Druckzyklus verkürzt und die Lebensdauer des Siebs erhöht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf besonders einfache und 20 überraschende Art und Weise durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Solarzelle und die Druckrichtung für zumindest einen ersten Druckvorgang in einer ersten Orientierung zueinander ausgerichtet werden und in mindestens einem weiteren Druckvorgang in einer anderen Orientierung zueinander ausgerichtet werden. Die Solarzelle 25 wird also für mindestens einen ersten Druckvorgang in einer ersten Orientierung zu der Rakelbewegungsrichtung einer Rakel bzw. Transportrichtung der Solarzelle und in mindestens einem weiteren Druckvorgang in einer anderen Orientierung zu der Rakelbewegungsrichtung einer Rakel bzw. der Transportrichtung der Solarzelle angeordnet. Durch diese Maß- 3o nähme wird sichergestellt, dass die Solarzelle für jeden Druckvorgang optimal zur Rakelbewegungsrichtung bzw. Transportrichtung, insbesonde-

re zum Drucken länglicher Strukturen, ausgerichtet ist, sodass die oben beschriebenen Nachteile beim Siebabsprung weitestgehend vermieden werden können. Dies bedeutet, dass die Drucksiebe einer geringeren Belastung ausgesetzt sind und dadurch eine höhere Standzeit der Druck- siebe erreicht wird. Außerdem wird der Druckzyklus erheblich verkürzt. Die Produktivität der Anlage, auf der das Verfahren durchgeführt wird, steigt. Zudem steigt die Qualität der einzelnen Druckvorgänge. Die Vorteile dieses neuen Verfahrens gelten für Flachsiebdruckeinheiten in gleicher Weise wie für Rotationssiebdruckeinheiten.

Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass die zu bedruckende Solarzelle vor zumindest einem Druckvorgang um 90° gedreht wird. Dadurch wird die Solarzelle im Vergleich zum vorhergehenden Druckvorgang in eine andere Orientierung zur Rakel- bewegungsrichtung bzw. Transportrichtung gebracht. Somit können längliche Strukturen, die senkrecht zu vorher aufgedruckten Strukturen angeordnet sind, in der gleichen Rakelbewegungsrichtung bzw. Transportrichtung aufgebracht werden wie die im vorhergehenden Druckvorgang aufgebrachten länglichen Strukturen. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, statt die Solarzelle um 90° zu drehen, die Bewegungsrichtung der Rakel um 90° zu verändern beziehungsweise eine zweite Rakel mit um 90° versetzter Bewegungsrichtung zu verwenden. In jedem Fall weist die Solarzelle erfindungsgemäß für zwei unterschiedliche Druckvorgänge unterschiedliche Orientierungen bezüglich einer Rakelbewegungsrichtung bzw. Transportrichtung auf.

Eine weitere Optimierung bezüglich des Siebabsprungs ergibt sich, wenn in jedem Druckvorgang zumindest einige längliche Strukturen in der Druckrichtung, also der Bewegungsrichtung einer Rakel oder Transport- richtung der Solarzelle, gedruckt werden.

Bei einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass in einem ersten Druckvorgang Stromschienen (Busbars) insbesondere mit einer Druckpaste, z. B. Silberpaste, auf der Solarzellenrückseite aufgedruckt werden, wobei die Druckrichtung in Richtung der Erstreckung der aufzudruckenden

5 Busbars verläuft. Diese Verfahrensvariante stellt das genaue Gegenteil des bekannten Standes der Technik dar, wo die Stromschienen auf der Solarzellenrückseite quer zur Rakelbewegungsrichtung ausgerichtet sind, wodurch die oben genannten Nachteile beim Siebabsprung entstehen. Bei einer Flachsiebdruckeinheit bedeutet dies, dass die Rakel beim Drucken in lo Richtung der Erstreckung der aufzudruckenden Busbars bewegt wird.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in einem zweiten Druckvorgang die Solarzellenrückseite insbesondere mit einer Druckpaste, z. B. Aluminiumpaste, bedruckt wird, wobei die Druckrichtung in Richtung der Erstreckung i5 von vorher aufgedruckten Busbars verläuft. Bei einer Flachsiebdruckeinheit bedeutet dies, dass die Rakel in Richtung der Erstreckung von vorher aufgedruckten Busbars bewegt wird. Dies bedeutet, dass der erste und zweite Druckvorgang bei gleich bleibender Orientierung der Solarzelle bezüglich der Rakelbewegungsrichtung bzw. Transportrichtung der Zelle,

20 die der Druckrichtung entspricht, durchgeführt werden.

Vorteilhafterweise werden in einem dritten Druckvorgang Busbars und Finger insbesondere mit einer Druckpaste, z. B. Silberpaste, auf der Solarzellenvorderseite aufgedruckt, wobei die Druckrichtung in Richtung der Er-

25 Streckung der aufzudruckenden Finger verläuft. Bei einer Flachsiebdruckeinheit bedeutet dies, dass die Rakel beim Drucken in Richtung der Erstreckung der aufzudruckenden Finger bewegt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die sehr dünnen Finger mit einer optimalen Genauigkeit aufgedruckt werden und unterbrechungsfrei verlaufen. Es ist auch denkbar,

3o zunächst die Solarzellenvorderseite und anschließend die Solarzellenrückseite zu bedrucken. In diesem Fall müssten die Solarzellen nach dem

Bedrucken der Solarzellenvorderseite bezüglich der Rakelbewegungsrichtung neu orientiert werden. Die Ausdrücke „erster, zweiter und dritter Druckvorgang" können sich daher auf eine zeitliche Abfolge der Druckvorgänge beziehen, müssen es aber nicht.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn vor zumindest einem Druckvorgang die Solarzelle mit einem Greifer erfasst wird und bezüglich der Druckrichtung ausgerichtet wird. Hierbei kann insbesondere ein Bemoulli- Greifer zum Einsatz kommen. Vorzugsweise wird die Solarzelle vor dem dritten Druckvorgang, in dem die Solarzellenvorderseite bedruckt wird, durch den Greifer um 90° gedreht.

Die Produktivität einer Anlage, in der das Verfahren durchgeführt wird, kann erhöht werden, wenn in zumindest einem Druckvorgang mehrere Solarzellen gleichzeitig bedruckt werden. Vorzugsweise werden in allen Druckvorgängen mehrere Solarzellen gleichzeitig bedruckt. Dies bedeutet, dass vor zumindest einem Druckvorgang mehrere Solarzellen, insbesondere durch einen Bernoulli-Greifer, neu orientiert werden.

In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem eine Siebdruckanlage mit einem Greifer, insbesondere einem Bernoulli-Greifer zur Durchführung des Verfahrens. Die Siebdruckanlage kann eine Flachsiebdruckeinheit, bei der die Druckrichtung der Rakelbewegungsrichtung entspricht, oder eine Rotationssiebdruckeinheit, bei der die Druckrichtung der Transportrichtung des Druckguts (Solarzelle) entspricht, aufweisen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart darge-

stellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.

In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Rückseite zweier Solarzellen nach einem ersten Druckvorgang;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Rückseite zweier Solarzellen nach einem zweiten Druckvorgang; und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorderseite der Solarzellen nach einem dritten Druckvorgang.

In der Figur 1 sind zwei Solarzellen 10, 11 dargestellt, wobei deren Rückseite 12, 13 sichtbar ist. Die Solarzellen 10, 11 weisen auf ihrer Rückseite 12, 13 jeweils im Siebdruckverfahren gleichzeitig in einem ersten Druckvorgang aufgedruckte so genannte Busbars 14 bis 17 auf. Die Druckrichtung, d. h. die Rakelbewegungsrichtung bei Flachsiebdruckein- heiten oder die Transportrichtung bei Rotationssiebdruckeinheiten, ist durch den Pfeil 18 angedeutet. Dies bedeutet, dass die Busbars 14 bis 17 in der Druckrichtung 18 aufgedruckt wurden. Dadurch wird der Siebabsprung erleichtert. Die Busbars 14 bis 17 wurden erstellt, indem eine Silberpaste aufgedruckt wurde.

Die Figur 2 zeigt die Solarzellen 10, 11, auf die wiederum gleichzeitig eine Aluminiumpaste 19, 20 aufgedruckt wurde. Die Druckrichtung ist wiederum durch einen Pfeil 21 angedeutet. Dies bedeutet, dass die Druckrichtung 18, 21 und Orientierung der Solarzellen 10, 11 bei beiden Druckvorgängen gleich war.

In der Figur 3 ist eine Draufsicht auf die Vorderseite 25, 26 der Solarzellen 10, 11 gezeigt. Die Solarzellen 10, 11 sind gegenüber den Darstellungen der Figuren 1 und 2 um 90° gedreht. Dadurch konnten Finger 27, 28 in Druckrichtung 29 in einem dritten Druckvorgang aufgebracht werden, wobei die als Silberpaste aufgedruckten Finger 27, 28 gegenüber den Busbars 14 bis 17 der Solarzellenrückseite um 90° versetzt sind. Die Busbars 30, 31 der Vorderseiten 25, 26 wurden quer zur Druckrichtung 29 ebenfalls im dritten Druckvorgang aufgedruckt. Die Druckrichtungen 18, 21, 29 sind demnach bei allen Druckvorgängen gleich. Die Orientierung der Solarzellen 10, 11 bezüglich der Druckrichtung 29 wurde jedoch für das Bedrucken der Solarzellenvorderseite 25, 26 geändert.