[发明专利]生产结构化金属涂层的方法

说明书

本发明涉及一种在基底上生产结构化金属涂层的方法。本发明还涉及该方法在太阳能电池或电路板的生产中的用途以及一种包括施加有结构化金属表面的基底的电子元件。

例如通过印刷方法在基底上生产结构化金属涂层。为此，例如通过喷墨印刷方法或激光印刷方法将含金属颗粒的墨施加于基底。例如在US-B6,241,344中公开了一种相应方法，其中将墨滴从涂覆有墨的载体喷射到要印刷的基底上。为了转印墨，在要印刷基底的位置将能量引入载体上的墨中。由此一部分墨蒸发使得其与载体分离。将以该方式分离的墨滴通过墨蒸发的压力喷射于基底上。通过能量的特定引入，可根据要印刷的图案以该方式将墨转印至基底上。例如，通过激光引入转印墨所需的能量。在其上施加墨的载体例如为旋转带，墨借助在印刷区域前的施加设备施加至该旋转带。激光器存在于该旋转带内部，使得激光背向墨的一侧作用于载体。

然而，该类方法的缺点通常为印刷品质在极大程度上取决于该方法中所涉及的条件的均匀性。因此，甚至非常小的局部差异可直接在引入能量的位置导致印刷结果的定性恶化。该类差异例如为墨涂层的厚度以及例如要印刷的基底的静电状态的差异。因此，例如由于各种压延方法，常规聚合物或纸张表面具有完全无序的表面静电荷，该表面的电势也非常不均匀。由此所得的印刷图案往往具有不精确的边缘和边界，这主要是由墨的不确定的喷射和雾化引起。不精确的边缘和边界的另一原因为墨在要印刷的基底上的不均匀流平。

为了保证水滴或油滴不润湿表面而基本保持球形形式，已知将含硅烷层施加至表面上。该层例如描述于EP-A 0 497 189中。然而，这里所述方法的涂层的缺点为要涂覆的表面需要活性氢，例如在表面上呈羟基、亚氨基或氨基形式。此外，使用该层排斥水或油。没有设想将结构化层施加于含硅烷的表面。

本发明目的是提供一种在基底上生产结构化金属涂层的方法，其中生产具有明确界定的精确边缘和边界的结构化金属层。

该目的通过一种在基底上生产结构化金属涂层的方法实现，该方法包括下列步骤：

(a)将表面疏水化物质的单层或多层(oligolayer)施加于基底表面，

(b)根据预定图案在该基底上印刷包含导电颗粒的物质。

优选地，将表面疏水化物质的单层施加于基底的表面。然而，在不同情况下还可形成含有2或3个亚层的层。

通过将表面疏水化物质的单层或多层施加至基底表面，保证施加至基底并包含导电颗粒的物质较小程度地移动或最佳地不移动而是保持它的结构。通过仅施加一个单层或多层，此外保证尤其是在包括半导体材料的基底的情况下，可使表面疏水化物质对结构化金属涂层和半导体基底的性能的影响最小化，使得没有不利地影响要生产的产品的性能。此外以该方式可获得的更精确的边缘轮廓具有的优点为可印刷具有基本上小于100μm的结构的清晰高分辨率印刷图像。该具有小于100μm的结构的高分辨率印刷图像有利于例如太阳能电池的生产。对于太阳能电池的生产，通常将银糊料通过丝网印刷技术施加至晶片的氮化硅涂覆或钝化表面上。然而，基本上小于100μm的结构不能通过丝网印刷方法可靠地印刷。或由例如US5,021,808已知，借助吸收激光的墨印刷，其中将墨施加于透明连续薄膜，并使激光从后侧聚焦于该薄膜前侧，使得其中存在的吸收激光的薄膜加热至墨的部分溶剂突然蒸发的程度。以该方法将墨滴转印至基底，例如太阳能晶片。然而，仅粘度显著低于相应丝网印刷糊料的粘度的墨适用于印刷。然而，在将墨转印至结构化且用氮化硅涂覆的晶片后，观察到墨在表面上的移动。通过在已涂覆氮化硅或钝化的晶片上根据本发明涂覆表面疏水化物质，降低或在理想情况下甚至抑制移动。产生的印刷图像因此具有甚至更清晰的边缘且更精细的印刷图像是可能的。

除了氮化硅涂覆的晶片以外，还可使用涂覆有氧化铝(Al₂O₃)或碳化硅(SiC)的晶片。

在太阳能电池的情况下，印刷图像通常具有2-3个较宽的条带，随后将用于连接多个电池的带子与该条带焊接在一起。此外，电池具有良好导电性的非常薄的网格。对该网格的要求非常高。它必须高度导电但必须仅尽可能少地阻挡入射光。为此，必须尽可能窄并最大厚度地施加网格的各条轨道。

为了获得导电网格，使用在溶剂中包含导电颗粒的墨。