DE102007058972A1

DE102007058972A1 - Verfahren zur Metallisierung von Solarzellen, Hotmelt-Aerosol-Tinte und Aerosol-Jet-Drucksystem

Info

Publication number: DE102007058972A1
Application number: DE102007058972A
Authority: DE
Inventors: Matthias HÖRTEIS; Philipp Richter; Stefan Glunz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-07-09
Also published as: KR20100109919A; EP2218106A2; WO2009071145A2; CN101919063B; WO2009071145A3; CN101919063A; US20110059230A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zum Aufbringen von leitfähigen Strukturen auf Solarzellen, wobei mittels eines Aerosol-Jet-Drucksystems eine Hotmelt-Aerosol-Tinte zerstäubt und in Richtung der Solarzelle aus dem Drucksystem ausgetragen wird, wobei das Drucksystem mindestens teilweise beheizt wird, um die Viskosität der eingesetzten Tinte niedrig zu halten. Beim Auftreffstarrt die Tinte.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zum Aufbringen von leitfähigen Strukturen auf Solarzellen, wobei mittels eines Aerosol-Jet-Drucksystems eine Hotmelt-Aerosol-Tinte zerstäubt und in Richtung der Solarzelle aus dem Drucksystem ausgetragen wird, wobei das Drucksystem mindestens teilweise beheizt wird, um die Viskosität der eingesetzten Tinte niedrig zu halten. Beim Auftreffen auf das nicht beheizte Substrat (Solarzelle) erstarrt die Tinte.
Für leitfähige Kontakte auf Solarzellen, besonders bei Vorderseitenkontakten ist es erstrebenswert, die Kontaktfläche möglichst gering und gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktgitters hoch zu halten. Eine geringe Kontaktfläche verhindert eine zu große Abschattung und reduziert die Rekombination von Ladungsträgern. Eine gute Leitfähigkeit des Kontakt gitters reduziert die elektrischen Verluste. Beides kann erreicht werden, indem ein gedruckter Kontakt möglichst schmal und gleichzeitig möglichst hoch geformt ist. Das Verhältnis aus Höhe zu Breite wird als Aspektverhältnis bezeichnet.
Überwiegend werden Solarzellen mittels Siebdruck metallisiert. Dabei wird eine Metallpaste durch ein Sieb gepresst, so dass entsprechend der Öffnung im Sieb, die Metallpaste auf das Substrat übertragen wird. Dabei werden Linienbreiten von 60 μm bis 120 μm erreicht, die eine Höhe von 10 bis 20 μm besitzen. Die Linienbreiten sind dabei etwa 5 μm bis 15 μm breiter als die Öffnung im Sieb. Ein leichtes Verlaufen der Paste wird akzeptiert. Siebdruckpasten verwenden Partikelgrößen zwischen d = 1 μm und 10 μm.
Um ein Verlaufen nahezu vollständig zu verhindern, können Hotmelt-Pasten zum Einsatz kommen. Bei diesen handelt es sich um Siebdruck-Pasten, die bei Raumtemperatur hochviskos und bei höheren Temperaturen 40°C bis 90°C niederviskos werden. Dies wird erreicht, indem das Lösemittel der Pasten durch ein thermoplastisches Polymersystem ersetzt wird. Hotmelt-Pasten werden zur Metallisierung beim Siebdruck und Tampondruck eingesetzt.
Eine weitere Möglichkeit, ein gutes Aspektverhältnis zu erzielen, besteht darin, den Kontakt in zwei Schritten aufzubauen. In einem ersten Schritt wird eine sehr schmale und auch flache Metallschicht (Saatschicht) gedruckt, die in einem zweiten Schritt, galvanisch verstärkt wird. Um ein gutes Aspektverhältnis des galvanisch verstärkten Kontaktes zu erreichen, ist es notwendig, die Saatschicht sehr schmal zu drucken. Je schmaler die Saatschicht, desto besser kann das Aspektverhältnis werden. Mit der bestehenden Aerosol-Jet-Technik sind Linienbreiten von unter 20 μm realisierbar. Jedoch haben diese lediglich eine Höhe von maximal 2 μm. Aerosol-Jet-Tinten zeichnen sich durch eine niedrige Viskosität aus, so dass sie leicht zerstäubt werden können. Aerosol-Tinten beinhalten ein Lösemittel mit einem niedrigen Dampfdruck und Viskosität. Die Viskosität der Tinten liegt bei Raumtemperatur typischerweise unter η = 1 Pas.
Beim Druck von Metallkontakten auf Substraten, wie z. B. Silizium-Solarzellen oder Glas, kommt es aufgrund der Viskosität der Tinte zu einem Auseinanderlaufen und damit zu einer Verbreiterung der gedruckten Linie. Besonders deutlich ist dies bei kontaktlosen Druckverfahren wie Inkjet- oder Aerosol-Jet-Techniken, aber auch bei berührenden Verfahren wie Tampondruck oder Siebdruck. Das Verlaufen der Linien bewirkt darüberhinaus eine geringe Auftragshöhe und damit ein ungünstiges Aspektverhältnis.
Die Aerosol-Jet-Technik ist ein Inkjet-Verfahren, mit dem es möglich ist, flache und dünne Linien zu drucken. Die Technik wird eingesetzt, um dünne Metallkontakte (Kontaktbreite 20 μm bis 60 μm, Kontakthöhe < 2 μm) in einem einzelnen Druckdurchgang zu erstellen. Diese dünnen Metallkontakte dienen als Saatschicht für die galvanische Verstärkung. Diese Kontaktbreiten (20 μm bis 60 μm) können jedoch nur erreicht werden, wenn das Substrat auf weit über Raumtemperatur geheizt wird (1 und 2). Das Heizen bewirkt, dass das Lösemittel im Aerosol nach dem Auftreffen auf das Substrat verdunstet, die Tinte trocknet und auf dem Substrat nicht mehr verlaufen kann. Temperaturen von 100°C bis 200°C sind dazu notwen dig. Diese hohe Substrattemperatur erschwert bzw. verhindert bisher einen industriellen Einsatz des Druckverfahrens, da die Taktzeiten niedriger sind als bei einem Druck bei Raumtemperatur. Weiterhin besteht bei der Kombination aus Lösemittel und hohen Temperaturen immer ein erhöhtes Sicherheitsrisiko.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein optimiertes Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Strukturen auf Solarzellen bereitzustellen, das eine automatisierte und reproduzierbare Aufbringung von Metallisierungen auf Solarzellen ermöglicht. Insbesondere soll dabei ein vorteilhaftes Aspektverhältnis des aufgebrachten Kontaktes ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Mit Patentanspruch 18 wird eine Hotmelt-Aerosol-Tinte bereitgestellt, die vorteilhafte Eigenschaften beim Metallisierungsprozess aufweist. In Patentanspruch 27 ist ein erfindungsgemäßes Aerosol-Jet-Drucksystem für die Metallisierung von Solarzellen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft somit ein Verfahren zum Aufbringen von leitfähigen Strukturen auf Solarzellen, bei dem mittels eines Aerosol-Jet-Drucksystems ein leitfähiger Kontakt auf die Substratoberfläche der Solarzelle aufgebracht wird, wobei eine Hotmelt-Aerosol-Tinte zerstäubt wird und das Aerosol-Jet-Drucksystem mindestens teilweise beheizt wird, mit der Maßgabe, dass die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte eine Viskosität η ≤ 1 Pas bei einer Temperatur von mindestens 40°C aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine Hotmelt-Aerosol-Tinte im Aerosol-Jet-Drucksystem bei erhöhten Temperaturen zerstäubt, so dass die Tinte eine definierte, vorteilhafte Viskosität aufweist, die eine günstige Zerstäubung der Tinte ermöglicht. Erfindungsgemäß muss die Viskosität bei mindestens 40°C ≤ 1 Pas sein. Im Folgenden wird die so zerstäubte Tinte in Richtung der Solarzelle (Substrat) aus dem Aerosol-Jet-Drucksystem ausgetragen. Beim Auftreffen auf das Substrat wird die Tinte schlagartig abgekühlt und erstarrt dort.
Der dadurch gebildete Metallkontakt zeichnet sich nun durch ein ausgezeichnetes Aspektverhältnis (Höhe zu Breite) von 1:3 bis 1:10, bevorzugt von 1:3 bis 1:5 aus.
Für das Verfahren ist es dabei wichtig, dass die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte von ihrer Zusammensetzung und Viskositätseinstellung so gewählt ist, dass die in Anspruch 1 angegebene Viskosität von η ≤ 1 Pas bei mindestens 40°C erreicht werden kann.
Die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte enthält dabei 50 bis 90 Gew.-% leitfähige Partikel als Feststoff, die in einer thermoplastischen Verbindung dispergiert sind. Um definierte Kontakte bilden zu können, ist es bevorzugt, wenn die eingesetzten leitfähigen Partikel einen Durchmesser d₉₀ kleiner 500 nm aufweisen. Die Tinte kann weiterhin weitere Feststoffe, wie insbesondere Metalloxide und/oder Glasfritten enthalten.
Die thermoplastische Verbindung der Tinte, in dem die Feststoffe dispergiert sind, sind insbesondere ein oder mehrere C₁₄- bis C₂₀-Alkohole und/oder thermoplastische Polymere. Bevorzugt sind C₁₄-C₁₆-Alkohole.
Die Tinte, die bevorzugt beim Verfahren verwendet wird, ist insbesondere durch folgende Formulierung definiert:

a) 50 bis 90 Gew.-% Feststoffe, umfassend Metallpartikel, Metalloxide und/oder Glasfritten,
b) 10 bis 20 Gew.-% eines C₁₄- bis C₂₀- linearen Alkohols als thermoplastische Verbindung,
c) 10 bis 30 Gew.-% eines Lösemittels und
d) 0,01 bis 1 Gew.-% Additive,

Wie bereits ausgeführt, ist es für das Verfahren wichtig, dass die eingesetzte Tinte so formuliert ist, dass ein problemloses Zerstäuben bei erhöhter Temperatur im System möglich ist.
Es konnte gezeigt werden, dass die Tinte bei Raumtemperatur eine Viskosität η von ≥ 200 Pas aufweisen muss, um ein Verlaufen auf dem Substrat zu vermeiden. Günstige Viskosität bei Raumtemperatur liegt zwischen 200 und 5000 Pas, besonders bevorzugt zwischen 200 und 500 Pas.
Das zu verwendende System umfasst dabei mindestens einen Zerstäuber, einen Konzentrator (virtual impactor) und einen Druckkopf, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, mindestens eine dieser Komponenten des Aerosol-Jet-Drucksystems teilweise zu beheizen, um die gewünschte Eigenschaft zu erhalten. Hierbei kann der Zerstäuber mit einem Zerstäubergas, das auf 70 bis 100°C beheizt ist, betrieben werden.
Die Tinte sollte innerhalb des Drucksystems auf eine Temperatur von 40 bis 70°C gehalten werden. Dazu ist es günstig, wenn der Konzentrator (virtual impactor), der Druckkopf sowie die die einzelnen Bauteile verbindenden Transportschläuche auf einer Temperatur von 50 bis 100°C gehalten werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das eingesetzte Aerosol-Jet-Drucksystem vollständig beheizbar ausgebildet ist.
Mit dem Verfahren ist es somit möglich, leitfähige Kontakte, insbesondere Metallisierungen, auf Solarzellen aufzubringen. Durch das besonders vorteilhafte Aspektverhältnis der aufgebrachten Metallisierungen eignet sich das Verfahren vorzugsweise zur Aufbringung von Vorderseitenkontakten auf Solarzellen.
Die Substratoberfläche ist dabei insbesondere aus Silizium oder Glas im beschichteten oder unbeschichteten Zustand, z. B. mit SiO₂, SiN_x, TCO, α-Si, TiO₂, gebildet.
Das bevorzugte Aspektverhältnis beträgt dabei 1:3 bis 1:10, bevorzugt 1:3 bis 1:5.
Weiterhin ist es vorteilhaft, bei vorliegendem Verfahren, dass die Substratoberfläche der Solarzelle nicht beheizt werden muss oder gekühlt wird. Essentiell ist hierbei, dass die Temperatur der Substratoberfläche so liegt, dass ein Erstarren der eingesetzten Tinte beim Auftreffen auf das Substrat in möglichst kurzer Zeit erfolgt.
Im Anschluss an die im Voranstehenden beschriebene Art der Herstellung der Metallisierung kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zur Verfestigung oder Verstärkung und/oder zur Erhöhung der Leitfähigkeit der aufgetragenen Metallisierungsstruktur eine galvanische Verdickung oder Verstärkung, bevorzugt durch Galvanisierung mit Silber und/oder Kupfer, durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Hotmelt-Aerosol-Tinte wie vorstehend beschrieben.
Die gezielte Steuerung der Viskosität erfolgt insbesondere durch die Menge und Art des eingesetzten thermoplastischen Polymers. Die Viskosität η beträgt dabei bei RT ≥ 200 Pas, bevorzugt liegt sie im Bereich von 200 bis 5000 Pas, besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 500 Pas.
Die zum Einsatz kommenden Metallpartikel sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Nickel, Zinn, Zink, Chrom, Cobalt, Wolfram, Titan und/oder deren Mischungen.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn insbesondere die Metalloxide Bleioxid, Bismuthoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und/oder deren Mischungen in der Tinte enthalten sind.
Insbesondere sind dabei die thermoplastischen Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C₁₆ bis C₂₀, bevorzugt C₁₄-C₁₆ linearen aliphatischen Alkoholen und/oder mehrwertigen Alkohole, wie Hexan-1,6-diol.
Bevorzugt ist das in der Tinte enthaltene Lösemittel ausgewählt aus Glykolether, M-Methylpyrolidon, 2-(2-Butoxyethoxy)ethanol und/oder deren Mischungen.
Weiter ist es bevorzugt, wenn die Hotmelt-Aerosol-Tinte als Additive Dispergiermittel und/oder Entschäumer enthält.
Erfindungsgemäß wird ebenso ein Aerosol-Jet-Drucksystem, umfassend mindestens einen Zerstäuber, einen Konzentrator und einen Druckkopf sowie diese Bestandteile verbindende Verbindungsschläuche bereitgestellt, wobei sich das erfindungsgemäße Drucksystem dadurch auszeichnet, dass zumindest einer der zuvor genannten Bestandteile beheizbar ausgebildet ist, bevorzugt ist es, wenn alle Komponenten beheizbar ausgebildet sind.
Vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden, beispielhaften Beschreibung sowie den beigefügten Figuren näher erläutert, ohne die Beschreibung auf die dort genannten speziellen Ausführungsformen zu beschränken.
Beispiel für eine erfindungsgemäße Hotmelt-Aerosol-Tinte:
Zusammensetzung in Gewichtsprozent (Gew.-%): Feststoffanteil (Metallpulver, Metalloxide, Glasfritte) 70,5 Gew.-%, langkettiger Alkohol C₁₄ + 10,5 Gew.-%, Lösemittel mit niedrigem Dampfdruck (Glykolether) 19 Gew.-%, Dispergiermittel 0,5 Gew.-%.
Mit der vorstehend beschriebenen Hotmelt-Aerosol-Tinte wurde ein wie in 4 schematisch abgebildetes Aerosol-Jet-Drucksystem betrieben.
Es zeigt
1 ein konventionelles Aerosol-Jet- Drucksystem, bei dem ein geheiztes Substrat verwendet wird,
2 das Ergebnis eines konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten Aerosol-Jet-Drucks,
3 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aerosol-Jet-Drucksystems.
4 das Ergebnis des erfindungsgemäßen Aerosol-Jet-Druckverfahrens und
1 zeigt eine Aerosol-Jet-Druckvorrichtung 1 aus dem Stand der Technik, wobei der Zerstäuber 2 (Atomizer) mit einem Zerstäubergas betrieben wird. Das im Virtual Impacter 3 erzeugte Aerosol wird über den Druckkopf 4, dem zusätzlich ein Fokussiergas zugefügt wird, über eine Düse 5 in Richtung des beheizten Substrats 6 ausgetragen. Mit 7 ist dabei ein xy-Tisch bezeichnet. Mit diesem Verfahren sind jedoch nur unzulängliche Ergebnisse erreichbar. Die Temperatur des Substrats 6 beträgt normalerweise 150°C.
Durch das beheizte Substrat ist nur eine geringe Auftragshöhe (2) von ca. 2 μm erreichbar und ein schlechtes Aspektverhältnis von < 1:10, da die Tinte verläuft.
3 zeigt nun schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Aerosol-Jet-Druckvorrichtung 9, anhand deren auch das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden kann. Der hier beschriebene Zerstäuber 10 (Atomizer) ist beheizt und wird mit der erfindungsgemäßen Aerosol-Jet-Tinte versorgt. Das dem Zer stäuber 10 zugeführte Zerstäubergas ist ebenfalls auf eine Temperatur zwischen 70 und 100°C beheizt. Das erzeugte Aerosol wird dem ebenfalls beheizten Virtual Impacter 11 zugeführt, wobei die die Bestandteile verbindenden Schläuche und Zuführungen oder Zuleitungen ebenfalls auf eine Betriebstemperatur von ca. 60°C beheizt werden. Das dem ebenfalls beheizten Druckkopf 12 zugeführte Fokussier- oder Sheathgas muss nicht beheizt werden, so dass das Fokussier- oder Sheathgas zur Kühlung des beheizten Aerosols beiträgt und dessen Viskosität auf dem Weg zum Substrat 13 erhöht wird. Im deutlichen Unterschied zum Stand der Technik ist hier keine Beheizung des Substrats 13 erforderlich, so dass die erzeugten Aerosoltröpfchen auf dem Weg zum Substrat, spätestens beim Kontakt mit der Substratoberfläche erstarren und ein Zerlaufen unmöglich ist. Durch die in der Tinte enthaltenen langkettigen Alkohole ist ebenso gewährleistet, dass die Aerosoltröpfchen bei Erstarren eine gute Adhäsionskraft gegen die weiteren schon anhaftenden Partikel aufweisen und somit ein gezieltes Wachstum der aufgebrachten Metallisierung in die Höhe gewährleistet ist, wobei jedoch ein gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessertes Aspektverhältnis eingehalten werden kann.
4 zeigt die Ergebnisse, die bei der Metallisierung von Solarzellen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden können. Im Vergleich zu 2 ist das deutlich verbesserte Aspektverhältnis zu erkennen. Die hier erzielten Metallisierungen sind gegenüber den in der 2 dargestellten sehr viel höher und weisen ein exzellentes Aspektverhältnis auf, so dass eine deutlich verbesserte Stromleitung, und Kontaktbildung möglich ist.

Claims

Verfahren zum Aufbringen von leitfähigen Strukturen auf Solarzellen, bei dem mittels eines Aerosol-Jet-Drucksystems eine Hotmelt-Aerosol-Tinte zerstäubt wird und dadurch ein leitfähiger Kontakt auf die Substratoberfläche der Solarzelle aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerosol-Jet-Drucksystem mindestens teilweise beheizt wird, mit der Maßgabe, dass die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte eine Viskosität η ≤ 1 Pas bei einer Temperatur von mindestens 40°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte 50 bis 90 Gew.-% leitfähige Partikel als Feststoff enthält, die in einer thermoplastischen Verbindung dispergiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten leitfähigen Partikel einen Durchmesser d₉₀ kleiner 500 nm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte neben den leitfähigen Partikeln weitere Feststoffe, bevorzugt Metalloxide und/oder Glasfritten, enthält.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte mindestens eine thermoplastische Verbindung, bevorzugt einen oder mehrere C₁₄- bis C₂₀-Alkohole und/oder thermoplastische Polymere, enthält.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte a) 50 bis 90 Gew.-% Feststoffe, umfassend Metallpartikel, Metalloxide und/oder Glasfritten, b) 10 bis 20 Gew.-% eines C₁₄- bis C₂₀- linearen Alkohols als thermoplastische Verbindung, c) 10 bis 30 Gew.-% eines Lösemittels und d) 0,01 bis 1 Gew.-% Additive enthält, wobei die Summe der einzelnen Formulierungsbestandteile a) bis d) 100 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Hotmelt-Aerosol-Tinte bei Raumtemperatur eine Viskosität η ≥ 200 Pas aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Aerosol-Jet-Drucksystem mindestens einen Zerstäuber, einen Konzentrator (virtual impactor) und einen Druckkopf umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäuber mit einem Zerstäubergas, das auf 70 bis 100°C beheizt ist, betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hotmelt-Aerosol-Tinte im Zerstäuber auf einer Temperatur von 40 bis 70°C gehalten wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Konzentrator (virtual impactor), der Druckkopf sowie die die einzelnen Bauteile verbindenden Transportschläuche auf einer Temperatur von 50 bis 100°C gehalten werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Aerosol-Jet-Drucksystem vollständig beheizbar ausgebildet ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Vorderseitenkontakte aufgebracht werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratoberfläche aus beschichtetem oder unbeschichtetem Silicium oder Glas gebildet ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedenen Metallkontakte ein Aspektverhältnis (Höhe zu Breite) von 1:3 bis 1:10 aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratoberfläche der Solarzelle nicht beheizt oder gekühlt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aerosol-Jet-Druck-Prozess eine galvanische Verdickung oder Verstärkung der aufgetragenen leitfähigen Strukturen, bevorzugt mit Silber und/oder Kupfer, erfolgt.
Hotmelt-Aerosol-Tinte für Aerosol-Jet-Drucksysteme zum Metallisieren von Substratoberflächen von Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, dass a) 50 bis 90 Gew.-% Feststoffe umfassend leitfähige Partikel, Metalloxide und/oder Glasfritten, b) 10 bis 20 Gew.-% eines C₁₄- bis C₂₀- linearen Alkohols als thermoplastische Verbindung, c) 10 bis 30 Gew.-% eines Lösemittels und d) 0,01 bis 1 Gew.-% Additive enthalten sind, wobei die Summe der einzelnen Formulierungsbestandteile a) bis d) 100 Gew.-% und die Viskosität bei Raumtemperatur > η = 200 Pas beträgt.
Hotmelt-Aerosol-Tinte nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität η bei Raumtemperatur im Bereich von 200 bis 5000 Pas liegt.
Hotmelt-Aerosol-Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität über die Menge und Art der eingesetzten thermoplastischen Verbindung eingestellt worden ist.
Hotmelt-Aerosol-Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser d₉₀ der leitfähigen Partikel kleiner 500 nm ist.
Hotmelt-Aerosol-Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Partikel Metallpartikel sind, bevorzugt Metallpartikel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ag, Ni, Zn, Sn, Cr, Co, Ti, W und/oder deren Mischungen.
Hotmelt-Aerosol-Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxide ausgewählt sind aus Bleioxid, Bismuthoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid und/oder deren Mischungen.
Hotmelt-Aerosol-Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C₁₄ bis C₁₆- linearer aliphatischen Alkoholen und/oder deren Mischungen.
Hotmelt-Aerosol-Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel ausgewählt ist aus Glycolether, n-Methylpyrrolidon, 2-(2-Butoxyethoxy)ethanol und/oder deren Mischungen.
Hotmelt-Aerosol-Tinte nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass als Additive Dispergiermittel und/oder Entschäumer enthalten sind.
Aerosol-Jet-Drucksystem umfassend mindestens einen Zerstäuber, einen Konzentrator und einen Druckkopf sowie diese Bestandteile verbindende Verbindungsschläuche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Bestandteile Zerstäuber, Konzentrator, Druckkopf und/oder Verbindungsschläuche beheizbar ausgebildet ist.
Aerosol-Jet-Drucksystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten beheizbar ausgebildet sind.