丝网印刷工艺培训

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( 2 ) 固体颗粒具有很大的比表面积,具有极不规则的复杂表面状态以及在颗粒的制造 、 细化处理等加工过程中,受到的机械、化学、热作用所造成的严重结晶缺陷等,系统具有很 高自由能。烧结时,颗粒由接触到结合,自由表面的收缩、空隙的排除、晶体缺陷的消除等 都会使系统的自由能降低,系统转变为热力学中更稳定的状态。这是厚膜粉末系统在高温下 能烧结成密实结构的原因。 ➢烧结作用——形成欧姆接触。
原辅料介绍——网版
➢丝网的开口(w)与线径(d) 这是丝网中两个最基本的参数,一般开口用w、线径用d来表示,单位都是um。
➢丝网厚度(D) 厚度是指丝网在无张力状态下,静置时厚度的测定值。此测定值是从测量数据 中得出的统计平均值,用um表示。厚度由构成丝网的丝直径(即线径)决定, 与丝网透墨量有关。
原辅料介绍——网版
➢丝网开孔率(A0) 是指网孔面积与丝网面积的比值,用百分比%来表示,这个数值越大,则网孔 的开度就越大,透墨量也越大。一般开孔率用A0来表示,则 A0=[w/(w+d)]2×100%。
原辅料介绍——网版
➢丝网透墨量(Vth) 这里指的是理论值,用Vth表示。在实际网印生产中,透墨量会受丝网的材质、 性能、规格,浆料的粘度、触变性,刮刀的硬度、印刷的压力、印刷的速度、板 间距等因素的影响有关。 理论透墨量是由开孔面积和丝网厚度计算出来的。开孔的容积决定丝网能够接受 的有效油墨量。计算出的有效油墨体积要高于理论浆料体积,但与之成比例。因 此,计算理论油墨体积是确定油墨消耗量和印刷墨层厚度的一个更实际可行的替 代方法。 设定丝网充墨适当,油墨离网干净,印刷的湿墨层厚度可由理论油墨体积估算出 来:Vth= [w/(w+d)] 2×D,单位为cm3/m2。从图中可以得出如果理论油墨体积为 18 cm3/m2的丝网将产生18um厚的印刷墨层(湿墨)。
原辅料介绍——胶条
丝网印刷用的胶刮由天然橡胶或合成橡胶(聚丁橡胶)或聚氨酯做成。其中天然 橡胶或合成橡胶磨损较快,但另一方面,它们不太容易蓄积静电荷。而聚氨酯胶 刮具有较好的耐磨性,但在印刷中容易蓄积静电荷。 这几种材料时间长都会变硬,而且,长时间接触溶剂会引起胶刮膨胀,使刀口产 生波浪边而报废。因此,刮墨刀在印刷之后应立即进行清洗和干燥。胶刮的刀口 和边缘不应有任何斑伤和划痕,因为这些缺陷会使印刷品上出现条纹。刮墨刀应 经常更换,锋利光洁的刀口对于良好的印刷质量至关重要。
烧结介绍
正银烧结过程
烧结介绍
栅线下方的显微结构 Ag gridline bulk Glass layer
Si
Ag
Ag-Si截面crystallites
Ag与Si的界面在烧结后产生很多纳 米级Ag结晶颗粒,这些颗粒与Si紧 密接触,是电流传导的主要途径。
通常烧结的峰值温度会影响结晶颗 粒的数量,如果峰值温度过低,则 有部分区域没有结晶产生,造成Rs 变大,FF降低;烧结的时间影响结 晶颗粒的大小,若带速过慢,Ag颗 粒长大,glass腐蚀硅片加深,容易 造成P/N结穿透,Rsh明显降低。
指浆料受外力作用发生形变后,仍保持其变形前的性质。浆料的可塑性有利 于提高印刷精度。 ➢流动性(流平性)
浆料在外力作用下,向四周展开的程度。流动性是粘度的倒数,与浆料的可 塑性和触变性有关。可塑性和触变性大的,流动性就小;流动性大的则印迹容易扩 大。流动性小的,易出现堵网,产生太阳能电池印刷中经常出现的“断栅”现象。
原辅料介绍——网版
丝网是网印工艺的灵魂,主要有尼龙丝网、聚脂丝网和不锈钢丝网三种类型,在 太阳能印刷行业中,这三种丝网都有使用,但在工业化大批量自动线上使用的多 是不锈钢网布,这主要是不锈钢网布有着耐磨性好、张力回弹量小等众多优点的 缘故。不锈钢丝网的一些基本参数为: ➢编织类型 编织类型指丝网的经、纬线相互交叉的形式,用编织的代号来表示。印刷丝网分 为平织和斜织两种。平织即1:1的编织。各种类型的斜织都有不同的编织代号, 即2:1,2:2或3:3等。如图2所示的是最为常见的平织和斜织的两种方式。对 于太阳能电池印刷来说一般所选用的都是平织类型的丝网。
丝网印刷工艺流程
PECVD



刷烘 刷烘 刷
检 测

背 极

背 场

正 栅






烧 结
分 检
、 分 档 、













丝网印刷各工序作用
➢背极的作用
✓背电极是作用为对产生电子的集中传导。 ✓有良好的焊接性能。
➢背场的作用
✓ 铝吸杂,提高体寿命,提高少数载流子寿命。 ✓ 形成p+层,降低背表面复合速率。 ✓ 作为背反射器,增加光程增加太阳光谱的长波响应,提高短路电流。 ✓ 作为电极输出端,导电性能良好,熔点低,烧结更有力,降低接触电阻,提高转换
丝网印刷各工序作用
➢分检:因组件外观需要,将电池片按淡蓝、蓝、深蓝及印刷不良片分开。 ➢检测、分档:按0.2%一个效率档分档,通过检测将电池片分开。以便销售 按不同功率,定不同价格。
丝网印刷工艺控制点
➢Inline数据—增重
Hale Waihona Puke Baidu
影响增重的因素:浆料、网版设计、硅片绒面情况、硅片厚薄、印刷参数 ✓浆料:浆料的固有组成
影响增重的因素
✓印刷参数:印刷压力,印刷速度,网版间距,刮刀角度
印刷压力是指在实际印刷过程中,刮刀接触丝网的实际压力值,压力大小会对 浆料增重有直接影响,印刷压力越大,增重越低。印刷压力过小会导致网板上的 浆料印刷不到硅片上去;而印刷压力过大对印刷精度有不利的影响,因为刮刀会 在印刷方向上拖拉丝网,所以应该在保证印刷效果的前提下保持尽可能小的压力 是取得良好印刷效果所必须的。 印刷速度是反映印刷产能的量度也是直接影响印刷品质因素,印刷速度过快时, 目孔不能完全地充满浆料,这会导致印刷湿重下降,导致印刷品质下降。印刷速 度通常应该与其它决定性因素一起调节,例如:浆料粘度高、网板膜厚较厚、丝 网网孔较小等等,这些因素都会导致印刷质量不佳,迫使减缓印刷速度来保证印 刷质量。
原辅料介绍——网版
➢膜厚 一般网板在使用之前都会涂上一层感光乳剂,而感光乳剂的厚度也直接影响到 印刷质量的好坏。例如印刷面的胶层涂得过薄,印刷出的图形边缘会存在锯齿 效果,而过厚则会影响印刷精度.
原辅料介绍——网版
➢绷网角度 一般丝网与要印刷的线条不能相互平行,而采取一定角度地绷网,如此与丝网 网框平行的线条都能精确地印刷出来。一般来说太阳能电池印刷行业中多采取 22.5°、30°与45°三种绷网角度,从理论上说角度的不同会影响到丝网节点 与印刷线条相遇的几率。
影响增重的因素
印刷角度:印刷时刮刀前端接触在网版上并与之成一定角度。在施加压力条 件下移动时,浆料透过网孔,转移到承印物上。因此浆料增重与印刷角度有一 定关系。
如图所示:刮刀压力(F)分解为两个力:一个是垂直向下的分力F1,即挤压浆 料透过网孔的力;另一个力是水平方向的F2,即带动浆料向前移动的力。 角度的变化会影响压力的变化,因此会影响增重。
金属颗粒
银导电浆料
无机相 有机相
溶剂 树脂
金属颗粒—银粉作为导电功能相,其它金属为铜、镍、金等 无机相,主要是玻璃粉 有机相主要包括挥发相溶剂和非挥发相的树脂(主要为酚醛 树脂和环氧树脂)
影响增重的因素
✓网版设计—网版的图文设计 网版的图文设计决定了印刷面积的大小(背电极) 图一:
图二:
图三:
影响增重的因素
原辅料介绍——浆料
➢粘弹性 指浆料在刮刀刮印后,被剪切断裂的浆料迅速回弹的性能。要求浆料变形
速度快、回弹迅速才能有利于印刷。 ➢干燥性
要求浆料在网板上的干燥越慢越好,而希望浆料一旦印刷到硅片上之后, 干燥得越快越好。 ➢触变性 浆料在静置时呈胶状,而受到触动时粘度发生变化的一种性质,又称摇变性、 抗流挂性。触变性和粘度是两个不同的物理概念,可以这样来理解,触变性是 浆料粘度发生变化的表征。
影响增重的因素
网版间距即:网距。是指在印刷前,网板处于最低位置时,网板与硅片待印 表面之间的距离。 网距与增重的关系:在一定范围内,增重随网距的降低,增重降低;超出一定 范围,增重随网距的增加,增重降低。如图所示:
网距的作用:能够避免丝网在印刷前与硅片相接触、进而可能蹭脏硅片,而且 还能使绷紧的丝网在刮刀通过之后立即与硅片表面脱离。
原辅料介绍——网版
➢丝网目数 这又是一个丝网的基本参数,表示每英寸中存在丝线的数量,即:目数= 25.4/(w+d),一般单位为“目”。从中我们可以推出目数越高则相同面积内的开口 越多,同样目数越高则开口越小。
原辅料介绍——网版
➢张力 这里的张力是建议张力值,单位N/cm,指的是丝网在固定到印刷网框之前在绷 网装置中的张力目标值。使用正确的绷网方法和保养良好的张力测定装置,有 把握达到这一目标值。如我们所用的365mm×365mm的网板用牛顿测试仪测 量丝网中间和周边共五点的张力值可以保证最多在目标值上下1N/cm起伏。过 高的张力会增加丝网在处理和印刷过程中被撕破的危险,故对于一般应用时张 力低一点可能是必要的。
600度以上,玻璃与减反射 层反应 400度以上,玻璃软化
室温-300度溶剂挥发
300-500度,有机树脂分解 排出,需要氧气,此段 为排焦区
•烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应,形成电阻膜 结构,使其真正具有电阻特性,该阶段温度达到峰值; •降温冷却阶段,玻璃冷却硬化并凝固,使电阻膜结构固定 地粘附于基片上
原辅料介绍——浆料
对太阳能电池印刷来说印刷油墨即指金属浆料,其中太阳能电池正面印刷银浆,它 一般由三个部分所组成,分别是银粉、无机相和有机相,浆料的一些特性如下: ➢粘度
粘度是动力粘度的简称,即流体流动的剪切应力除以流层方向的速度梯度, 国际单位为帕/秒(Pa/S)或毫帕/秒(mPa/S)。粘度过大会增加印刷的难度,相 反过小又会降低浆料的可塑性。 ➢可塑性
效率。
➢正栅的作用
✓表层银电极作用是对表面产生电子的集中和传导。 ✓有良好的焊接性能。
丝网印刷各工序作用
➢烘干作用:使有机物初步挥发,浆料在硅片表面初步固化,便于正栅印刷。 ➢烧结原理
( 1 )烧结的动力学原理:烧结可看作是原子从系统中不稳定的高能位置迁移至自由能最 低位置的过程。浆料中的固体颗粒系统是高度分散的粉末系统,具有很高的表面自由能。因 为系统总是力求达到最低的表面自由能状态,所以在烧结过程中,粉末系统总的表面自由能 降低。
丝网印刷工艺培训
工艺技术部
目录
➢丝网印刷原理 ➢丝网印刷工序流程 ➢丝网印刷主要工序作用 ➢丝网印刷工艺控制点
➢Inline数据——增重 ➢Offline数据——线宽、线高 ➢烧结介绍 ➢原辅料介绍——浆料、网版、胶条
丝网印刷原理
利用网版图文部分的网孔能透浆料,非图文部分网孔不透浆料的基本原 理进行印刷。印刷时刮刀对网版施加一定压力,从网版的一端移向另一端。 浆料在刮刀的移动中透过网孔被挤压到承印物上,由于浆料的粘性作用而固 着在一定范围之内。因网版与承印物之间存在一定的间隙,网版通过自身的 张力产生对刮刀的回弹力,使网版与承印物只呈移动式线接触,而其它部分 与承印物为脱离状态,浆料与丝网发生断裂运动,保证了印刷尺寸精度。
✓网版设计—网版规格设定: 目数
正栅网版规格
膜厚 细栅线数目
细栅线设计线宽
影响增重的因素
✓硅片绒面情况、硅片厚薄 •硅片绒面情况: 硅片绒面情况会对浆料增重产生影响: 硅片表面半球状“凹陷”深度大小,对浆料填充 有影响,从而影响增重。 绒面“凹陷”越深,浆料增重越大; 绒面“凹陷”越浅,浆料增重越小。 •硅片厚薄: 硅片厚薄主要是对版间距产生影响,通常硅片越薄,增重会略有提高。 ➢浆料固有组成,网版图文、规格设计,硅片绒面及厚薄在工艺确定的情况下不 会改变,是增重标准制定的重要依据,生产现场主要通过印刷参数控制增重。
丝网印刷工艺控制点
➢Offline数据——线宽、线高 监控细栅线的线宽、线高是为了监控细栅线的高宽比。 线条细可以减小遮光面积,降低浆料和硅片接触面积。从而提高了短路电流, 降低了电极与硅片的接触电阻,提高FF。 细栅线做高是可以微量降低正面电极电阻:R=ρ×L/S
烧结介绍
•烧结炉分为预烧结、烧结、 降温冷却三个阶段。 •预烧结阶段目的是使浆料 中的高分子粘合剂分解、 燃烧掉,此阶段温度慢慢 上升;
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