丝网印刷工艺概述

丝网印刷工艺概述制作人：陈功兵丝印在太阳电池生产工序中的位置硅片前清洗扩散后清洗PECVD印刷背电极印刷铝背场印刷正面电极烧结测试分选烘干烘干上图为硅太阳电池生产的主要工序，丝网印刷是太阳电池生产的重要工序，包括印刷背电极、铝背场、正电极，其印刷质量会直接影响电池片的外观和电性能。丝网印刷工序的作用金属化正、背电极，收集并传导电子背电场，背面钝化（提高短路电流）及形成P+层（提高开路电压）丝网印刷原理丝网印刷是通过刮条挤压丝网弹性形变后将浆料漏印在需要印刷的材料上的一种印刷方式，这也是目前普遍采用的一种电池工艺。1，刮条2，浆料3，网布4，待印电池片A，网布与电池间距P，刮条接触点设备整体结构㈠㈡㈣㈢㈥㈤㈦㈠：一道印刷（印刷背电极）㈡：烘箱（干燥背电极）㈢：缓冲（缓存）㈣：二道印刷（印刷背电场）㈤：烘箱（干燥背电场）㈥：缓冲（缓存）㈦：三道印刷（印刷正电极）印刷用的网框、网版和刮条网版特性线径（d）：网丝的直径网孔宽度（w）：丝网孔径的大小目数：每厘米的孔数（M/cm）开孔面积:A0=w/(d+w)*100%丝网厚度：丝线经纬线交叉的厚度膜厚：感光胶的厚度（约等于丝网厚度的20%）过墨量：V=W2*D*(M-1)2cm3/m2浆料常见的供应商儒兴科技背电极印刷在电池片的反面（未镀膜面）用银浆（或银铝浆）印刷背电极作为电池片的物理正极(宽约3mm）。背电极浆料一般为Ag浆或Ag/Al浆。对背电极浆料的要求：成本较低，可以达到较好的焊接性能。背电场印刷在电池片的反面（未镀膜面）采用铝浆料印刷整面(除背银电极外)。背电场的作用：钝化背面缺陷，增加少子寿命，提高短路电流；Al为P型杂质，烧结后可在背面扩散形成P+层，从而形成P+P结，提高开路电压。背电场浆料：铝浆正面电极银浆印刷在电池片的正面(有减反射膜的面)同时用银浆料印刷一排间隔均匀的细栅线和主电极(1.5mm)。正面电极为电池的物理负极，栅线起到收集电流的作用，又高又细是正电极不断追求的方向；主栅除收集电流外，还需要有好的焊接性。正面电极所需浆料：银浆在生产过程中，为了保证电池片印刷的质量和稳定，必须对电池片抽测印刷重量、检察图形印刷的完整性。背电极印刷：印刷图案是否完好，线条流畅，无漏浆，无偏移，无崩边背电场印刷：印刷图案是否完好，无漏浆，无偏移、无崩边，无缺失，无漏硅，无脱落，无铝苞、铝珠、铝刺正面电极印刷：印刷图案是否完好，无毛边，无偏移、无崩边、无断线、虚印、细栅线加粗、主电极缺失、正电极翘曲等各道印刷重量印刷质量控制Baccini印刷参数（参考）背电极印刷参数背电场印刷参数正面电极印刷参数印刷参数的影响及调节印刷压力的影响：加大印刷压力，透墨量会减小（浆料湿重减小），栅线高度下降，宽度上升印刷速度的影响：印刷速度上升，栅线线高上升，线宽下降。印刷速度变慢，下墨量增加，湿重上升丝网间距的影响：丝网间距与湿重大致关系：开始呈比例上升，之后丝网间隙加大，湿重降低，最后突然变为零。刮胶角度的影响：刮胶角度的调节范围为45-75度，在可调范围内，减小刮胶角度，下墨量增加，湿重加大。浆料粘度的影响：浆料的黏度与流动性呈反比，浆料黏度过大，透墨性差，浆料黏度过小，印刷的图形易变形，毛边。纱厚、膜厚的影响：在一定范围内，感光胶膜越厚，下墨量越大，印刷的栅线越高。但膜厚增大，易造成感光胶脱落。高效电池印刷路线二次印刷选择性发射极常见问题1.漏浆常见原因：网版有破洞，换网版。2.虚印浆料周边毛毛糙糙，不平直。常见原因：一般为我们的印刷参数不好或者印刷刮条不平。有时也可能是我们的网版使用的时间太长而造成虚印，台面不平。3.堵网常见原因：有干的浆料或碎片将本该漏印浆料的地方堵起来了。4.铝苞、铝珠、铝刺铝背场不平整，有小疙瘩状、刺状的突起。常见原因：1.铝浆问题2.片源问题3.烧结问题5.弯曲常见原因：1.硅片本身太薄2.硅片的背电场铝浆印不均匀或太厚。6.粘版硅片印完后被粘到网版上，而不是停在印刷台面上。常见原因：丝网间距太小、印刷刮条不平、丝网漏过的浆料过多（也可能停留时间太长）、网版张力下降、台面吸力不够7.断线常见原因：有东西粘在网版上造成堵网。8.节点网版细栅线上的粗点常见原因：1.细栅线上有一个小洞造成漏浆2.刮条不平整9.印刷图形偏移常见原因：印刷参数不正确、印刷台面太脏，造成摄像头进行待印刷硅片位置校正时产生错误10.隐裂或碎片常见原因：吸片器问题、台面上有碎屑、台面不平、网板上占有碎片或其它原因（原因较多）。11.电极脱落常见原因：印刷浆料问题或烘干、烧结问题烧结工艺丝网印刷之后需要进行高温快速烧结，烧结是太阳电池生产的重要工序，烧结后的电池片将难以返工。烧结的作用：•干燥燃烧浆料里面的有机物；•高温快烧使金属与硅片形成合金，达到良好的欧姆接触；•驱使氮化硅膜里的氢原子向硅片内部移动，达到良好的体钝化效果。烧结的工艺过程：印刷完硅片烘干烧结冷却1废气排放4媒介监测（气）7驱动2文氏管系统5媒介监测（水）8冷却3操作/控制）6入口/出口9加热温度设置烧结温度的设置必须以最终的测试结果为标准，以综合测试的I-V曲线和各项电性能参数来确定。相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻。铝浆烧结的目的使浆料中的无机溶剂和有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起苞，严重的会起铝珠、铝刺。背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外区的光谱响应。要想得到良好的烧结温度曲线，还要对带速进行调节工艺曲线速度(inch/m)单位温区1温区2温区3温区4温区5温区6温区7温区8温区9SCE-MM156-01220℃390370370500550610710820915测试分选测试分选是太阳电池生产的最后工序：通过模拟太阳灯光照射到电池片表面，测试太阳电池的电性能参数，并将电池片分出不同的档位：测试条件：光强：1000W/m2光谱分布：AM1.5电池温度：25℃核心测试系统：Berger&Halm等效电路RsIDILIshUCjIUjRsh当受光照射的太阳能接上负载时，光生电流经负载，并在负载两端建立起端电压。这时太阳能电池的工作情况可由左图所示等效电路来描述。图中把太阳能电池看成稳定的产生光电流IL的电流源。由图中可以看出，流经负载的电流为I=IL－ID-Ish。VOC：RL=∞时（I=0，相当于开路）的电压V为开路电压VOC。ISC：RL=0时（U=0，相当于短路）的电流I为短路电流ISC。Rsh：周边刻蚀没有完全刻掉，存在漏电，上下导通的电阻为并联电阻。RS：串联电阻由材料体电阻、接触电阻、探针及导线电阻几部分组成。Irev=ID(P-N结漏电)+Ish（边缘漏电，等离子刻蚀）OVmVocImIscVIAMI-V曲线当负载RL从0变化到无穷的时候，就可以画出太阳能的负载特性曲线（伏安特性曲线）。曲线上的每一点称为工作点，工作点的横坐标和纵坐标即为相应的工作电压和工作电流。若改变负载RL达到某一个特定值Rm，此时在曲线上得到一个点M，对应的工作电流和工作电压之积最大（Pm＝ImVm），我们就称这点M为该太阳电池的最大功率点。其中Im为最佳工作电流，Vm为最佳工作电压，Rm为最佳负载电阻，Pm为最大输出功率。填充因子FF：太阳电池负载特性曲线ocscmmVIVIFFinscocPIFFV太阳电池的效率界面介绍电性能参数分选档位IV曲线图