图案转印片、浆料填充单元及光伏太阳能电池的制作方法

1.本实用新型涉及图案转移印刷领域，更具体地，涉及多特征层栅线的印刷，图案转印片、浆料填充单元及光伏太阳能电池。

背景技术：

2.美国专利第9,616,524号(其通过引用整体并入本文)教导了在接收基板上沉积材料的方法，所述方法包括：提供具有后表面和前表面的源基板，该后表面承载至少一片涂层材料；提供与源基板相邻并且面向涂层材料定位的接收基板；以及朝向源基板的前表面辐射光，以从源基板除去至少一片涂层材料，并且将所述除去的至少一片作为整体沉积到接收基板上。
3.lossen等(2015),pattern transfer printing(ptp
tm
)for c-si solar cell metallization,5thworkshop on metallization for crystalline silicon solar cells,energy procedia 67:156-162(其通过引用整体并入本文)教导了图案转印印刷(ptp
tm
)作为用于c-si pv太阳能电池的先进正面金属化的非接触式印刷技术，该技术基于聚合物基板的激光诱导沉积。
4.然而，现有技术无法实现包括多特征导电层的电极图案单次印刷。

技术实现要素：

5.以下是提供了对本实用新型的初步理解的简要概述。概述不一定标识关键要素也不用于限制本实用新型的范围，而仅用作对以下描述的介绍。
6.本实用新型的一个方面提供了一种图案转印片，其包括：源基板上的多个沟槽，所述沟槽以图案排列并且被配置填充有印刷浆料并且在通过激光束照射能够将印刷浆料从沟槽释放到接收基板上，其中印刷浆料包括由多层形浆料层形成的堆叠层，可使用单个照射步骤将其转印至接收基板，形成接收基板上的多特征层堆叠线，即堆叠栅线。
7.进一步的，本实用新型的图案转印片，所述多个层中的至少两层包含不同的材料成分和/ 或不同的材料。
8.进一步的，本实用新型的图案转印片，所述堆叠层包括底层，其包括被配置为将转印的堆叠层机械的或者电的结合到接收基板的材料，及至少一个顶层，包含被配置为沿着转印的堆叠线提供导电性材料。
9.进一步的，本实用新型的图案转印片，所述堆叠层包括底层，其包括被配置为在所述接收基板上形成选择性发射极(se)的材料，以及至少一个顶层，其被配置为沿着转印的堆叠线提供导电性并提供与接收基板的电接触。
10.进一步的，本实用新型的图案转印片，其中所述至少一个顶层包括银浆。
11.进一步的，本实用新型的图案转印片，所述堆叠层包括底层，其包括被配置为在所述接收基板上提供阻挡层和/或种子层的材料，以及至少一个顶层，包括被配置为沿所述转移的堆叠线提供导电性的材料。
12.进一步的，本实用新型的图案转印片，所述底层材料包括铝、银、铬、金、锡、铟、镍、钛、钽中的至少一种，其合金，和/或它们的组合，并且所述至少一种顶层材料包括铜。所述底层材料为铝浆、银浆、铬浆、金浆、锡浆、铟浆、镍浆、钛浆、或钽浆，并且所述至少一种顶层材料为铜浆。
13.进一步的，本实用新型的图案转印片，所述底层的厚度在1-5μm之间。
14.进一步的，本实用新型的图案转印片，其中所述底层包含释放材料组合物。
15.进一步的，本实用新型的图案转印片，其中所述沟槽内部由涂层涂覆，该涂层被配置为在施加用于转印浆料释放的照射时分解，以增强多浆料堆叠层的释放能力。
16.进一步的，本实用新型的图案转印片，所述图案转印片对激光照射是透明的，以及所述沟槽通过压制成型、气动成型、激光成型或压印形成在所述图案转印片中。
17.进一步的，本实用新型的图案转印片，所述图案转印片包括至少一层聚合物层，所述聚合物层由以下中的至少一者制成：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、全芳族聚酯、芳族-脂族共聚酯、丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、芳族聚酰亚胺、脂环族聚酰亚胺、氟化聚酰亚胺、乙酸纤维素、硝酸纤维素、芳族聚酰胺、聚氯乙烯、多酚、聚芳酯、聚苯硫醚、聚苯醚或聚苯乙烯。
18.本实用新型的一个方面提供一种光伏太阳能电池，包括利用上述的图案片转印形成的多层堆叠线中的至少一个。
19.本实用新型的一个方面提供了一种浆料填充单元，设置于图案转印(ptp)系统中，所述浆料填充单元被配置为用导电印刷浆料填充所输送的图案转印片上的图案化沟槽，其中所述浆料填充单元包括两个或多个施加的浆料填充头，用来将多个层组成的堆叠层连续填充沟槽，该堆叠层由ptp系统使用单个照射步骤作为堆叠线转印到接收基板上。
20.进一步的，本实用新型的浆料填充单元，所述两个或更多个浆料填充头包括各自的填充头，一个填充头用于填充一层浆料层，并且其中所述浆料填充头中的至少一个参数是可调节的：施加到相应刮刀的压力、刮刀角度、刮刀速度和/或柔韧性——以调整相应层中的至少一层的厚度。
21.进一步的，本实用新型的浆料填充单元，刮刀压力选择在2-4bar内，刮刀角度选择在30
°ꢀ‑
120
°
内，刮刀速度选择在25-100mm/sec内和/或刮刀材料是选自不锈钢、塑料和橡胶。
22.进一步的，本实用新型的浆料填充单元，至少一个填充头是再循环膏体分配装置填充头。
23.进一步的，本实用新型的浆料填充单元，用于填充所述堆叠层的顶层的所述填充头中的至少最后一个是所述再循环膏体分配装置填充头。
24.进一步的，本实用新型的浆料填充单元，还包括涂覆单元，其被配置为在将所述印刷浆料填充到所述沟槽中之前用释放层涂覆所述沟槽。
25.本实用新型的一个方面提供了一种光伏太阳能电池，包括接收基板，该接收基板被配置为将光转换为通过导线传送的电，其中至少一条导线是多层的并且在单个图案转移印刷步骤中印刷，至少一条多特征层栅线即包括至少两层由不同材料制成的层，这些层被转印为多层堆叠线，包括至少两种不同类型的金属浆料。
26.进一步的，本实用新型的光伏太阳能电池，所述至少一个多层堆叠线包括底层，所述底层包括被配置为将转移的堆叠线结合到接收基板的材料，以及至少一个顶层，其包括被配置为沿着转移的堆叠线提供导电性的材料。
27.进一步的，本实用新型的光伏太阳能电池，其中所述至少一个多层堆叠线包括底层，所述底层包括被配置为在接收基板上形成选择性发射极(se)线的材料，以及至少一个顶层，其被配置为沿着转移的堆叠线提供导电性并且提供与接收基板的电接触。
28.进一步的，本实用新型的光伏太阳能电池，所述至少一个多层堆叠线包括底层，所述底层包括被配置为在所述接收基板上提供阻挡层和/或种子层的材料，以及至少一个顶层，其包括被配置为沿着转移的堆叠线提供导电性的材料。
29.本实用新型使用单次多层堆叠层一次印刷解决了光伏电池栅线的性能和生产挑战，该技术能够在堆叠层内组合不同的材料，将接收基板的兼容性要求和栅线性能要求相互分离，并且从根本上确保多特征层的浆料层在印刷之前就具备实现优异的对齐特性。
30.本实用新型的这些、附加和/或其他方面和/或优点在下面的详细说明中阐述；从详细描述中可以推断出；和/或可通过本实用新型的实践学习。
附图说明
31.为了更好地理解本实用新型的实施方案以及示出本实用新型的实施方案可以如何被实施，现在将仅通过示例的方式参照附图，其中相同的附图标记始终指示相应的元件或部分。
32.在附图中：
33.图1，2a和图2b是根据本实用新型的一些实施例的具有多层印刷浆料堆叠层和图案转印方法的图案转印片的示意图。
34.图2c是根据本实用新型的一些实施例的包括刮刀分配和再循环浆料分配的浆料填充头的组合的示意图。
35.图2d是根据本实用新型的一些实施例的图案转移印刷(ptp)系统中浆料填充单元的组合的高级示意图。
36.图3a提供了根据本实用新型的一些实施例通过公开的方法和系统生产的多特征层元件的示例。
37.图3b和3c是根据本实用新型的一些实施例的具有多特征层栅线的光伏太阳能电池的高级示意图。
38.图4a和图4b是图示根据本实用新型的一些实施例的图案转印方法的高级流程图。
39.图5a和5b是根据本实用新型的一些实施例的用于产生多特征层栅线并利用释放层的图案转印工艺的侧视示意图。
具体实施方式
40.在在以下描述中，描述了本实用新型的各个方面。出于解释的目的，阐述了具体构造和细节以提供对本实用新型的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以在没有本文所呈现的具体细节的情况下实践。此外，为了不使本实用新型模糊不清，众所周知的特征可能已被省略或简化。具体参照附图，要强调的是，所示出的细
节作为示例并且仅用于本实用新型的说明性讨论的目的，并且为了提供被认为是本实用新型的原理和概念方面的最有用和最容易理解的描述而呈现。在这方面，没有试图以比本实用新型的基本理解所必需的更详细地示出本实用新型的结构细节，对于本领域技术人员而言结合附图进行的描述使得本实用新型的几种形式可以如何在实践中实施将变得明显。
41.在详细解释本实用新型的至少一个实施方案之前，应理解，本实用新型在其应用方面不限于以下描述中阐述的或在附图中示出的构造的细节和部件的布置。本实用新型适用于可以以各种方式实践或执行的其他实施方案以及公开的实施方案的组合。此外，应理解，本文所采用的措辞和术语是出于描述的目的而不应被视为限制性的。
42.本实用新型的实施例提供了用于使用转移印刷工艺生产多特征层堆叠栅线的有效且经济的方法和机制，从而为生产电路技术领域提供改进方案。提供了图案转印片和图案转印方法，提供在单个照射步骤中印刷在接收基板上的堆叠线。印刷浆料是逐层填充的，可能在不同的层中具有不同的材料，层厚由填充元件的参数控制，以刮刀为例，控制刮刀的压力、角度、速度和柔韧性(材料)。具体地，堆叠线的底层可以被配置为与接收基板连接，而一个或多个顶层可以被配置为优化印刷特征的质量。例如，底层可以配置为与衬底结合(例如机械的和/ 或电的)、对衬底改性(例如，在其中形成选择性发射极(se))和/或提供与可能与衬底不相容的顶层的阻挡层/种子层(例如，硅上的铜)。释放材料可用于支持堆叠层的单步释放。有利地，所公开的图案转印片和方法能够在pv电池上印刷多特征层栅线(堆叠线)以及在pcb 上印刷多层凸块、印刷电阻器和电容器以及其他印刷电子器件。
43.图1，2a和2b是根据本实用新型的一些实施例的具有多层印刷浆料堆叠层150的图案转印片100和图案转印方法200的示意图。图1示意性地说明了浆料填充和图案转印过程，而图2b示意性地示出了用于印刷多层堆叠层150的工艺参数调整，图2b还示意性地示出了将多层堆叠层150印刷为具有至少两层的堆叠线即多特征层栅线。注意，为了清楚起见，仅明确示出了两个层150a、150b；然而，公开的实施例不限于两层，并且在各种实施例中，多层堆叠层150可以包括3、4、5或更多层，根据本文公开的原理制备和印刷。虽然为了清楚起见，一些图示了单个沟槽110的图案转印片100，但显然任何公开的实施例适用于具有多个沟槽110以指定图案布置的图案转印片。
44.图案转印片100包括以指定图案(图案未示出并且可以具有任何构造)布置的多个沟槽 110。图案转印片100包括以特定图案(图案未示出并且可以是任何构造)布置的多个沟槽110。沟槽110被配置为填充有印刷浆料并且在被激光束80照射时连续地能够和支持将印刷浆料从沟槽110释放到接收基板70上。图案转移片100包括可以是柔性的(例如，聚合物片)或刚性的(例如，玻璃基板)的源基板。图案转印片100的支撑部可以是具有一定拉伸特性的可拉伸基材，例如聚合物基板，或者图案转印片100的支撑部可以是刚性基板，例如玻璃基板。
45.印刷浆料包括由多个层(150a、150b等)制成的多层堆叠层150，通过一个或多个填充头 145将其填充210到沟槽110中以形成填充的沟槽115，并且使用单个照射(激光转印)步骤 220转移到接收基板70上形成堆叠线160。将印刷浆料填充到沟槽110(步骤210)可以以连续的方式逐层进行——如图所示。
46.在所示的非限制性示例中，将两层印浆料150连续填充到沟槽110中，将第一浆料材料作为层150a填充到沟槽110中，例如，使用受控的从沟槽110的顶部挖取和去除浆料的
浆料填充头145a，将第一浆料材料作为层150a填充到沟槽中，例如，通过相同头的浆料填充头 145a或替代地进行通过附加的移动刮刀(未示出)。挖取的深度可以例如通过浆料填充头的刮刀材料、刮刀角度、刮刀压力和刮刀运动速度来控制。可以在层150a的顶部填充第二浆料材料作为层150b，填充沟槽110的剩余体积以在双层实施的情况下产生填充的沟槽115。使用刮刀填充头145b用第二浆料材料填充层150b(随后采用最小的挖取去除或者不挖取去除)。
47.连续图案转印220，通过单个照射图案转印片100的背面以释放多层浆料的堆叠层150 到接收基板70(例如，晶片70)(图1中示意性示出，图案转印片面朝下以释放印刷浆料)
ꢀ‑‑
以产生堆叠线160，例如电子设计中的元件、线、栅线或凸块，由第二材料和第一材料的层 160b、160a以相反的顺序制成。第二浆料层150b变成接触接收基板70的底层160b，而第一浆料层150a变成堆叠线160的顶层160a。应注意，虽然内层150a通常接触源基板100 中的沟槽110的大部分表面区域，但底层160b通常提供(由转印的堆叠层150形成)堆叠线160 和接收基板70之间的界面。
48.在各种实施例中，可以将多于两层的材料可以填充210到沟槽110中并且使用单个步骤 220连续地转移到接收基板70上以产生堆叠线。例如，三层、四层、五层或更多层可以是多层堆叠层150的一部分——产生堆叠线160。
49.在某些实施例中，底层150b的厚度可以在1-5μm之间。顶层150a可以是几μm厚，例如在3-5μm、4-5μm、4-7μm、5-10μm、超过7μm或其任何范围内的任何范围内。
50.值得注意的是，填充头145中的任一个可以包括如中国申请第cn202110673006.5号和第 cn202121350578.1号中的再循环膏体分配装置，通过引用整体并入本文，用于挖取填充材料的上部的填充头145(参见，例如，在下面的图2a、2b中)可以包括配置为提供所需挖取的刮刀填充头，而填充头145填充最后一层(不挖取)可能是一个再循环膏体分配装置。
51.图2a还示意性地示出了根据本实用新型的一些实施例控制堆叠层150中的层的厚度以及由此产生的堆叠线160中的层的厚度的各种方式。例如，层厚度可以通过由填充头145施加的刮刀压力、刮刀的角度、刮刀的速度和/或制成刮刀的材料中的任一个或其组合来控制。具体而言，应用层(示意性的表示为h1，例如，层150a)的厚度随着更高的刮刀压力、更大的刮刀角度、更高的刮刀速度和更软的刮刀材料而减小——留下更多的体积被连续的层 150b(体积厚度示意性表示为h2)填充。如图1中示意性所示，堆叠层150转移到接收基板70上是通过施加到图案转印片100的背面的照射来实现的，图案转印片100的背面直接放置在接收基板70的上方并紧邻接收基板70。
52.在所示示例中，将用以填充层150a的填充头145a的刮刀压力(p)从p＝2.5bar增加到 p＝3.5bar(同时将用以填充层150b的填充头145b的刮刀压力保持在2bar)减小了层150a 的厚度，留下更多体积以形成更厚的顶层150b(分别示意性地图示为用于较低和较高刮刀压力的填充沟槽115a和115b)。相应地，在沉积多特征层栅线即堆叠线中，随着填充刮刀压力的增加，底部160a变得更厚而顶层160b变得更薄。实验发现，层150a的厚度随着刮刀压力的增加而减少，是由于更高的刮刀压力增强了对浆料挖取，例如，使用heraeus
tm
9651b的印刷浆料，填充头145a的p＝2.5bar刮刀压力去除了大约1μm的填充浆料(115a，为层 150b留下1μm)而填充头145a的p＝3.5bar刮刀压力去除了大约4μm的填充浆料 (115b，为层150b留下4μm)。应注意，填充头145b的较低压力在层150a的顶部产生薄且最小挖取的层
150b。
53.在所示示例中，将用以填充层150a的填充头145a的刮刀角度(α)从α＝30
°
增加到α＝120
°
(在p＝2.5bar的刮刀压力下，同时保持填充层150b的填充头145b压力为2bar，其角度为α＝30
°
)减少了150a层的厚度，留下更多体积以形成更厚的顶层150b(分别示意性地显示为填充的沟槽115a和115b，分别用于较低和较高的刮刀角度)。相应地，在沉积多特征层栅线及堆叠线时，随着填充刮刀角度的增加，底部160b变得更厚而顶层160a变得更薄。研究发现层150a的厚度随着刮刀角度的增加而减少是由于使用更高的刮刀角度增强了挖取能力，例如，使用heraeus
tm 9651b印刷浆料，填充头145a的α＝30
°
刮刀角度去除了大约1μm的填充浆料(115a，为层150b留下1μm)，而填充头145a的α＝120
°
刮刀角度去除了大约4μm的填充浆料(115b，为层150b留下4μm)。应注意，填充头145b 的较低角度在层150a的顶部产生薄且最小挖取的层150b。
54.在所示示例中，将用以填充层150a中填充头145a的刮刀速度(v)从v＝25mm/s 增加到v＝100mm/s(在p＝2.5bar的刮刀压力和α＝30
°
的刮刀角度下，同时保持填充层 150b刮刀145b的刮刀压力为2bar)，减少了层150a的厚度，留下更多体积以形成更厚的顶层150b(分别示意性地图示为填充的沟槽115a和115b，分别用于较低和较高的刮刀速度)。相应地，在沉积多特征层栅线即堆叠线中，随着填充刮刀速度的增加，底层160b变得更厚而顶层160a变得更薄。研究发现层150a的厚度随着刮刀速度的增加而减少是由于以更高的刮刀速度增强了挖取，例如，使用heraeus
tm 9651b浆料，填充头145a的刮刀速度v＝25mm/s，实际上没有去除任何填充浆料(115a，为层150b留下最小的体积)而v＝ 100mm/s的填充头145a的刮刀速度去除了3-4μm的填充浆料(115b，为层150b留下3-4 μm)。应注意，填充头145b的较低速度在层150a的顶部产生薄且最小挖取的层150b。刮刀速度的中间值产生挖取的中间值。
55.在所示示例中，增加填充层150a的填充头145a的刮刀材料柔性(m)，从标准金属(例如不锈钢)刮刀填充头145a到塑料(例如聚酯或超高分子量聚乙烯-uhmwpe)刮刀到橡胶刮刀)在相同的刮刀压力，相同的刮刀角度相同的刮刀速度下，减小了层150a的厚度，留下更多体积以形成更厚的顶层150b(分别示意性地图示为用于中等和高刮刀柔性的填充沟槽115a和115b)。
56.相应地，在沉积多特征层栅线即堆叠线中，随着填充刮刀柔性的增加，底层160b变得更厚而顶层160a变得更薄。研究发现层150a的厚度随着刮刀柔韧性的增加而减少，这是由于柔韧性更高的刮刀的挖料能力增强，例如，使用heraeus
tm 9651b浆料，金属刮刀填充头145a几乎没有去除任何填充浆料(115a，留下最小的层150b)，塑料刮刀填充头145a去除了3-4μm的填充浆料(115b，为层150b留下3-4μm)，橡胶刮刀填充头145a去除了 6-8μm的填充浆料(填充沟槽115c，为层150b留下6-8μm).应注意，刮刀填充头145b 的较低柔性在层150b的顶部产生薄且最小挖取的层150a。
57.应注意的是，可以根据与所使用的特定浆料和堆叠层150的预定义层结构相关的要求来选择任何公开参数和特定参数值的特定组合。可以优化参数及其值在相应工艺开发的预生产步骤中。
58.与目前的丝网印刷设备相比，所公开的方法和系统用于在pv电池、印刷电子产品、vlsi (超大规模集成)封装等中的硅晶片上印刷超细金属导电线。利用ptp方法的非接触式
两个工艺步骤印刷的优势，将浆料填充步骤140与图案转印步骤250分开。有利地，在公开的方法和系统中，所有层都形成在相同的沟槽内，因此它们是自对准的；并且由于填充和印刷这两个步骤都在同一个图案转移印刷(ptp)系统中进行，并且循环时间与单层印刷的情况相同——公开的多特征层栅线印刷变得具有成本效益并能够实现非常高的产能。
59.例如，公开的方法和系统可用于印刷pv电池的银叠层栅线160，这可以进一步减少特征宽度(例如，减少光伏电池的遮挡损失)同时保持甚至提高电导率，例如，(i)通过使用由例如通过增加玻璃料的浆料组合物制成的底层160b不增加或甚至降低接触电阻(对硅衬底)，该底层160b被优化以形成最好的电接触和对衬底的良好粘附(例如，通过氮化硅层在 topcon(遂穿氧化层钝化接触其变体电池)、perc(背接触钝化)等pv电池和/或(ii)通过使用由针对沿栅线的导电性优化的浆料组合物制成的顶层160a，不增加或甚至减小线性电阻 (沿栅线长度)，而不必受现有技术中必须保持低表面电阻的约束。因此，堆叠线160具有一种材料160b连接基板70并以此优化，而另一种材料160a提供设计的结构和电气要求并为其优化——能够进一步缩小打印特征，同时甚至可能提高它们的性能例如电池效率。
60.在另一个示例中，所公开的方法和系统可用于印刷自对准选择性发射极(se)线，这是目前pv行业的主要挑战。具体而言，由于目前硅基板中的se线是在单独的工艺中创建的，因此在栅线金属化之前，需要在印刷栅线和se线之间精确对准。当前的解决方案涉及打印更宽的se线(例如，100μm宽)，然后被更窄的金属栅线(例如，30μm宽)覆盖——导致未覆盖的se线区域短波长光谱范围内的效率损失更多。相比之下，本技术所公开的方法和系统可用于通过使用包含形成se线所需的掺杂的底层160b和使用由栅线金属化所需的浆料组合物制成的顶层160a来印刷se线—使目前的两个步骤印刷工艺转化为一步印刷工艺，并提供最窄的se线，与se线顶部的金属栅线完全吻合。连续地，在烧结过程(高温热处理)期间，se线、与se线的接触和金属栅线三者(通过进行银烧结)同时产生。该应用可适用于例如在氮化硅层上具有正面金属化的pv电池，例如topcon、perc等。在现有技术中报道了这种工艺的可行性(例如，rohatgi等人，self-aligned self-doping selective emitterfor screen printed silicon solar cells,在德国慕尼黑17th european photovoltaic solar energyconference and exhibition展出，但是丝网印刷无法在一个印刷过程形成多层印刷特征。
61.在又一个示例中，所公开的方法和系统可用于印刷铜金属栅线指而不是银金属栅线，例如用于pv电池。虽然出于成本和可用性的考虑，铜作为金属栅线材料基本上优于银，但目前使用铜需要在铜下方形成阻挡层和/或种子层(例如，使用昂贵的溅射工艺)或(例如，使用电镀工艺)以避免铜原子扩散进入接收基板70中(硅衬底)
–
导致生产过程昂贵且复杂。相比之下，本技术所公开的方法和系统可用于印刷由用于提供阻挡层(例如，由银、镍、钛、钽等中的任何一种，其组合和/或合金制成)的浆料组合物制成的底层160b和由铜浆料组合物制成的顶层160a。因此，具有非常薄的阻挡层160b与基板70接触和相对厚的铜层160a 的堆叠线160能够在单个印刷步骤中使用铜栅线——提供对现有技术实践的显着改进。在某些实施例中，底层160b可以包括种子层，用于例如电镀例如铜制成的主导电层在某些实施例中，例如图2b所示，堆叠层150可以包括阻挡层150c(作为沉积线160的层160c接触接收基板70)、种子层150b(在层160c的顶部沉积为层160b)和在其顶部的主要导电层150a (在层160b的顶部沉积为层160a)——在接收基板70上形成相应的导电线160。
62.图2b示意性地示出了具有多于两层的多层堆叠层150——用于印刷具有多于两层的多特征层栅线多特征层栅线160。每层150a、150b、150c的厚度(在三层的非限制性情况下) 可以通过刮刀145施加的压力、刮刀145的角度、刮刀145的速度和/或材料中的任何一个来控制。具体而言，每个应用层的厚度(例如，层150a的h1和层150b的h3)随着更高的刮刀压力、更大的刮刀角度、更高的刮刀速度和更软的刮刀材料而减小——留下更多的体积需要被连续填充层150a上的层150b(示意性表示为h2)和层150b上的连续层150c(示意性表示为h4)。如图1和2a中示意性地示出的，多层堆叠层150到基板70上的转移是通过施加到图案转印片100的背面的照射来实现的，图案转印片100的背面直接放置在基板70 的上方并紧邻基板70。
63.图2c是根据本实用新型的一些实施例的浆料填充头145的组合的示意图，包括刮刀填充头145a和再循环膏体分配装置填充头145b。该示例是示意性的，并且一个或多个刮刀分配头145a和/或再循环膏体分配装置填充头145b的各种组合可用于将浆料层150a、150b等填充到沟槽110中。例如，再循环膏体分配装置填充头145b可用于填充顶部浆料层，无需挖取。
64.再循环膏体分配装置170包括填充头145，填充头145包括至少两个供给开口(在177、 173的结合区域处)，内腔148和至少一个流体连通的分配开口146(参见，例如，中国专利申请第cn202110673006.5和第cn202121350578.1，通过引用的方式并入本文)以及加压浆料供应单元180，其中，加压浆料供应单元180被配置为使浆料循环穿过填充头145。加压浆料供应单元180中的压力被调节，以保持浆料连续地循环穿过供给开口和内腔148并且控制浆料分配穿过分配开口146。例如，加压浆料供应单元180可以包括与填充头145的内腔 148流体连通的浆料泵172和加压浆料储存器174，加压浆料储存器174和浆料泵172构造成使浆料循环穿过填充头1 145的内腔148。在非限制性示例中，浆料泵172可以包括用于分配精确体积的具有自密封式转子/定子设计的旋转压力密封排量系统比如来自dymax
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。
65.请注意，填充头145可以包括一个或多个刮刀填充头145a和/或一个或多个再循环膏体分配装置填充头145b。例如，填充头145a、145b、145c(参见例如图1、2a、2b)中的一个、两个或更多个可包括再循环膏体分配装置填充头，例如图2c中示意性示出的膏体分配装置 170。替代地或补充地，填充头145a、145b、145c中的一个、两个或更多个可以包括刮刀填充头或其他类型的填充头。
66.在各种实施方式中，膏体分配装置170包括构造成设置在浆料供应单元180的一个或者多个位置处对循环浆料的压力进行测量的至少一个压力传感器178。膏体分配装置170还可以包括至少一个控制器(未示出)，所述至少一个控制器构造成相对于循环浆料的测量压力来调节加压浆料供应单元180中的压力。膏体分配装置170还可以包括构造成对循环浆料进行混合的一个或更多个浆料混合器176。浆料混合器176例如可以是通过利用其加压来混合浆料的静态混合器。在非限制性示例中，浆料混合器176可以包括由包含多个混合元件的大直径塑料壳体制成的塑料一次性静态混合器比如来自stamixco
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67.加压浆料供应单元180还可以构造成使浆料经由所述至少两个供给开口的至少一个入口开口引入到内腔148中并且经由印刷头140中的供给开口的至少一个出口开口接收循环的浆料。入口开口和出口开口位于填充头145的与分配开口146相反的顶部处，分配开
口146面向基板，浆料被沉积到该基板上。替代性地或补充地，入口开口和/或出口开口可以定位在填充头145的侧部和/或延伸部上。
68.加压浆料供应单元180可以包括流体连通的压力控制浆料储存器174、浆料泵172和混合器176。压力控制浆料储存器174可以构造成将浆料输送至浆料泵172，浆料泵172可以构造成将浆料穿过混合器176输送至入口开口。加压浆料供应单元180还可以构造成将来自出口开口的浆料与从压力控制浆料储存器174输送至浆料泵172的浆料混合。压力控制浆料储存器174的出口与浆料泵172的入口流体连通。例如，浆料储存器174中的浆料可以被输送至浆料泵172，从而与从印刷头145的出口开口离开的浆料混合，以被浆料泵 172泵送到混合器176中。来自混合器176的浆料可以被输送至印刷头145的入口开口，其中，浆料沿着内腔148移动并且一些浆料可以穿过分配开口146进行分配以均匀填充沟槽110。剩余的浆料然后与来自浆料储存器174的浆料(例如，穿过在接合部173处的喷嘴输送的浆料)混合以对分配量进行补偿，并且浆料循环穿过膏体分配装置170，以保持浆料的机械特性并且支持浆料的持续混合以便保持浆料的化学组分。在某些实施方式中，浆料分配装置170还可以构造成例如通过添加添加物比如溶剂来改变浆料组分，以使浆料均匀，可能与贯穿浆料分配装置100的监控压力有关。例如，如果需要，可以向进入混合器176的浆料添加添加物比如溶剂。
69.在各种实施方式中，压力控制浆料储存器174和浆料泵172可以邻近于填充头145的出口开口敞开，并且浆料分配装置100可以包括将混合器130的出口连接至填充头145的入口开口的导管175。在一些实施方式中，压力控制浆料储存器174和浆料泵172可以邻近于填充头145的出口开口敞开，混合器176可以邻近于填充头145的入口开口161，并且导管175可以将浆料泵172连接至混合器172。浆料储存器174和浆料泵172的尺寸和取向可以变化，例如，浆料储存器174和浆料泵172两者都可以被设定成垂直于填充头 145，或者浆料储存器174和浆料泵172中的一者或两者可以被设定成与填充头145成一角度。例如，浆料泵172可以被倾斜地设定成将浆料泵172的重量更均匀地分布在填充头 145上。在各种实施例中，导管175可能被调整以符合浆料储存器174、浆料泵172和混合器176的任何布置，从而使膏体分配装置170更紧凑或将其调整到印刷机内的给定空间和重量分布要求。
70.在各种实施方式中，印刷头145、内腔148和作为开口146的由狭缝边缘147(例如，金属狭缝唇缘147)限制的分配狭缝可以是长形的并且针对浆料特性(例如，粘度值)、待由填充头145分配的线或其他元件的特定吞吐量和特定特征(例如，长度、宽度和可选的横截面)进行构造。在某些实施方式中，分配开口146可以包括一个或更多个狭缝、一个或更多个开口、多个线性布置的开口、例如圆形或椭圆形开口的一条或更多条线等。
71.图2d是根据本实用新型的一些实施例的图案转印(ptp)系统101(也参见图5b)中的浆料填充单元102的组合的高级示意图。浆料填充单元102被配置为使用导电印刷浆料填充传送的图案转印片100上的图案化沟槽110，利用两个或更多个浆料填充头145，所述填充头145被连续施加以用由层150a、150b等制成的堆叠层150填充沟槽110。使用单个照射步骤将其作为堆叠层150由ptp系统101转印到接收基板70上以形成如本文所述的堆叠线160。
72.两个或更多个浆料填充头145可包括各自的刮刀填充头145a、填充头145b等，其中一个用于填充层150a、150b等中的每一层，浆料填充头145中的至少一个可进行刮刀压力，刮刀角度、刮刀速度和/或此处描述的刮刀柔韧性调节-以调整各个层的厚度。浆料填充头
145 中的至少一个可以是再循环膏体分配装置填充头，例如具有加压浆料供应单元180的膏体分配装置170，用于例如填充堆叠层150的顶层。浆料填充单元102可以进一步包括涂层单元 103(示意性说明，参见第202111233805.7号中国专利申请，通过引用整体并入本文-了解更多细节)被配置为在沟槽110内填充多层印刷浆料之前用释放层(参见图5a、5b)涂覆沟槽 110。
73.图3a至3c提供了根据本实用新型的一些实施例的通过公开的方法和系统生产的多特征层栅线即堆叠线160的示例。图示示例显示了一个由12μm铜浆料160a位于约2μm银浆160b上方的元件(图像聚焦在ag/cu边界以强调其多层结构)。通过首先在α＝30
°
和 p＝2.5bar下使用填充头145a将铜浆料作为材料150a填充到沟槽110中，然后在α＝30
°
和p＝2bar下使用填充头145b连续填充银浆料作为材料150b来制备该元件-和将多层浆料从填充的沟槽115转移到衬底70(硅晶片)上以产生所描述的线。
74.图3b和3c是根据本实用新型的一些实施例的具有多特征层栅线即堆叠线160的光伏太阳能电池72的高级示意图。在各种实施例中，太阳能电池72可以包括通过本技术公开的图案转移方法在单个转印(照射)步骤中产生的多特征层栅线即堆叠线160，例如，使用公开的图案转印片100。例如，一个或多个多特征层栅线即堆叠线160可以用于光伏太阳能电池72中，导线用于传输通过光伏太阳能电池72光转换产生的电力，例如，接收基板70 包括任何类型的光转换材料，例如半导体材料(例如，各种类型的单晶硅或多晶硅、各种薄膜材料，配置为单结或多结电池)或用于任何其他利用导线的光伏技术。
75.多特征层栅线即堆叠线160可以包括由不同材料制成的至少两个层160a、160b、160c 等，这些层被转移为多层堆叠线150，包括至少两种不同类型的金属浆料150a、150b、150c 等，而不是分别形成，如本技术所公开。在单步转移之后，多特征层栅线即堆叠线160可以根据所使用的浆料的类型(例如，烧制、固化、烧结、共同退火等)进行热处理以形成成品导线。作为非限制性实例，银浆可被烧结(例如，烧结，加热至约800℃并由此热处理，通常超过数十秒)，银-环氧树脂浆可被固化(例如，加热至200℃-300℃，从而热交联，通常在数十分钟内)，铜纳米颗粒浆料可以在相对较低的温度下烧结，等等。可以相对于堆叠层中的金属浆料组分来调整转移的多层堆叠b到多特征层栅线即堆叠线160的热处理的具体参数，例如温度分布、持续时间和气体气氛。
76.在某些实施例中，多特征层栅线即堆叠线160可以包括底层(例如，在图3b中表示为160b，在图3c中表示为160c)，其包括配置为将转移的堆叠线160结合到接收基板 70(机械和/或电的)，和至少一个顶层(例如，在图3b中表示为160a，在图3c中表示为 160a、160b)，其包括被配置为提供沿着转移的堆叠线160的导电性的材料。例如，底层可以包括浆料组合物优化用于形成最佳电接触并提供对硅衬底的良好粘附，例如，具有增加的玻璃料浓度和/或可选地降低线性电阻(沿栅线长度)，这通过更高的线性电导率来补偿顶层。
77.在某些实施例中，多特征层栅线160可以包括底层(例如，在图3b中表示为160b，在图3c中表示为160c)，其包括被配置为在接收基板70上形成选择性发射极(se)线160的材料，和至少一个顶层(例如，在图3b中表示为160a，在图3c中表示为160a、160b)包括被配置为提供沿着转移的堆叠线160的导电性和到接收基板70的电接触的材料。例如，底层可以包括一种浆料组合物，提供形成se线所需的掺杂，并通过顶层的较高线性电导率补偿其可能降低的电导率——允许生产更细的se线，因为它们使用单个ptp步骤进行转移。
78.在某些实施例中，多特征层栅线即堆叠线160可以包括底层(例如，在图3b中表示为160b，在图3b中表示为160c和可选的160b)，其包括被配置为在接收基板70提供阻挡层和/或种子层的材料，和至少一个顶层(例如，在图3b中表示为160a，在图3c中表示为160a)包括被配置为沿着转移的堆叠线160提供导电性的材料。例如，底层可以包括例如银、镍、钛、钽等、其组合和/或合金浆料)作为阻挡层/种子层，顶层包含铜浆料，其以降低的材料成本提供高线性导电率。阻挡层/种子层可以包括一层、两层或更多层，例如如图3c 中示意性所示(顶层160a包括铜)。
79.在各种实施例中，光伏太阳能电池72可以包括本文公开的多特征层栅线即堆叠线160的组合。
80.图4a和图4b是示出根据本实用新型的一些实施例的图案转印方法200的流程图。方法步骤可以使用图案转印片100和/或相对于相应的ptp系统来执行，其可以可选地被配置为实施方法200。
81.方法200包括用印刷浆料填充以图案排列在源基板上的多个沟槽(步骤210)，其中印刷浆料包括多个堆叠层，并且填充是逐层进行的，并且通过激光束照射将印刷浆料从沟槽释放到接收基板上——使用单个照射步骤将多层印刷浆料的整个堆叠层转移到接收基板上(步骤 220)。
82.填充210可以通过用不同厚度的不同浆料填充沟槽直到完全填充源基板中的沟槽来执行 (步骤212)。例如，填充210可以通过多个填充头进行，每层一个，并且图案转印方法还包括通过调整以下至少一项来调整至少一层的厚度：施加到各个层的刮刀压力、相应刮刀的刮刀角度、相应刮刀的刮刀速度和/或相应刮刀的柔韧性。例如，压力可以选择在2-4bar，刮刀角度可以选择在30
°‑
120
°
，刮刀速度可以选择在25-100mm/s和/或刮刀材料选自不锈钢，塑料和橡胶。
83.在一些实施例中，所述层中的至少两层包含不同的材料成分和/或不同的材料，例如选自： (i)包含被配置为将转印的堆叠线机械的或者电的连接到接收基板的材料的底层和包含被配置为用于沿着转印的堆叠层提供导电性的材料的顶层(ii)包含被配置为在接收基板上形成选择性发射极(se)线的材料的底层，和至少一个顶层以提供沿着转移的堆叠线的导电性和与接收衬底的电接触，和/或(iii)包含被配置在接收基板上提供阻挡层和/或种子层的材料的底层和至少一个顶层，该顶层包括被配置为沿着转移的堆叠线提供导电性的材料。在某些实施例中，底层可以包括释放材料组合物，例如，如下文所公开的。
84.方法200还可任选地包括施加释放层以促进整个堆叠层印刷(步骤225)，在图4b中更详细的说明，包括例如(i)在填充之前，用释放层材料在沟槽内部涂覆并干燥释放层材料以形成沟槽的固体涂层，该涂层被配置为在照射时分解—以促进填充在涂层沟槽内的浆料堆叠层的释放(步骤230)，可选地，清洁沟槽之间的图案转印片的表面上的涂层残留物(步骤232)； (ii)印刷后，通过去除涂层的分解产物来清洁接收基板(步骤240)。
85.有利地，所公开的方法和系统基于非接触式浆料转印，能够印刷多特征层栅线。与例如丝网印刷(sp)等现有技术方法相比，丝网印刷(sp)是一种具有成本效益的生产方法，通过在接收基板上同时进行丝网填充和印刷特征，在不同基板上印刷单层高粘度浆料。然而，由于丝网印刷是一种接触技术，印刷多特征层栅线需要将带有第一层(仍然是湿的)的基材转移到干燥机上，然后转移到同一台或另一台印刷机上，并将第二层与前一层额外对
齐层。这种对准的精度是有限的(主要是因为两个不同的网孔不相同并且随着时间的推移而不同)，该过程成本高得多，并且几乎不可能使用现有技术的sp印刷非常精细的多特征层栅线。
86.图5a和5b是根据本实用新型的一些实施例的用于产生多特征层栅线并利用释放层 120的图案转印工艺的侧视图图示。片材100(作为源基板)中在沟槽110内部涂覆涂层120，涂层120被配置为在照射80时分解，以增强多层浆料堆叠层150的释放。填充有多层浆料的涂覆的沟槽示意性表示为数字115。在多层浆料堆叠线150的释放期间，涂层120可能分解 (由数字120a示意性表示)并与释放的多层浆料堆叠层150一起沉积在接收基板70(晶片) 上。因此，晶片接收基板70可以包括释放的多层浆料堆叠层(由数字150a示意性表示)和涂层的残留物(和/或分解产物)(由数字120b示意性表示)——由数字176表示的中间状态。在图案转印之后在工艺(通过ptp系统101)中，涂层残留物120b可以从晶片接收基板 70去除，例如通过高温处理(例如，烧结或干燥)，这通常用于在光伏电池制造中烧结印刷金属浆料，或通过使用照射82来改变和/或去除残留物—清洁接收基板并产生带有释放的浆料且没有涂层分解产物和残留物的晶片接收基板70。照射82可以与照射80相同、相似或不同。在各种实施例中，可以使用以下任何方法来去除释放材料的残留物120b：高温分解(例如，烧结)、选择性激光汽化、真空-辅助蒸发、鼓风和/或溶剂湿洗。
87.涂层120(由于其功能也称为释放层120)可以为沉积在作为源基板的图案转印片100上或至少沉积到其沟槽110中的薄层(例如，1μm至10μm厚)。在一些情况下，释放层120 的材料(表示-释放材料)可以在将浆料层填充到沟槽110中之前与多层浆料任何组份混合。释放材料的非限制性实例包括基于丙酮的clearweldtm ld920系列和丙烯酸类树脂例如 epolin的spectra 390tm。
88.例如，涂覆120可以包括通过涂布涂覆溶液(例如固体含量为10％至20％，或者为12％， 14％，16％，18％)(例如，使用刮刀、辊、模等)来进行涂覆210，以及将释放层干燥以形成沟槽的固体层，例如，固体层的厚度可以在1μm至10μm的范围内(例如3μm，5μm，7 μm，9μm)。如果需要，包括例如使用刮刀和/或粘辊清洁图案转印片的沟槽之间的表面的涂层残留物。
89.涂层120可以包含有机材料例如nir吸收染料。用于涂层120的材料中的至少一者被选择为吸收在ptp过程中使用的激光照射80(例如，波长为1064nm、1070nm或nir光谱范围内的任何其他波长的激光)。可以选择一种或更多种材料以在照射波长处具有最大吸收。释放材料可以被配置为在吸收激光照射能量时相变、蒸发和/或被烧蚀-以产生推力，该推力将多层精料堆叠线150推出沟槽110(不改变浆料的形状)并将多层浆料堆叠线150释放到接收基板70上。例如，为了使用nd:yag激光(1060nm至1085nm)进行照射80，涂层120 可以包含nir(近红外)吸收染料。
90.涂层120可用于替代或增加浆料的挥发性组分的使用(例如，添加以在照射时蒸发并释放糊剂多层浆料堆叠150)。
91.有利地，本实用新型人已经发现，使用涂层120能够以高得多的高宽比，例如至少0.7 且高至1至2—而不是现有技术的0.4至0.5在接收基板70上印刷浆料图案；以及能够印刷低至10μm宽—而不是现有技术的大于25μm至30μm宽的极窄的栅线(例如在中国专利 cn202111233805.7公开的)。此外，避免在浆料90中使用挥发性化合物拓宽了可印刷的浆料
的范围并使该过程对ptp系统中浆料的干燥更不敏感。此外，虽然释放层120比浆料薄得多，但是需要较低的激光功率以释放浆料，并因此可以以更高的扫描光束速度进行印刷，从而产生更高的系统生产量。最后，使用释放层120使印刷过程更精确，从而避免了诸如浆料残渣的印刷图案的印刷质量缺陷。
92.在各种实施例中，例如在中国专利申请no202111233805.7中公开的，其全部内容通过引用并入本文，用作释放层的涂层120可以通过任何已知的技术例如凹版涂布、微凹版涂布、转印辊涂布、狭缝挤出涂布、反向逗号(reverse comma)涂布、mayer棒涂布、刮刀涂布或其他技术来沉积或施加，通过相应的涂覆机来施加。例如，使用刮刀，沟槽110可以填充有涂层溶液，同时保持沟槽110之间的表面清洁。在干燥涂层溶液之后，涂层120以主要由涂层溶液的固体含量确定的厚度在沟槽110内形成。封闭腔刮刀(保护或封闭涂覆溶液) 可以被配置成改善涂覆溶液的控制并且确保沟槽之间的表面的清洁度。在另一个例子中，可以例如使用铺杆技术、喷雾、狭缝挤出等将涂覆溶液施加至图案转印片100的至少一部分的表面，并干燥以在沟槽110之间的表面上形成涂层120以及残留物。残留物可以通过各种方法例如以特定角度设置的刮刀例如由金属、塑料、橡胶等制成)、粘辊等来除去—将涂层120 留在沟槽110内。可以回收除去的残留物。任何公开的涂覆法可以以固定模式(具有固定的图案转印片和相对于其移动的各个涂覆元件)和/或以连续模式(具有固定的涂覆元件和相对于其移动的图案转印片，例如在辊对辊方法中使用辊)来进行。可以在将图案转印片100进给到ptp系统101之前，或者在它们在ptp系统101中移动期间，例如，就在对沟槽进行浆料填充之前，预先进行涂覆过程210。
93.在多个实施方案中，可以使用表面处理技术例如等离子体(例如电晕)、施加硅烷添加剂等来对沟槽110的至少表面进行处理以增强或控制涂层120与其的粘附。表面处理可以被配置成在沟槽110内所需的涂层粘附、将残留物从沟槽之间的表面除去(如果需要)和通过涂层分解而释放浆料以及通过可能的片回收考虑之间进行平衡。
94.在多个实施方案中，ptp系统101可以被配置成例如在控制栅线的印刷质量的印刷质量站检查和控制涂覆过程和清洁过程，以将过程保持在预定义的过程窗口内。
95.在各种实施例中，涂层残留物120b可以通过以下过程中的任一种去除：高温分解、选择性激光汽化、真空辅助汽化(降低涂层残留物120b的沸点)、鼓风和/或溶剂洗涤。使用基于热的过程来除去涂层残留物120b，涂层材料可以选择为具有不影响沉积的栅线160和接收基板70的分解温度和/或沸腾温度。例如，涂层材料可以选择为具有远低于c-si pv金属化过程的高烧结温度(约850℃)、或任选地远低于固化浆料(例如，银环氧化物浆料)的固化温度的分解温度和/或沸腾温度。例如，涂层残留物120b的分解温度和/或蒸发温度可以在200℃至300℃的范围内。在某些实施方案中，在某些实施例中，也可以使用用于释放浆料堆叠层150的蒸发层120所使用的相同的激光照射80来使晶片70上的涂层残留物120b蒸发和/或分解注意，除去涂层残留物120b可以以单个过程步骤或以两个或更多个过程步骤(例如高温分解(例如，通过激光照射80和/或在烘干炉或烧结炉中)，后接低温洗涤或吹扫)进行。
96.以下非限制性实例公开了与nd:yag激光照射一起使用的nir吸收染料。除了nir吸收染料之外，涂层120还可以包含溶剂以及任选的粘结剂、表面剂和/或粘度调节剂。
97.nir吸收染料组分的非限制性实例包括二亚铵离子络合物、二甲苯络合物和/或酞
菁。所说明的二亚铵离子络合物可包括例如作为一个或多个残基r的烷基链和抗衡离子(未显示)，例如2sbf 6-。
[0098][0099]
在任何公开的实施方案中，nir吸收染料的组分的另外的非限制性实例可以包括以下中的任一者：例如具有延长的[ch＝ch]n链的花青(四甲基吲哚(二)-羰菁)染料，例如开链花青(r2n+＝ch[ch＝ch]n-nr2)、半菁(芳基＝n+＝ch[ch＝ch]n-nr2)、闭链花青(芳基＝n+＝ch[ch＝ch]n-n＝芳基)、中性花青(r2n+＝ch[ch＝ch]n-cn和 r2n+＝ch[ch＝ch]n-cho)，或其变体或混合物；酞菁或萘菁染料(包含通过氮原子环连接的四个异吲哚单元)或其金属配合物(例如，与铝或锌)、二硫代烯金属配合物(具有一至三个二硫代烯配体)(例如与镍)、方酸菁(squaraine)染料例如方酸染料iii(squarylium dyeiii)、醌类似物、二亚铵化合物和偶氮衍生物，和/或其任何变体、衍生物和/或组合。
[0100]
涂层制剂中包含的溶剂可以选择为溶解染料以及任选的粘结剂和添加剂，并且可以包括例如丙酮、酮、醇、芳族烃和/或乙二醇醚溶剂。
[0101]
涂层制剂还可以包含粘结剂以在沟槽110中形成作为连续膜的涂层120，所述粘结剂包含聚合物和/或聚合物前体，例如聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素和/或其衍生物，只要粘结剂的分解温度低于浆料烧结温度(例如，对于银浆料为800℃，或者对于银浆或其他金属浆料或其混合物为，例如850℃，800℃，750℃，700℃，650℃，600℃，550℃，500℃，450℃， 400℃，350℃)或低于浆料固化温度(例如，对于银环氧化物浆料90为300℃，或者对于银环氧化物浆料或其他金属浆料为，例如300℃，250℃，200℃)即可。还可以选择粘结剂以使涂层残留物120b的量最小化和/或简化涂层残留物120b的除去。
[0102]
涂层制剂还可以包含被选择以稳定不同涂层组分的分散的表面润湿添加剂和/或被选择以支持涂层120在沟槽110中的施加的粘度调节剂。添加剂和/或粘度调节剂选择为使其分解温度低于浆料烧结温度或固化温度(取决于浆料的类型)，并且还可以选择为使涂层残留物 120b的量最小化和/或简化涂层残留物120b的除去。
[0103]
在某些实施方案中，涂层120的固体含量可以为10重量％至20重量％以使得能够在20μm 至30μm深的沟槽110内达到1μm至10μm厚的涂层120。
[0104]
在某些实施例中，可以将涂层材料或其任何组分，例如nir吸收染料，至少混合到多层浆料堆叠层150的内层150a中，其作为内(顶)层并且通常是最厚的层，具有与图案转印片100的沟槽110的最大接触面积。将剥离材料混合到多层浆料堆叠层150的至少内层 150a中可以增强释放或可能至少部分地能够替换涂层120(例如，在图案转移片100的某些区域中)。例如，释放材料的至少一部分可以与浆料堆叠层150的至少内层150a混合(例如，作为作为层150a沉积的浆料的组分或作为在过去沉积期间混合的添加剂)改善多层浆料堆叠层150。可以添加公开的释放材料以提供多层浆料堆叠层150的内层的百分之几，例如内层材料的1-5％。在某些实施例中，可以应用涂层120和将释放材料混合到至少内层浆料组分中。
[0105]
因此，除了可商购的印刷浆(例如，来自heraeus
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的sol9651b
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)之外，多层浆堆叠层150的内层150a还可以包含nir吸收染料，例如本文所示的二亚铵离子配合物、二硫代烯
配合物和/或酞菁。值得注意的是，nir吸收染料可以添加到银浆、银环氧树脂浆或任何其他材料中，其用作沟槽内的多层堆叠的内层。
[0106]
某些实施例包括用于图案转印工艺的多层浆料堆叠层(其包括将浆料填充到聚合物图案转印片中的以特定图案形式排列的沟槽中，并且在通过激光束照射时将浆料从沟槽中连续释放到接收基板上)。例如，在照射是在nir中的情况下，浆料包含被配置成增强浆料从沟槽中的释放能力的释放材料，其中释放材料包含至少一种nir吸收染料，所述nir吸收染料包括以下中的至少一者：二亚铵离子配合物、二硫代烯配合物、酞菁、其衍生物、其盐和/或其组合。非限制性实例包括来自tci(tokyo chemical industry,ltd)的染料、epolin的epolighttm. 1117(四(癸基)铵结构)和/或luminochem的lunir5tm。
[0107]
公开的转印片100可以用于在例如用于光伏(pv)电池的硅晶片上印刷厚金属浆料的细线，以及用于通过创建用于印刷的无源电子组件如电阻器或电容器或者用于其他印刷的电子设备的导电线或焊盘或其他特征(例如，在用于pcb的层合体上)来生产电子电路。其他应用可以包括在以下的制造过程中创建导电特征：移动电话天线，装饰性和功能性汽车玻璃，半导体集成电路(ic)，半导体ic封装连接，印刷电路板(pcb)，pcb组件组装，光学生物、化学和环境传感器和探测器，射频识别(rfid)天线，有机发光二极管(oled)显示器(无源矩阵或有源矩阵)、oled照射片，印刷电池和其他应用。例如，在非限制性太阳能应用中，金属浆料可以包含金属粉末、任选的玻璃料和改性剂、挥发性溶剂和非挥发性聚合物和/或树脂。浆料的非限制性实例包括来自heraeus
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。金属浆料可以包括银、铜或其他金属以及它们的组合。金属浆料可以包括银、铜或其他金属和/或它们的组合和/或合金。任何金属浆料可以包括任何类型的导电粘合剂(eca)浆料。
[0108]
可以通过在任何类型的ptp系统101内操作的任何类型的浆料填充头来执行将浆料填充到沟槽110中。可以控制填充过程以确保用浆料连续且均匀地填充沟槽和标记.
[0109]
在某些实施方案中，图案转印片100可以对激光束照射80透明并且至少包括顶部聚合物层114，所述顶部聚合物层114包括压印、压制成型、气动成型或激光成型在其上的沟槽110 (在图1中示出)。在示出的非限制性实例中，沟槽110被示出为在截面上为梯形。
[0110]
周期性沟槽110可以包括以类似方式被压印(例如，压制成型、气动成型或激光成型) 到顶部聚合物层114中的沟槽、凹槽和/或凹痕，并且可以具有类似或不同的轮廓。例如，沟槽110可以具有各种轮廓(截面形状)，例如梯形、圆形、正方形、矩形和/或三角形轮廓。在多个实施方案中，转印片100上的沟槽110的图案可以包括连续的沟槽110和/或分离凹痕的阵列。注意，术语“沟槽”不应被解释为将沟槽110的形状限制为线性元件，而是在广义上理解为包括任何形状的沟槽110。
[0111]
图案转印片100还可以包括底部聚合物层112，所述底部聚合物层112的熔融温度高于顶部聚合物层114的压印温度。在一个非限制性实例中，顶部聚合物层114在其由半结晶聚合物制成的情况下可以具有低于170℃、低于150℃、低于176℃、低于110℃(或者任何中间范围)的熔融温度(tm)，或者在其由非晶态聚合物制成的情况下可以具有低于160℃、低于140℃、低于120℃、低于100℃(或者任何中间范围)的玻璃化温度(tg)。底部聚合物层112的熔融温度可以高于顶部聚合物层114的熔点，例如高于100℃(例如，在顶部聚合物层114由聚己内酯制成并且具有约70℃的tm/tg的情况下)、高于120℃、高于150℃、高于160℃(例如，双轴取向的聚丙烯)以及最高至400℃(例如，某些聚酰亚胺)、或者中间值。
[0112]
在多个实施方案中，聚合物层112、114可以由以下中的至少一者制成：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、全芳族聚酯、其他聚酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、其他丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、芳族聚酰亚胺、脂环族聚酰亚胺、氟化聚酰亚胺、乙酸纤维素、硝酸纤维素、芳族聚酰胺、聚氯乙烯、多酚、聚芳酯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚苯乙烯、或其组合—只要顶部聚合物层114的熔融温度或玻璃化转变温度(tm/tg)低于底部聚合物层112的熔融温度或玻璃化转变温度(tm/tg)即可和/或只要底部聚合物层112不受顶部聚合物层114的加工条件的影响即可。
[0113]
在某些实施方案中，底部聚合物层112和顶部聚合物层114可以各自为10μm至100μm 厚，例如15μm至80μm厚、20μm至60μm厚、25μm至40μm厚、或者任何中间范围内，其中底部聚合物层112至少与顶部聚合物层114一样厚。底部聚合物层112和顶部聚合物层 114可以通过对激光束80透明的比10μm薄(例如，比8μm薄、比6μm薄、比4μm薄、比2μm薄或者具有任何中间厚度)的粘合层113来附接。例如，在某些实施方案中，顶部聚合物层114可以比沟槽110的深度厚数μm，例如厚5μm、厚3μm至7μm、厚1μm至9μm、或者厚高至10μm。例如，沟槽110可以为20μm深，顶部聚合物层114可以为20μm至30μm 厚(例如，25μm厚)，以及底部聚合物层112的厚度可以在30μm至40μm的范围内(注意，较厚的底部聚合物层112提供更好的机械性能)。
[0114]
顶部聚合物层114和底部聚合物层112的温度和厚度可以被设计成使得顶部聚合物层114 具有良好的成型性、延展性和一定的机械强度，同时底部聚合物层112具有良好的机械强度。顶部聚合物层114和底部聚合物层112二者均可以被设计为具有良好的粘结特性。
[0115]
来自图1、2a至2d、4a和4b、5a和5b的元素可以以任何可操作的组合进行组合，并且在某些图中而不是在其他图中的某些元素的图示仅用于说明目的并且是非限制性的。应注意，所公开的值可被修改为相应值的至少
±
10％。
[0116]
有利地，虽然现有技术不能实现具有包括多个导电层的特征的印刷图案，但所公开的实施例使用单步多层堆叠印刷来满足用于电子电路的导电线的性能和生产挑战，这使得能够结合堆叠层内的不同材料，将基板兼容性要求和栅线性能要求彼此分开，并从本质上确保层之间的对齐。
[0117]
在以上描述中，实施方案是本实用新型的实例或实现方式。“一个实施方案”、“实施方案”、“某些实施方案”或“一些实施方案”的各种出现不一定全部指相同的实施方案。虽然本实用新型的多个特征可以在单个实施方案的上下文中描述，但是这些特征也可以单独提供或者以任何合适的组合提供。相反，虽然为了清楚起见，在本文中本实用新型可以在个别实施方案的上下文中描述，但是本实用新型也可以在单个实施方案中实现。本实用新型的某些实施方案可以包括来自以上公开的不同实施方案的特征，并且某些实施方案可以并入来自以上公开的其他实施方案的要素。在特定实施方案的上下文中公开本实用新型的要素不应被视为限制要素仅在特定实施方案中的使用。此外，应理解，本实用新型可以以各种方式进行或实践，并且本实用新型可以在除以上描述中概述的实施方案之外的某些实施方案中实现。
[0118]
本实用新型不限制于那些图或相应的描述。例如，流程不需要通过每个示出的框或状态进行移动，或者以与示出和描述的完全相同的顺序进行移动。除非另有定义，否则本
文中所使用的技术术语和科学术语的含义应被本实用新型所属领域的普通技术人员普遍理解。虽然已经关于有限数目的实施方案描述了本实用新型，但是这些不应被解释为对本实用新型范围的限制，而是作为一些优选实施方案的示例。其他可能的变型、修改和应用也在本实用新型的范围内。因此，本实用新型的范围不应受到现在为止已经描述的内容的限制，而应受到所附权利要求及其合法等同方案的限制。

技术特征：

1.一种图案转印片，包括设置在图案转印片中的多个沟槽，所述沟槽以图案排列并且被配置为填充印刷浆料并且能够在被激光束照射时将印刷浆料从所述沟槽释放到接收基板上，其特征在于，其中印刷浆料包括由多个层堆叠形成的堆叠层，堆叠层在单个照射步骤中被转移到接收基板上。2.根据权利要求1所述的图案转印片，其特征在于，所述多个层中的至少两层包含不同的材料成分和/或不同的材料。3.根据权利要求2所述的图案转印片，其特征在于，所述堆叠层包括底层，其包括被配置为将转印的堆叠层机械的或者电的结合到接收基板的材料，及至少一个顶层，包含被配置为沿着转印的堆叠线提供导电性材料。4.根据权利要求2所述的图案转印片，其特征在于，所述堆叠层包括底层，其包括被配置为在所述接收基板上形成选择性发射极(se)的材料，以及至少一个顶层，其被配置为沿着转印的堆叠线提供导电性并提供与接收基板的电接触。5.根据权利要求3所述的图案转印片，其特征在于，其中所述至少一个顶层包括银浆。6.根据权利要求2所述的图案转印片，其特征在于，所述堆叠层包括底层，其包括被配置为在所述接收基板上提供阻挡层和/或种子层的材料，以及至少一个顶层，包括被配置为沿所述转移的堆叠线提供导电性的材料。7.根据权利要求6所述的图案转印片，其特征在于，所述底层材料为铝浆、银浆、铬浆、金浆、锡浆、铟浆、镍浆、钛浆、或钽浆，并且所述至少一种顶层材料为铜浆。8.根据权利要求3所述的图案转印片，其特征在于，所述底层的厚度在1-5μm之间。9.根据权利要求3所述的图案转印片，其特征在于，其中所述底层包含释放材料组合物。10.根据权利要求1所述的图案转印片，其特征在于，其中所述沟槽内部由涂层涂覆，该涂层被配置为在施加用于转印浆料释放的照射时分解，以增强多浆料堆叠层的释放能力。11.根据权利要求1所述的图案转印片，其特征在于，所述图案转印片对激光照射是透明的，以及所述沟槽通过压制成型、气动成型、激光成型或压印形成在所述图案转印片中。12.根据权利要求11所述的图案转印片，其特征在于，所述图案转印片包括至少一层聚合物层，所述聚合物层由以下中的一者制成：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、全芳族聚酯、芳族-脂族共聚酯、丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、芳族聚酰亚胺、脂环族聚酰亚胺、氟化聚酰亚胺、乙酸纤维素、硝酸纤维素、芳族聚酰胺、聚氯乙烯、多酚、聚芳酯、聚苯硫醚、聚苯醚或聚苯乙烯。13.一种光伏太阳能电池，包括利用权利要求1-12中任一项所述的图案片转印形成的多层堆叠线中的至少一个。14.一种浆料填充单元，设置于图案转印(ptp)系统中，其特征在于，所述浆料填充单元被配置为用导电印刷浆料填充所输送的图案转印片上的图案化沟槽，其中所述浆料填充单元包括两个或多个施加的浆料填充头，用来将多个层组成的堆叠层连续填充沟槽，该堆叠层由ptp系统使用单个照射步骤作为堆叠线转移到接收基板上。15.根据权利要求14所述的浆料填充单元，其特征在于，两个或多个所述浆料填充头包括各自的填充头，一个填充头用于填充一层浆料层，并且其中所述浆料填充头中的至少一
个参数是可调节的：施加到相应刮刀的压力、刮刀角度、刮刀速度和/或柔韧性——以调整相应层中的至少一层的厚度。16.根据权利要求15所述的浆料填充单元，其特征在于，刮刀压力选择在2-4bar内，刮刀角度选择在30
°‑
120
°
内，刮刀速度选择在25-100mm/sec内和/或刮刀材料是不锈钢、塑料或橡胶。17.根据权利要求14所述的浆料填充单元，其特征在于，至少一个填充头是再循环膏体分配装置填充头。18.根据权利要求17所述的浆料填充单元，其特征在于，用于填充所述堆叠层的顶层的所述填充头中的至少最后一个是所述再循环膏体分配装置填充头。19.根据权利要求14所述的浆料填充单元，其特征在于，还包括涂覆单元，其被配置为在将所述印刷浆料填充到所述沟槽中之前用释放层涂覆所述沟槽。20.一种光伏太阳能电池，包括接收基板，该接收基板被配置为将光转换为通过导线传送的电，其特征在于，其中至少一条导线是多层堆叠线的并且在单个图案转移印刷步骤中印刷，至少一条多层堆叠线包括至少两层由不同材料制成的层，这些层被转印为多层堆叠线，包括至少两种不同类型的金属浆料。21.根据权利要求20所述的光伏太阳能电池，其特征在于，所述至少一个多层堆叠线包括底层，所述底层包括被配置为将转移的堆叠线结合到接收基板的材料，以及至少一个顶层，其包括被配置为沿着转移的堆叠线提供导电性的材料。22.根据权利要求20所述的光伏太阳能电池，其特征在于，其中所述至少一个多层堆叠线包括底层，所述底层包括被配置为在接收基板上形成选择性发射极(se)线的材料，以及至少一个顶层，其被配置为沿着转移的堆叠线提供导电性并且提供与接收基板的电接触。23.根据权利要求20所述的光伏太阳能电池，其特征在于，所述至少一个多层堆叠线包括底层，所述底层包括被配置为在所述接收基板上提供阻挡层和/或种子层的材料，以及至少一个顶层，其包括被配置为沿着转移的堆叠线提供导电性的材料。

技术总结

提供了图案转印片、浆料填充单元及光伏太阳能电池。还提供了图案转印片、浆料填充头和光伏太阳能电池片，提供在单个照射步骤中转印在接收基板上的多层将浆料堆叠层。浆料堆叠逐层填充，可以在不同堆叠层具有不同的材料，堆叠层厚度由填充器件的参数控制，例如在刮刀的情况下，刮刀的压力、角度、速度和柔韧性(材料)。具体地，堆叠层的底层可以被配置为与接收基板连接，而一个或多个顶层可以被配置为优化印刷特征的质量。例如，底层可以包括与衬底结合、改性衬底(例如，在其中形成选择性发射极(SE))和/或提供与可能与衬底不相容的顶层的阻挡层(例如，硅衬底上的铜)材料层。释放材料可用于支持堆叠线的单步释放。可用于支持堆叠线的单步释放。可用于支持堆叠线的单步释放。