絲網(wǎng)印刷工藝流程及改良方案

1、絲網(wǎng)印刷工藝流程及改良方案摘 要 十二五”是我國能源發(fā)展的關(guān)鍵時期，在15%的約束目標(biāo)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)政策的激勵下，我國光伏市場前景廣闊。當(dāng)被問及未來5年的裝機(jī)規(guī)劃時，梁志鵬表示，中國光伏產(chǎn)業(yè)缺少的不是一個數(shù)字，“即使我們規(guī)劃年增長12吉瓦這樣一個看似井噴的數(shù)字，但是放在整個中國能源行業(yè)或全球市場中，仍然是微不足道的?，F(xiàn)在最重要的是通過技術(shù)進(jìn)步和模式創(chuàng)新，進(jìn)一步提高光伏產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)競爭力，這樣中國光伏產(chǎn)業(yè)才能健康、持續(xù)地做大做強(qiáng)。”他以備受爭議的光伏電站競標(biāo)方式為例解釋說，國家是希望通過競爭的方式，促進(jìn)光伏企業(yè)的優(yōu)化升級和強(qiáng)強(qiáng)合作，希望在未來35年，出現(xiàn)一個具備低成本、高收益的產(chǎn)業(yè)鏈組合，為行業(yè)

2、的大規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展樹立信心.太陽電池生產(chǎn)工藝流程一般依次分為：前清洗擴(kuò)散后清洗PECVD絲網(wǎng)印刷燒結(jié)測試分選. 硅片的絲網(wǎng)印刷是硅片最后最重要的道工序，直接影響著硅片的轉(zhuǎn)換效率.從整個流程來看絲網(wǎng)印刷的印刷速度和質(zhì)量都比較重要.首先要改良的還是控制碎片率給機(jī)器帶的暫停和成本的增加。還有就是漿料的加法，比如絲印的第二道刷背電場的鋁漿不能加太多，多了會漏少了會造成印刷不到。關(guān)鍵詞：太陽電池；絲網(wǎng)印刷；光伏；十二五Screen printing processes and improved SchemAbstract: 1025 "is the key period of China ene

3、rgy development in 15% of constraints, goals and strategic emerging industrial policy, our pv under the excitation of market prospect. When asked about the next five years, LiangZhiPeng installed planning, said China pv industry do not lack a number," even if we planning an annual increase of 1

4、 2 auspicious watts such a seemingly blowout of the Numbers, but on the whole China's energy industry or global market, is still insignificant. Now the most important is through technology progress and pattern innovation, further improve the photovoltaic industry competitiveness of the economy,

5、so that Chinese pv industry to health and consistently bigger and stronger. "In his controversial photovoltaic power station for example explains bidding mode, the state is hope that through competitive way, promote the optimization and upgrading of photovoltaic enterprise with qiangqiang coope

6、ration, hope in the next three to five years, the emergence of a have low cost, high income chain combination, to the industry's massive economic development build up confidence.Solar cell production process generally in turn divided into: former cleaning - diffusion - PECVD after cleaning - - s

7、creen printing - sintering - test satisfactions.The screen printing silicon wafer is the most important procedure last, the direct impact on wafers conversion efficiency from the whole process. See screen printing printing speed and quality are quite important. First to improved or control debris wi

8、th suspension of the machine rate and increased costs. There is the addition, such as printing paste the second word back the aluminum pulp electric brush with too much, much can will leak less than can cause printing.Keywords: solar cell; Silkscreen; Photovoltaic (pv); 1025第1章絲網(wǎng)印刷工藝與原理太陽能電池原理主要是以半導(dǎo)

9、體材料硅為基體，利用擴(kuò)散工藝在硅晶體中摻入雜質(zhì)：當(dāng)摻入硼、磷等雜質(zhì)時，硅晶體中就會存在著一個空穴，形成n型半導(dǎo)體；同樣，摻入磷原子以后，硅晶體中就會有一個電子，形成p型半導(dǎo)體，p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成pn結(jié)，當(dāng)太陽光照射硅晶體后，pn結(jié)中n型半導(dǎo)體的空穴往p型區(qū)移動，而p型區(qū)中的電子往n型區(qū)移動，從而形成從n型區(qū)到p型區(qū)的電流，在pn結(jié)中形成電勢差，這就形成了電源，見圖1   1工序?qū)τ∷㈦姌O的要求    1.1 背面銀電極印刷（背銀）     在電池片的正極面（p區(qū)）用銀鋁漿料印刷

10、兩條電極導(dǎo)線（寬約34mm）作為電池片的電極（圖3）。圖3 電池片背銀及背鋁印刷示意圖    1.2 背面鋁印刷（背鋁）     在電池片的正極面采用鋁漿料印刷整面（除背銀電極外）。1.3 正面銀印刷（正銀）     在電池片的正面（噴涂減反射膜的面）同時用銀漿料印刷一排間隔均勻的柵線和兩條電極（圖4），在工藝上要求柵線間距約3mm、寬度約O.100.12mm：圖4 電池片正銀印刷示意圖  2 印刷原理      圖5為絲網(wǎng)印

11、刷原理示意圖，絲網(wǎng)印刷由五大要素構(gòu)成，即絲網(wǎng)、刮刀、漿料、工作臺以及基片。絲網(wǎng)印刷基本原理是：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透漿料，非圖文部分網(wǎng)孔不透漿料的基本原理進(jìn)行印刷。印刷時在絲網(wǎng)一端倒入漿料，用刮刀在絲網(wǎng)的漿料部位施加一定壓力，同時朝絲網(wǎng)另一端移動。油墨在移動中被刮板從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基片上。由于漿料的黏性作用而使印跡固著在一定范圍之內(nèi)，印刷過程中刮板始終與絲網(wǎng)印版和承印物呈線接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，由于絲網(wǎng)與承印物之間保持一定的間隙，使得印刷時的絲網(wǎng)通過自身的張力而產(chǎn)生對刮板的反作用力，這個反作用力稱為回彈力。由于回彈力的作用，使絲網(wǎng)與基片只呈移動式線接觸，而絲網(wǎng)其它部分與承印物為

12、脫離狀態(tài)，保證了印刷尺寸精度和避免蹭臟承印物。當(dāng)刮板刮過整個印刷區(qū)域后抬起，同時絲網(wǎng)也脫離基片，工作臺返回到上料位置，至此為一個印刷行程。圖5 印刷原理示意    2.1 刮刀      從圖5的印刷原理示意中可以看出，刮刀的作用是將漿料以一定的速度和角度將漿料壓入絲網(wǎng)的漏孔中，刮刀在印刷時對絲網(wǎng)保持一定的壓力，刃口壓強(qiáng)在1015Ncm之間，刮板壓力過大容易使絲網(wǎng)發(fā)生變形，印刷后的圖形與絲網(wǎng)的圖形不一致，也加劇刮刀和絲網(wǎng)的磨損，刮板壓力過小會在印刷后的絲網(wǎng)上存在殘留漿料。   

13、0; 刮刀材料一般為聚胺脂橡膠或氟化橡膠，硬度范圍為邵氏A60°A90°，刮板條的硬度越低，印刷圖形的厚度越大，刮刀材料必須耐磨，刃口有很好的直線性，保持與絲網(wǎng)的全接觸；刮刀一般選用菱形刮刀，它具有4個刃口，可逐個使用，利用率高，見圖6。第二章：絲網(wǎng)印刷的常見問題處理2.1常見問題的處理一.斷柵的處理 1.我們在燈光下看下是否有斷柵的存在,也可以在敲片的同時觀察是否有斷柵的存在,若有我們要及時停機(jī)擦拭網(wǎng)版。 2.在接班的時候要觀察網(wǎng)版是否存在一些問題,若有要及時更換網(wǎng)版。 3在長時間停機(jī)的時候我們一定要在網(wǎng)版底部涂一層松油醇,防止?jié){料變干,但是在印刷的時候要用無塵布擦干凈。

14、二.漏印的處理 1.我們在印刷的時候要經(jīng)常檢查片子印刷后的品質(zhì),杜絕大面積出現(xiàn)漏印的現(xiàn)象。 2.在印刷片子之前我們也要仔細(xì)的觀察片子上有沒有異物或者上面存在碎片(在經(jīng)過燒結(jié)爐的時候,有可能燒結(jié)爐里的碎片落到片子的表面)。 3.要經(jīng)常擦拭網(wǎng)版,避免漿料堵塞網(wǎng)版。三.漏漿的檢查 1.檢查網(wǎng)版是否有漏洞 2.在印刷之前要仔細(xì)檢查是否有異物將網(wǎng)版硌壞 3.在印刷的過程中觀察印刷的品質(zhì) 4.印臺上出現(xiàn)碎片時,要及時清理干凈,要特別注意檢查和觀察網(wǎng)版的下面是否有碎片四.網(wǎng)版的更換 將開關(guān)打到手動，按F5將網(wǎng)版升至最高位置，拿纖維紙鋪到網(wǎng)版下的印臺上，按F4解鎖。 將刮刀，回料刀和網(wǎng)版依次卸下。 用沾有酒精

15、的無塵布將螺絲和軸承上的漿料擦干凈。 把備用網(wǎng)版，刮刀和回料刀換上，按F4上鎖。 剛換上網(wǎng)版的刷的速度調(diào)為原來的一半，等穩(wěn)定后調(diào)成原來速度。 五.網(wǎng)版的檢查 無漏洞 網(wǎng)版內(nèi)無碎片 網(wǎng)版內(nèi)無干漿料 中間張力18N以上，四邊20N以上第3章太陽能電池對電極漿料的要求 為了輸出硅太陽電池的電能，必須在電池上制作正、負(fù)兩個電極。電極就是與電池pn結(jié)兩端形成緊密歐姆接觸的導(dǎo)電材料。習(xí)慣上把制作在電池光照面的電極稱為上電極，把制作在電池背面的電極稱為下電極或者背電極。上電極為負(fù)極，選用銀漿作為陰極漿料印刷燒結(jié)而成。下電極為正極，由鋁漿和銀鋁漿組成，其中鋁漿即為硅太陽電池用陽極漿料。 3.1銀漿的印刷在大規(guī)

16、模商業(yè)化生產(chǎn)中，可靠的銀次柵線的最小寬度需要在150微米。由于一方面要保證線寬要進(jìn)可能的窄，而另外一方面又要保證線條的橫截面要達(dá)到一定的數(shù)值，因此用于銀柵線印刷的網(wǎng)版的乳膠層厚度非常關(guān)鍵。一般當(dāng)柵線的高度達(dá)到20微米 的 時候才能實現(xiàn)。但是當(dāng)經(jīng)過燒結(jié)以后銀柵線的高度回減少到10微米左右。還有就是經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的銀柵線的電導(dǎo)特性回減少很多。銀漿料與有擴(kuò)散磷的金屬接觸是對這個太陽電池的性能有深刻影響的一個步驟。3.1.1印刷過程中出現(xiàn)的一些問題在工作中我還發(fā)現(xiàn)一些問題，例如在印刷過程中，會出現(xiàn)一些硅片因為臺面問題而出現(xiàn)裂紋，如果裂紋的出現(xiàn)是有規(guī)律的那么臺面肯定是出現(xiàn)問題了，例如每四片就出現(xiàn)一片有裂紋

17、的，或者是四的倍數(shù)就是臺面出現(xiàn)問題了，需要更換臺面紙了，如果不是很有規(guī)律的 情況，那么就有可能是印刷機(jī)出問題了，這種問題出現(xiàn)的比較少。還有就是在印刷過程中會出現(xiàn)一些片子的印刷不規(guī)則，會出現(xiàn)印刷圖形不對稱的 情況，這種情況也 分為如果這個片子都是不對稱的，那么就是印刷機(jī)器的參數(shù)問題，可以調(diào)節(jié)參數(shù)是其可以達(dá)到很好的效果，這種情況一般是調(diào)節(jié)印刷機(jī)的位置或者是角度，調(diào)節(jié)位置的 情況是這個圖形出現(xiàn)整體的偏離，向兩邊的情況比較多，還有就是圖形發(fā)生扭曲，就是一邊到片子邊緣的距離和另外一邊到邊緣的距離是不一致的，這種情況就需要調(diào)節(jié)印刷機(jī)的角度。在印刷過程中還有就是出現(xiàn)只有一個臺面所對應(yīng)的片子出現(xiàn)印刷圖形不對稱

18、的情況，這種起來一般是臺面出現(xiàn)了問題，很有可能是在印刷過程中片子脫離了原來位置，或者是因為臺面過于污染而導(dǎo)致的感應(yīng)問題是機(jī)器的印刷出現(xiàn)困難，所以保持臺面的清潔問題也是很重要的。還有就是那種之間印刷的比較窄 而兩邊的比較寬，這可能是因為印刷的壓力過大，導(dǎo)致在印刷過程中使網(wǎng)版變形引起的。在這種情況出現(xiàn)的時候也說明絲網(wǎng)間距出現(xiàn)問題，絲網(wǎng)間距過大，要不然不會出現(xiàn)這種問題。還有一種問題就是在印刷銀漿的時候回出現(xiàn)弧線，就是在銀次柵線上不同位置出現(xiàn)不同的偏離，從整體外觀上是一條弧線，這種問題是在印刷過程中有一些小的雜質(zhì)黏附在網(wǎng)版上而導(dǎo)致的，只要迅速擦拭干凈就可以 了。這種雜質(zhì)是在網(wǎng)版的 非印刷區(qū)，要注意位置

19、，而在印刷去 的雜質(zhì)會導(dǎo)致在銀次柵線上出現(xiàn)斷線，解決的辦法同樣是擦拭干凈。另外還會出現(xiàn)一些電極或者電場的邊緣曲線化，就是其邊緣與片子中心線的距離是 完全不確定的，沒有規(guī)律可以尋找，這一般是由于網(wǎng)版的張力不夠造成的，以前這種情況可以通過調(diào)節(jié)鋁漿即背電場的印刷來調(diào)節(jié)校正，現(xiàn)在改換用鋸齒形的背電極，這種情況就沒有辦法補(bǔ)救，只有提前預(yù)防了 。最詭異的是印刷圖象對稱性良好，但是背電極卻不能被背電場良好覆蓋這種情況，也就是說相對與背電場，兩條背電極同時靠近片子的中心線，或者是同時遠(yuǎn)離片子的中心線，通常這是由于網(wǎng)版的原因造成的，但是網(wǎng)版的制作是由光刻來完成的，出現(xiàn)這樣 情況的 可能性比較小。3.1.2燒結(jié)中

20、發(fā)生的一些問題在三條生產(chǎn)線中，第一線與另外的二條線的燒結(jié)爐的型號是不一樣的，其中一線可以在外邊直接調(diào)節(jié)燒結(jié)后 的壓縮空氣的強(qiáng)度。還有一些PID與另外二條線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是不一樣的。所以在調(diào)節(jié)過程中是有一些溫度上的差異是不一樣的，這是很可以理解的。在燒結(jié)過程當(dāng)中，除了效率上的差別外，還會出現(xiàn)一些其他的狀況，例如鼓包，弓片，燒碎，鋁珠等。其中鼓包是比較常見的一種情況，著主要是因為在烘干過程中漿料的溶劑或者稀釋劑沒有完全揮發(fā)，而是有一部分仍然殘留在片子表面所引起的。這可能有二個原因：一是在燒結(jié)過程中，燒結(jié)溫度調(diào)節(jié)不足，使?jié){料不能完全揮發(fā)而導(dǎo)致的殘留，另外所用的鋁漿也是一個非常重要的因素，并且是 比較主要

21、的因素之一，因為在生產(chǎn)過程中，我們經(jīng)過初試使用其他品牌的漿料在同一批次片子上做，實踐表明在不同漿料的條件下（其他條件基本一直包括溫度等），現(xiàn)在的俄羅斯的漿料以及曾經(jīng)的6080-15B*（現(xiàn)在不是很好）表現(xiàn)出很好的表面性。弓片主要是由于片子的厚度很薄或者是應(yīng)力片所造成的，當(dāng)然燒結(jié)也是一個比較主要的因素，另外鋁漿料的選擇也是一個很重要的因素。如果 單從燒結(jié)的角度來說，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)燒結(jié)爐第七，八溫區(qū)的溫度，我認(rèn)為可以比較好的控制弓片的程度（如果 出現(xiàn)使其消失的可能性是比較小的）。鋁珠的出現(xiàn)是比較少的，在燒結(jié)過程中，鋁漿在空氣中靠近空氣的表面回形成氧化鋁這樣可以使鋁和鋁硅合金都保持在其位置上，但是鋁表面

22、的氧化如果不充分就會導(dǎo)致熔融的鋁和硅穿過氧化鋁層而在電池背面形成鋁珠。這種情況我沒有很好的解決過希望能給我一些提示，我通常都是嘗試換鋁漿料來解決的。這里有一個很值得關(guān)注的問題就是：不管出現(xiàn)什么情況都和鋁漿料有關(guān)。是不是值得我們?nèi)ニ伎家幌碌降资裁礃拥?漿料才是最 符合我們公司產(chǎn)品的漿料。3.2鋁背場的作用鋁背場對太陽電池的主要影響 （1）提高短路電流和開路電壓；（2）減小電池厚度；（3）提高填充因子；（4）提高光電轉(zhuǎn)換效率。3.2.1對當(dāng)下電極材料鋁漿的技術(shù)要求形成鋁背pp+結(jié)，提高開路電壓；形成硅鋁合金對硅片進(jìn)行有效地吸雜，提高效率；能與硅形成牢固的歐姆接觸；有優(yōu)良的導(dǎo)電性；化學(xué)穩(wěn)定性好；有適宜大規(guī)模生產(chǎn)的工藝性；價格較低。3.2.2鋁背場形成理論鋁背場的形成通常采用合金法來制作的，它的形成可以概括為以下：（1）將鋁漿印刷在硅的表面。（2）將沉積好的硅片放進(jìn)峰值溫度超過577（鋁硅合金共熔溫度）的鏈?zhǔn)綗Y(jié)爐里進(jìn)行燒結(jié)。 當(dāng)溫度低于577時，鋁硅不發(fā)生作用，當(dāng)溫度升到晶溫度577時，在交界面處，鋁原子和硅原子相互擴(kuò)散，隨著時間的增加和溫度的升高，硅鋁熔化速度加快，最后整個界面變成鋁硅熔體，在交界面處形成組成為11.3硅原子和88.7鋁原子的熔液。 3.3鋁背場的吸雜原理 在太陽電池中雜質(zhì)主要有Fe、Co、Ni、Cu、Au等，堿金屬雜質(zhì)主要有Na、Li、K。