一种太阳电池主栅掩膜版的制作方法
【专利摘要】一种太阳电池主栅掩膜版，由栓子(200)、底板(201)、盖板(202)和掩膜条(203)构成，水平放置；所述的底板(201)设置在下方，盖板(202)放置在底板(201)上面。所述掩膜条(203)布置在所述盖板(202)上的中间区域内，所述掩膜条(203)的数量与太阳电池需要实现掩膜的主栅数量相同。所述的底板(201)与盖板(202)上相同方向的一侧对称分布有底板闩孔和盖板闩孔，采用栓子(200)通过所述底板闩孔和盖板闩孔固定底板和盖板，使所述太阳电池主栅掩膜版形成自由开合的铰链结构。
【专利说明】—种太阳电池主栅掩膜版
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备太阳电池的设备，特别涉及一种对主栅区实现掩膜的主栅掩膜版。
【背景技术】
[0002]如果在常规太阳电池前表面采用喷涂方式沉积氧化硅有机溶液，经退火后分解形成氧化硅薄膜，使前表面具有“氧化硅/氮化硅”双减反射膜的结构，不仅能够提高转换效率，而且能够制备具有抗PID效应(potential induced degradat1n)的太阳电池。但这种处理方法会造成太阳电池主栅被氧化硅包裹而无法焊接，成为组件制备的障碍。因此，需要进行掩膜，避免主栅区沉积氧化硅。
[0003]目前，实现太阳电池主栅掩膜的方式通常有光刻法、激光法和丝网掩膜版方式。其中光刻法的过程复杂、价格昂贵，提高了太阳电池的制备难度、生产成本和生产周期，且涉及多次湿法化学清洗，容易造成交叉污染，降低太阳电池转换效率；而激光法过程由于局部高温造成太阳电池熔融损伤，提高表面复合率，降低太阳电池转换效率。丝网掩膜版具有使用方便、操作简单的优势，在太阳电池生产过程中备受关注和青睐。
[0004]在太阳电池生产中，丝网掩膜版是采用聚酯丝网、或者不锈钢网或者复合网，拉伸紧绷在不锈钢框架或者铝框上，然后根据图案需要在网上涂布感光胶的方式来制作。采用这种丝网掩膜版实现掩膜时，需要在一定压力条件下才能将待沉积物附着在太阳电池表面，因此这种丝网掩膜版通常是与印刷技术配套使用。没有涂布感光胶的区域，使用过程中，待沉积物在压力作用下从网孔渗漏并附着在太阳电池表面；涂布有感光胶的区域，网孔被感光胶堵塞，待沉积物无法透过，从而实现主栅掩膜目的。
[0005]图1为丝网掩膜板示意图。如图1所示，将不锈钢网101紧绷在网框上，根据图形需要，将需要掩膜的地方涂布上感光胶102。使用的时候，在没有涂布感光胶102的区域，待沉积物在压力作用下从不锈钢网101的孔区透过并附着在衬底103表面；在涂布有感光胶102的区域，待沉积物受感光胶102阻挡而无法在衬底103表面沉积。这种丝网掩膜版在使用过程中会发生形变，张力逐渐减小，从而降低掩膜效果。为了减缓张力衰减，中国专利201110426112.8采用激光切割不锈钢片来制作丝网掩膜版。这种改进的丝网掩膜版虽然能够有效减少形变，提高掩膜版张力，但是激光灼烧或者机械切割的方法成本高昂，所加工出来的掩膜版的图形边缘粗糙呈锯齿状，且图形边缘的附近区域由于激光灼烧或者器械磨削的缘故变得崎岖不平或者附着有不易清理的颗粒，不仅无法达到良好的掩膜效果，而且还会造成太阳电池碎片，提高了制造成本。
[0006]此外，丝网掩膜版还具有以下不足:(I)采用丝网掩膜版制备的膜层厚度太大，容易造成膜层对入射光吸收，抑制太阳电池转换效率提升的幅度，甚至会降低太阳电池转换效率。(2)丝网掩膜版要求待沉积物具有较高的粘度，如果待沉积物是由水或者有机溶剂(如酒精、异丙醇)等配制的溶液，由于溶液具有很强的流动性，沉积的溶液将向着主栅区域流动、淹没主栅，无法达到掩膜效果。
[0007]由此，对于在太阳电池表面沉积强流动性物质的工艺过程，设计、发明一种简单、方便、易制作的主栅掩膜版是关键所在。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是克服上述激光掩膜、光刻掩膜及丝网掩膜版的缺点与不足，提出一种结构简单、价格低廉、容易制作的太阳电池主栅掩膜版。采用本发明对太阳电池的主栅进行掩膜，不会造成污染，无需对掩膜后的太阳电池进行湿法化学清洗或者刻蚀等后处理，实现方式简洁、便利，工艺简单。此外，本发明的优点还在于，在溶液沉积过程中能够对主栅进行有效保护，避免出现组件焊接问题，而且本发明的主栅掩膜版能够反复使用，所用材料的价格低廉且不易变形，保证生产成本的控制。
[0009]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
[0010]本发明一种太阳电池主栅掩膜版采用自由开合的活页铰链结构，由栓子、底板、盖板和掩膜条构成，水平放置。其中底板位于下方，盖板位于所述底板的上面。底板和盖板同方向的一侧分别开有底板闩孔和盖板闩孔，底板闩孔和盖板闩孔对称布置。栓子通过底板闩孔和盖板闩孔连接和固定底板及盖板，构成可自由开合的活页式铰链结构。所述的掩膜条设置在所述盖板上的中间区域。
[0011]所述底板由载板和定位钉构成。载板上表面经打磨或者抛光形成光滑台面，用于放置太阳电池片，称为载台。在所述载台上布置有三个定位钉，三个定位钉呈三角形布置。定位钉高出载台80?500微米，以便定位太阳电池片。所述载板一侧的中间有凹口，该凹口为底板凹口。在底板凹口的两侧各对称布置一个底板闩孔。
[0012]所述底板的制作材料为不易发生形变的硬质材料，可以是不锈钢，或者铝合金，还可以是不含金属元素的硬质塑料，如PP材料，或者PVDF材料或者PTFE材料,或者碳化娃材料。
[0013]所述盖板由顶盖和盖板掩膜层构成，顶盖的中间区域为方形开口的顶盖中间开口区，顶盖中间开口区上有平行布置的长方形条状的连接条，该连接条的长度与所述顶盖中间开口区的长度相同。连接条的数量与需要实现掩膜的太阳电池主栅数量相同，连接条是太阳电池主栅掩膜版掩膜条的上掩条。所述顶盖中间方形开口区域周边设置成具有“L”形结构的顶盖凹槽，顶盖凹槽的宽度为1mm以上。顶盖的一侧是具有一定弧度的半圆形凸起的顶盖凸头，在顶盖凸头两侧对称布置有两个盖板闩孔。所述顶盖凸头插入载板上所述的底板凹口处，两侧对称布置的底板闩孔与盖板闩孔的中心线重合，所述栓子插入对称布置的底板闩孔和盖板闩孔，固定底板与盖板，构成能自由开合的活页铰链结构。
[0014]所述顶盖的制作材料为不易发生形变的硬质材料，可选用不锈钢材质，也可选用铝合金材质，也可选用不含任何金属元素的硬质塑料，如PP材料，或者PVDF材料或者PTFE材料。
[0015]所述的盖板掩膜层固定粘贴在顶盖的顶盖凹槽上，顶盖凹槽为L形。所述盖板掩膜层的中间区域也是一开口结构，盖板掩膜层中间开口区的面积比需要实现掩膜的太阳电池面积稍大:长、宽各大Imm以上；开口区域的面积比顶盖中间开口区的面积略小:长、宽各小1_以上，以实现对主栅的良好掩膜。该盖板掩膜层中间开口区内有平行布置的长方形条状的连接条，该连接条的长度与盖板掩膜层中间开口区的长度相同。所述盖板掩膜层的中间开口区域的连接条数量与太阳电池需要实现掩膜的主栅数量相同。该盖板掩膜层中间开口区连接条两端的端部逐渐变宽，呈三角形，以提高连接条所能承受的拉力，减小甚至避免形变，是太阳电池主栅掩膜版掩膜条的下掩条。盖板掩膜层中间开口区的连接条的位置与顶盖中间开口区的连接条的位置对应，使盖板掩膜层粘贴在所述顶盖凹槽区后，盖板掩膜层中间开口区的连接条与顶盖中间开口区的连接条正好重叠。盖板掩膜层选用触感柔软，易于贴合的材料制作，如乙烯-醋酸乙烯EVA材料。
[0016]本发明太阳电池主栅掩膜版的掩膜条由上掩条和下掩条构成，其中下掩条位于掩膜条的下方，是所述盖板掩膜层上中间开口区的连接条。上掩条是顶盖上所述顶盖中间开口区的连接条，在掩膜条的最上方。所述下掩条的宽度比需要掩膜的太阳电池主栅宽，上掩条比下掩条宽。为了增强主栅掩膜版的效果，也为了保护下掩条，可在上掩条与下掩条之间插入一个或一个以上的中掩条，其宽度至少与下掩条相同，但不超过上掩条宽度。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018](I)本发明适用于太阳电池研究、制备过程在太阳电池表面沉积溶液时实现掩膜，杜绝太阳电池组件封装主栅无法焊接；
[0019](2)本发明结构设计简洁，制备材料价格低廉，操作简单，容易控制，且无需进行额外湿法清洗，不仅避免可能的污染，而且避免使用有毒物质，保证人身安全的同时有效降低生产成本；
[0020](3)本发明使用方便，易于产业化推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为常规丝网掩膜版示意图；
[0022]图2为本发明太阳电池主栅掩膜版主视图；
[0023]图3为本发明太阳电池主栅掩膜版左视图；
[0024]图4为本发明太阳电池主栅掩膜版的底板主视图；
[0025]图5为本发明太阳电池主栅掩膜版的底板左视图；
[0026]图6为本发明太阳电池主栅掩膜版的盖板主视图；
[0027]图7为本发明太阳电池主栅掩膜版上盖板的顶盖主视图；
[0028]图8为本发明太阳电池主栅掩膜版上盖板的顶盖Α1-ΑΓ截面图；
[0029]图9为本发明太阳电池主栅掩膜版上盖板的顶盖A2-A2’截面图；
[0030]图10为本发明太阳电池主栅掩膜版盖板的顶盖左视图；
[0031]图11为本发明太阳电池主栅掩膜版盖板Α0-Α0’截面图；
[0032]图12为本发明太阳电池主栅掩膜版的盖板掩膜层图；
[0033]图13为本发明太阳电池主栅掩膜版的掩膜条主视图；
[0034]图14为本发明太阳电池主栅掩膜版的掩膜条侧视图；
[0035]图15为本发明太阳电池主栅掩膜版上含一个中掩条的掩膜条侧视图。
【具体实施方式】
[0036]以下结合附图及【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0037]图2、图3所示为本发明太阳电池主栅掩膜版。本发明太阳电池的主栅掩膜版由栓子200、底板201、盖板202和掩膜条203构成。所述太阳电池主栅掩膜版以水平放置方式安装。所述的底板201设置在下方，盖板202放置在底板201上面，栓子200将底板201与盖板202连接及固定，构成可自由开合的活页式铰链结构。所述掩膜条203布置在所述盖板202上的中间区域内，所述掩膜条203的数量与太阳电池需要实现掩膜的主栅数量相同。图2、图3所示的实施例是用于实现三主栅156X156mm2晶体硅太阳电池的主栅掩膜，所示掩膜条数量为3根。
[0038]图4、图5所示为所述的底板201。所述的底板201由载板1-001及定位钉1_002构成。所述底板201以载板1-001为主体，载板1-001的上表面采用抛光或者精细打磨的方式使之形成表面平整而光滑的载台1-101。载板1-001 —侧的中间有一个底板凹口 1-102 ；在底板凹口 1-102的两侧对称布置有两个底板闩孔1-103。
[0039]所述的定位钉1-002共有三个，呈三角形分布在所述的载台1-101上。定位钉1-002用于对太阳电池片的精确定位。定位钉1-002高出载台1-101的平面一定距离。为了使定位钉实现对太阳电池片精确定位的同时，保证主栅掩膜版的良好掩膜效果，且不会造成掩膜版损坏或衬底破损，定位钉1-002高出载台1-101平面80?500微米。
[0040]图6所示为本发明太阳电池主栅掩膜版的盖板202。盖板202由顶盖2_001和盖板掩膜层2-002构成，以顶盖2-001为主体。如图7所示，顶盖2-001的中间区域为方形开口 2-101，是顶盖中间开口区。顶盖中间开口区2-101上平行布置有长方形条状连接条
3-001，该连接条的长度与所述顶盖中间开口区2-101的长度相同，连接条3-001的数量与太阳电池需要掩膜的主栅数量相同，本实施例为3条。在顶盖中间开口区2-101的四周设置有L形的凹槽2-102,为顶盖中间凹槽区。图8所示为图7的Α1-ΑΓ截面示意图，图9所示为图7中的A2-A2’截面示意图。所述顶盖2-001的一侧有一弧形的顶盖凸头2-103，如图10所示。在所述顶盖凸头2-103的两侧对称设置两个盖板闩孔2-104。安装时顶盖2-001上的顶盖凸头2-103与底板201上的底板凹口 1-102对应放置，顶盖凸头2-103放置在底板凹口 1-102内，使得顶盖凸头2-103两侧的盖板闩孔2-104的中心线与底板凹口 1-102两侧的底板闩孔1-103中心线相互重合，栓子200插入两边的盖板闩孔2-104和底板闩孔
1-103，固定所述底板201与盖板202。
[0041]图11是图6中Α0-Α0’截面不意图。如图11所不，盖板掩膜层2-002固定粘贴在顶盖2-001的L形的顶盖中间凹槽区2-102。如图12所示，所述盖板掩膜层2-002的中间开口区2-201内分布有连接条3-002，连接条为长方条，平行布置在盖板掩膜层中间开口区
2-201内，该连接条的长度与盖板掩膜层中间开口区2-201的长度相同；连接条的数量与太阳电池需要实现掩膜的主栅数量相同，本实施例的主栅数量为3。连接条3-002在盖板掩膜层中间开口区域2-201的分布位置与顶盖中间开口区域2-101的连接条3-001的位置对应，使得盖板掩膜层2-002的连接条3-002与顶盖的连接条3-001相互重叠放置。其中盖板掩膜层中间开口区的连接条3-002位于下方，顶盖中间开口区的连接条3-001位于上方。所述盖板掩膜层中间开口区的连接条3-002两端的两个端部逐渐变宽，形成三角形状，以便进一步增强盖板掩膜层中间开口区连接条3-002所能承受的最大拉力，降低形变程度。所述盖板掩膜层2-002的制作材料应选用具有良好贴合性能的胶膜，在本实施例中选用的是乙烯-醋酸乙烯(EVA)。
[0042]本发明太阳电池主栅掩膜版掩膜条203由上掩条3-001和下掩条3_002构成。如图13和图14所示，下掩条3-002是所述盖板掩膜层中间开口区2-201的连接条，下掩条
3-002的长度与盖板掩膜层中间开口区2-201的长度相等；上掩条3-001是所述顶盖中间开口区2-101的连接条，上掩条3-001的长度与顶盖中间开口区2-101的长度相等。下掩条3-002的宽度比太阳电池主栅的宽度大0.2?5mm，上掩条3-001较下掩条3-002至少宽1mm。掩膜条203的数量与太阳电池需要实现掩膜的主栅数量相同，本实施例为3。为了进一步增强太阳电池主栅掩膜版的使用效果，可在上掩条3-001与下掩条3-002之间插入I个或I个以上的中掩条3-003，如图15所示。所述中掩条3-003是具有一定的韧度的塑料条，本实施例为PVC塑料条。中掩条的宽度至少与下掩条3-002相同，或者比下掩条3-002宽。中掩条3-003的最大宽度不超过上掩条3-001的宽度。
[0043]使用时，将本发明的太阳电池主栅掩膜版水平放置安装，底板201在下，而盖板202在上，形成能够自由开合的活页铰链结果。将盖板202打开，然后将156X 156mm2晶体硅三主栅太阳电池片放置在载板1-001的载台1-101上，通过底板201上成三角形布置的三个定位钉1-002对太阳电池片精确定位,然后将盖板202合好。此时所述太阳电池主栅掩膜版的掩膜条203正好覆盖在被定位太阳电池的三条主栅上，实现了对太阳电池三条主栅的遮蔽、掩盖，而太阳电池片表面的其他区域则完全暴露。将盖板202盖合后便可进行溶液沉积。此时由于太阳电池主栅被掩膜条203遮盖，溶液物质无法沉积在主栅上，从而实现对太阳电池主栅区域的掩膜作用。
【权利要求】
1.一种太阳电池主栅掩膜版，其特征在于由栓子(200)、底板(201)、盖板(202)和掩膜条(203)构成，水平放置；所述的底板(201)设置在下方，盖板(202)放置在底板(201)上面，栓子(200)将底板(201)与盖板(202)连接及固定，构成能够自由开合的活页式铰链结构；所述掩膜条(203)布置在所述盖板(202)上的中间区域内，所述掩膜条(203)的数量与太阳电池需要实现掩膜的主栅数量相同。
2.根据权利要求1所述的太阳电池主栅掩膜版，其特征在于所述底板(201)由载板(1-001)及定位钉(1-002)构成；所述载板(1-001)的上表面为载台(1-101);载板(1-001)一侧的中间有一个底板凹口(1-102)，底板凹口(1-102)的两侧对称布置有两个底板闩孔(1-103);三个所述的定位钉(1-002)呈三角形分布在所述的载台(1-101)上；定位钉(1-002)用于对太阳电池片的定位；定位钉(1-002)高出载台(1-101)的平面。
3.根据权利要求1所述的太阳电池主栅掩膜版，其特征在于所述的盖板(202)由顶盖(2-001)和盖板掩膜层(2-002)构成；顶盖(2-001)的中间区域为方形的顶盖中间开口区(2-101);在顶盖中间开口区(2-101)上平行设置有连接条(3-001)，该连接条(3-001)的长度与所述顶盖中间开口区(2-101)的长度相等；该连接条的数量与太阳电池需要掩膜的主栅数量相同；顶盖中间开口区(2-101)四周设置有L形的顶盖中间凹槽区(2-102);所述顶盖(2-001)的一侧有一弧形的顶盖凸头(2-103);在所述顶盖凸头(2-103)的两侧对称设置两个盖板闩孔(2-104)，安装时顶盖(2-001)上的顶盖凸头(2-103)与底板(201)上的底板凹口(1-102)对应放置，顶盖凸头(2-103)放置在底板凹口(1-102)内，使得顶盖凸头(2-103)两侧的盖板闩孔(2-104)的中心线与底板凹口 (1-102)两侧的底板闩孔(1-103)的中心线重合，栓子(200)插入两边的盖板闩孔(2-104)和底板闩孔(1-103)，固定所述底板(201)与盖板(202)； 所述的盖板掩膜层(2-002)粘贴在顶盖(2-001)的L形的顶盖中间凹槽区(2-102)上；所述盖板掩膜层(2-002)的中间开口区(2-201)内平行布置有连接条(3-002)，该连接条(3-002)的长度与所述盖板掩膜层中间开口区(2-201)的长度相同，该连接条的数量与太阳电池需要实现掩膜的主栅数量相同；盖板掩膜层中间开口区的连接条(3-002)的分布位置与顶盖中间开口区域(2-101)的连接条(3-001)的位置对应，使得盖板掩膜层(2-002)的连接条(3-002)与顶盖的连接条(3-001)相互重叠放置；其中盖板掩膜层中间开口区的连接条(3-002)位于下方，顶盖中间开口区的连接条(3-001)位于上方；所述盖板掩膜层中间开口区的连接条(3-002)的两个端部逐渐变宽，形成三角形状，以增强盖板掩膜层中间开口区连接条(3-002)所承受的拉力，降低形变程度。
4.根据权利要求3所述的太阳电池主栅掩膜版，其特征在于所述的盖板掩膜层中间开口区(2-201)的长和宽各比太阳电池片的长和宽大Imm以上，而比所述顶盖中间开口区(2-101)的长和宽小至少1mm。
5.根据权利要求1所述的太阳电池主栅掩膜版，其特征在于所述的掩膜条(203)由上掩条(3-001)和下掩条(3-002)构成；下掩条(3-002)是所述盖板掩膜层中间开口区(2-201)的连接条，上掩条(3-001)是所述顶盖中间开口区(2-101)的连接条；下掩条(3-002)的宽度比太阳电池主栅的宽度大0.2?5mm，上掩条(3-001)较下掩条(3-002)至少宽Imm;掩膜条(203)的数量与太阳电池需要实现掩膜的主栅数量相同。
6.根据权利要求5所述的太阳电池主栅掩膜版，其特征在于在所述的上掩条(3-001)与下掩条(3-002)之间插入中掩条(3-003);所述中掩条(3-003)的宽度至少与下掩条(3-002)相等，或者比下掩条(3-002)宽，中掩条(3-003)的宽度不超过上掩条(3-001)的览度。
7.根据权利要求1所述的太阳电池主栅掩膜版，其特征在于所述的底板(201)和盖板(202)的顶盖(2-001)选用不锈钢材质，或者铝合金材质，或者不含金属元素的硬质塑料制作；所述的盖板掩膜层(2-002)采用乙烯-醋酸乙烯制作；所述的中掩条(3-003)的制作材料是塑料。
【文档编号】H01L31/18GK104241444SQ201410334883
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】汤叶华, 周春兰, 王亚勋, 陈朋, 王磊, 王文静, 费建明, 王孟, 王俊英, 卢宝荣 申请人:中国科学院电工研究所, 欧贝黎新能源科技股份有限公司