太阳能电池丝网印刷
太阳能电池制造中的丝网印刷技术
太阳能电池制造中的丝网印刷技术【天意数字快印】一太阳能电池制作工艺1．太阳能电池的精密丝网印刷从太阳能电池制作工艺流程(图一)中我们可以清楚地看到：太阳能电池的主要制作工艺为五次精密丝网印刷。
流程图中的1为CdS膜的精密丝网印刷；4为CdTe膜的精密丝网印刷；5为C电极的精密丝网印刷；7为Ag+In电极的精密丝网印刷；8为Ag电极的精密丝网印刷。
2．特种功能性油墨在丝网印刷的功能性油墨中，太阳能电池油墨(姑且如此称谓)又是一种新颖的别具一格的功能性油墨，应该说这些特种功能性油墨的研究、开发和商品化是太阳能电池制造技术中最基本也是最关键的因素。
它们是：(1)CdS油墨主剂：CdS高纯度粉末(5N)，粉末粒径为2～3μm。
助剂：CdCl2粉末9.1%(wt)。
粘结剂：丙烯、乙二醇(适量)。
(2)CdTe油墨主剂：Cd粉末(5N)与Te粉末(6N)等量加入，其粉末粒径为0.5μm。
助剂：CdCl2粉末0.5%(wt)。
粘结剂：丙烯、乙二醇(适量)。
(3)碳(C)油墨在碳油墨中加入10～50ppm的铜杂质。
(4)Ag+In油墨在Ag油墨中加入20%(wt)的In粉末。
(5)Ag油墨Ag油墨市场有售，购买时特别需要关心其金属银含量。
二、有关高科技丝网印刷的思考1.从太阳能研究发展趋势看高科技丝网印刷根据太阳能研究开发计划，太阳能电池的发展趋势是，从地面用大规模集中型向小规模分散型发展，进而开发宇宙发电站用太阳能电池。
据太阳能电池研究专家的权威意见，开发太阳能电池的关键是降低成本，为此，他们提出三条意见：(1)降低硅材料的生产成本；(2)继续新技术、新工艺、新材料的研究与开发，大幅度降低生产成本；(3)提高特种印刷的技术水平，实现大批量、高质量印刷。
从专家提出的这三点意见中，作为丝网印刷工作者，我们应该很高兴同时也很自豪地告诉从事太阳能电池研究的朋友们，所谓“特种印刷”(即丝网印刷)，今天无论从设备、工艺和技术上已经具备了高速度、大批量、高质量完成各种高精度丝网印刷(当然包括太阳能电池丝网印刷)的能力。
太阳能电池制造中的丝网印刷技术概述
太阳能电池制造中的丝网印刷技术概述摘要太阳能电池连接技术的最重要的部分就在硅衬底金属化制造。
这个方法是一项先进的印刷工艺，这个技术能够在很大程度上决定太阳能电池的能量转换效率。
这项工艺被大规模用于太阳能电池的批量化生产，是第三代太阳能电池制造过程中最重要的环节。
关键词丝网印刷；晶体硅；电极；质量控制太阳能电池是利用光电效应将光能转化成电能的装置。
它是太阳能发电的基础和核心。
目前，光伏电池生产有二个主要难题。
第一，怎么增加太阳能电池的转换效率，以加大电池板组件一平方米范围内的发电量。
第二，在加大投入成本之前，怎样通过现有技术使太阳能电池的制造力得到加强。
丝网印刷技术在制造太阳能电池片背电场和正电极的生产中越来越成熟运用，逐渐变成了现在光伏电池生产的最为流行的技术。
1 太阳能电池丝网印刷1.1 丝网印刷在光伏电池制造过程中的位置制造晶体硅光伏电池的过程有印刷背电极、铝背场和正电极。
电极印刷的好坏很大程度上决定了电池片性能的好坏。
所以它是光伏电池制造过程的一个主要环节。
利用丝网印刷技术，在硅片上印刷一种化学活性很高的金屬浆料，通过烘干将金属浆料固化，然后在高温状态下快速烧结。
在具有化学活性的金属浆料作用下，金属和硅晶体生成了一个合金层，从而形成良好的接触以及铝背场。
1.2 丝网印刷技术丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上，该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。
其工作原理为：利用丝网图形部分网孔透过浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。
浆料在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。
由于浆料的黏性作用使印迹固着在一定范围内，印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈线性接触，接触线随刮刀移动而移动，从而完成印刷行程，得到印制的丝网图形。
丝网印刷技术，是把包含金属的混合导电浆料通过网状孔压入，压在晶体硅片上生成新的电路和电极，并由光伏电池衍生出光电子。
太阳能电池片丝网印刷
烘干和烧结
烘干和烧结的目的
烘干和烧结是为了使印刷在硅片表面的油墨或涂料干燥并 固定在适当的位置，同时使油墨或涂料发生必要的物理和 化学变化。
烘干和烧结工艺
烘干和烧结工艺应根据油墨或涂料的特性和太阳能电池片 的材料特性进行合理控制，包括温度、时间和气氛等参数。
烘干和烧结设备
烘干和烧结设备可以采用隧道式烘干机或烘箱，设备应具 备温度控制和时间控制功能，以确保烘干和烧结效果的一 致性和稳定性。
丝网质量
01
丝网的材质、目数、开口尺寸等参数直接影响印刷质量，选用
高质量的丝网是保证印刷精度的前提。
印刷参数
02
印刷压力、速度、刮刀角度和硬度等参数的设置对印刷线条的
宽度、高度和均匀性有触变性、干燥速度等性能参数对印刷效果和固化
过程有直接影响。
质量检测方法
目视检测
检测与修复
检测目的
检测与修复是为了确保太阳能电池片丝网印刷的质量和可靠性，及 时发现并处理存在的缺陷和问题。
检测方法
检测方法包括目视检测、自动光学检测和X射线检测等，应根据印 刷品的特性和质量要求选择适当的检测方法。
修复工艺
对于发现的缺陷和问题，可以采用适当的修复工艺进行处理，如局部 热处理、激光修复等，以确保太阳能电池片的质量和性能符合要求。
03 太阳能电池片丝网印刷工 艺流程
涂布感光胶
涂布感光胶
在丝网印刷前，需要在硅片表面涂布 一层感光胶，以增强丝网印刷的附着 力。
涂布方式
涂布厚度
感光胶的厚度应均匀，且需根据丝网 印刷的精度要求来控制，一般而言， 较薄的涂布厚度可以提高印刷线条的 精度。
感光胶可以采用喷涂、刷涂或浸涂的 方式进行涂布，具体涂布方式应根据 感光胶的特性和生产工艺要求而定。
太阳能电池丝网印刷工艺
机器运行时从承载盒中吸取硅片 选项不勾选时，印刷过程被跳过 不勾选时，翻转器不工作 不勾选时，翻转器不检查是否硅片破损 允许炉子加热 炉子只出硅片而不进硅片 硅片在行走擘上直接进入下一工序 设置自动添加浆料的频率 允许在印刷之前通过摄像来校准硅片 对网板上的基准标记进行定位 检查硅片在印刷前是否破碎 印刷次数达到设置的数字时，机器停运行22 强制机器只在设定的那个台面上印刷
Park 网版停止位置，印刷完成后电池到网板的距离，这个参数也是个负数。此 值设定偏低时会造成网版在印刷完成后由于位置较低而刮花印刷图形；
Speed upward 网板上升速度，这是Z向电机在印刷完成后从印刷位置向上移动 至停止位置的速度。此值设定过慢时，会使硅片来不及脱离网版而造成粘片；
QUEEGEE Down-stop 刮刀高度，这是印刷时刮刀的位置，这个参数的零点以 网版承载浆料的一面为准，由于丝网间距和刮板高度为两个不同的电机进行控 制，所以他们并不与snape-off相关联，如果操作人员改变了snap-off，一定要同 步修改这个参数，但一般在压力模式下，此值变更的意义不大；
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丝网印刷流程 9
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一般电池片结构
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银电极
作用：输出电流。
电极就是与电池p-n结两端形成紧密欧姆接触的导电 材料。与p型区接触的电极是电流输出的正极，与n 型区接触的电极是电流输出的负极。
耐高温烧结、良好的导电性能及附着力，以及贵金属 成本等因素，决定了用银而不是其他贵金属；
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印刷品质
浆料本身的性质对产品有很大的影响： （1）因为材料热膨胀系数的差异，浆料成分的不同也会造成
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12. 分选机（SSD01） 分选机共有32个电池片目标仓，根据上道工序的检测结果，真 空吸头可将电池片放至预先确定的目标仓中。当一个目标仓到 达了设定的最大值，信号灯将会被激活，此时可以打开抽屉取 出电池片。
太阳能电池丝网印刷简介
1.3 ASYS 印刷机主界面
太阳能电池丝网印刷简介
太阳能电池丝网印刷简介
硅片经过三次印刷工序后的效果图
背银印刷
背铝印刷
正银印刷
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IV区生产流程
▪ 上料→边缘碎片检测→背电极印刷→人 工检测→烘干→缓冲存储器→背面铝印 刷→人工检测→烘干→缓冲存储器→翻 转电池片→正银栅线印刷→自动检测→ 烧结→缓冲存储器→冷却→测试→分类 →包装
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1丝网印刷、烧结和测试设备简介
1.1ASYS工艺流程
▪ SES（上料）→XS（背电极印刷）→烘干→SMP （缓冲传送器）→XS（背电场印刷） →烘干 →SMP（缓冲传送器）→SFS（翻转电池片） →XS（正电极印刷）→SIS（自动检测）→烧 结→SBB（缓冲装置）→冷却→SDA（测试分检） →包装
• 区域上部表明刮刀目前是否举起（UP）或者是否降低（DWN）。 • 区域下部提供了刮刀头的信息。如果只有上部水平条亮，那么刮刀
当前在后部。只有底部的水平条亮，那么刮刀当前在前部。另外， 字母BP出现在条的附近，表明刮刀头在基准位置。在印刷工艺中， 两个箭头中的一个会亮起来，表明当前刮刀的运行方向，并且字母 P或者F会出现表明刮刀当前印刷还是回料。
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10. 电池片冷却单元（SCU01）
电池片离开烧结炉后的温度较高不适合电气测试，因此要进行冷却降 温，电池片通过两个旋转轮通过，设备上部有两组风扇对其冷却至环 境温度。
太阳能电池丝网印刷工艺(ppt 48张)
银电极
电极材料的选择
能与硅形成牢固的接触； 这种接触应是欧姆接触，接触电阻小； 有优良的导电性； 纯度适当； 化学稳定性好； 熔点：961.78℃，电阻率：1.586×10^-8 Ω· m （20℃） 银的特征氧化数为+1，其活动性比铜差，常温下， 甚至加热时也不与水和空气中的氧作用。
铝背场
1.背铝作为背电场能够阻挡电子的移动，减小了表面 的复合率，有利于载流子的吸收； 2.减少光穿透硅片,增强对长波的吸收； 3.Al吸杂，形成重掺杂，提高少子寿命； 4.铝的导电性能良好，金属电阻小，而且铝的熔点相 对其他的合适金属来说熔点低，有利于烧结。 5.在烧结时p-type的铝掺杂渗入形成使原本掺杂硼的 p-type Si形成一层数微米厚的p+-type Si作为背场， 以降低背表面复合速度来提高电池的开路电压Voc。 6.因为硅片吸收系数差，当厚度变薄时衬底对入射光 的吸收减少，此时背场的存在对可以抵达硅片深度较 深的长波长光吸收有帮助，所以短路电流密度Jsc的 影响就更明显。
丝输出电流。 电极就是与电池p-n结两端形成紧密欧姆接触的导电 材料。与p型区接触的电极是电流输出的正极，与n 型区接触的电极是电流输出的负极。 耐高温烧结、良好的导电性能及附着力，以及贵金属 成本等因素，决定了用银而不是其他贵金属； 正面电极由两部分构成，主栅线是直接接到电池外部 引线的较粗部分，副栅线则是为了将电流收集起来传 递到主线去的较细部分，制作成窄细的栅线状以克服 扩散层的电阻。电极图形，例如电极的形状、宽度和 密度等，对于太阳电池转换效率影响较大。
银与硅形成欧姆接触
有机物挥发 玻璃料在减反射膜表面聚集 玻璃料腐蚀穿过减反射膜 玻璃料通过与Si发生氧化还原反应产生腐蚀坑 PbO+Si Pb+SiO2 Ag晶粒在冷却过程中于腐蚀坑处结晶 ？由于玻璃料对Si表面腐蚀具有各向异性，导致在 Si表面形成了倒三角形的腐蚀坑。因此Ag晶粒在腐 蚀坑处结晶时与Si表面接触的一侧呈倒金字塔状， 而与玻璃料接触的一侧则成圆形。
太阳能电池丝网印刷简介
行电池位置的视觉检查。该操作区域的LED表面：
• •
绿色：中间传送带上有一个太阳电池并且位于印刷巢。 灰色：中间传送带上没有太阳电池。
该功能放低设备上部（印刷头）到印刷位置。当一个太阳电池在原位时，该功能只能 在参数菜单内执行，因为禁止印刷到空的印刷台。但是如果没有电池在位置上，在 OPS菜单放低上部是可能的，因为对于调整丝网这是必须的。当在OPS菜单上将上部放 低，丝网位置将自动调整，以便使丝网的基准在摄像头的视野中可见。该操作区域的 LED表明：
硅片经过三次印刷工序后的效果图
背银印刷
背铝印刷
正银印刷
IV区生产流程
上料→边缘碎片检测→背电极印刷→人
工检测→烘干→缓冲存储器→背面铝印 刷→人工检测→烘干→缓冲存储器→翻 转电池片→正银栅线印刷→自动检测→ 烧结→缓冲存储器→冷却→测试→分类 →包装
丝网印刷原理
丝网印刷由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、工作台以及基
刮刀截面：对刮刀的截面形状来说，刮刀边越锐利，线接触越细， 出墨量就越少；边越圆，出墨量就越多。
4. 水平烘干炉 （ICS03H）
烘干炉有五个不同的红外加热区，电池片经过预热，加热，冷却后传送到下 道工序。
烘干： 烘干金属浆料中的有机溶剂，通过共融
烧结使得金属电极和硅材料形成良好的 接触
硅片传送采用金属网带；加热采用红外加热管；烘干炉上部有排风管
5. 堆栈存储单元 （SMP01）
此设备配备有一个可以容纳最多60片电池片的花篮，在下游设备出现故障时 有时，电池片可存入缓冲器，在上游设备出现故障时，花篮中存有的电池片 可继续向下游传送，起到了缓冲作用，提高了印刷生产线的效率。在正常生 产时此设备作普通传送带用。
丝网印刷太阳电池工艺
设备升级与改进
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升级丝网印刷设备
引进先进的丝网印刷设备 ，提高生产效率和电极图 案的一致性。
改进加热系统
升级加热系统，实现快速 均匀的加热，以降低生产 成本和提高生产效率。
增加自动检测设备
引入自动检测设备，实现 对生产过程中各种参数的 实时监测和控制，提高生 产效率和产品质量。
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应用领域与发展趋势
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丝网印刷太阳电池优化与改进 建议
材料优化
选用高效材料
选择具有高转换效率和稳定性的 太阳电池材料，如多晶硅、单晶 硅等，以提高电池的能量转换效 率。
优化背电极材料
选用导电性能好、稳定性高的背 电极材料，如银、铜等，以降低 电池的内阻，提高电池的输出功 率。
选用合适的浆料
选择符合电池结构和性能要求的 浆料，包括导电浆、玻璃浆等， 以实现良好的电极导电性和附着 性。
工艺参数的影响
丝网印刷工艺参数
丝网印刷工艺参数对太阳电池的性能有显著影响。参数包括刮刀速度、刮刀压力 、印刷次数、浆料粘度等。这些参数需要精确控制，以确保电极的形状、厚度和 覆盖面积符合要求，同时避免产生缺陷。
热处理温度和时间
热处理是丝网印刷太阳电池制备过程中的重要环节，它可以促进浆料中的有机物 挥发，增强电极与硅片之间的附着力。温度和时间的控制对电池的性能也有重要 影响，过高或过低的温度或时间都可能影响电极的稳定性和附着力。
非晶硅太阳电池
非晶硅太阳电池具有较低的制造成 本和较高的光电转换效率，但其稳 定性较差。
04
丝网印刷太阳电池制备工艺研 究
丝网印刷太阳电池制备工艺流程
01
02
03
04
设计和制备丝网