电池片丝网印刷工艺技术
电池片丝网印刷简介[优质文档]
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三、印刷的原理
1.印刷目的 是在pn结的两面印刷正负电极和背场。印刷最基本的要求便是保证印刷 图形的完整和对称。
2.丝网印刷原理 实际丝网印刷时，印刷头组件将进行溢流行程和印刷行程两个操作。 溢流行程中，溢流板推动浆料在整个丝网印刷面积上扩展开成为均匀的一层。在溢流 行程时，溢流板与丝网的间距、溢流板运行速度要适当。溢流板位置过低时会与丝网接 触并产生印刷效果，甚至会损坏丝网；位置过高、速度不合适则不能均匀展开浆料。 印刷行程中，刮板叶片以一定的速度和角度向前移动，对浆料产生一定的压力，推动 浆料前进在刮板前滚动，产生将浆料注入网孔的压力。由于浆料是触变流体，浆料中的 粘性摩擦力使其层流之间产生切变。在再刮板凸缘附近与丝网接触处，浆料切变速率最 大，这一方面产生了浆料注入网孔所需的压力，另外切变速率的提高也使浆料的粘度下 降，有利于注入网孔。因此，当刮板角度、速度适当时，浆料会顺利地进入丝网网孔。 当刮板完成压印动作后，丝网回弹离开基片表面，在基片上产生一低压区，由于丝网上 方的大气压与这一低压区存在压差，所以浆料就被从网孔中推向基片，形成印刷的浆料 图形。如果不形成低压区，浆料仍留在网孔中，就不能形成基片上的印刷图形。
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五、刮条
刮胶对印刷质量的影响 1.刮胶的硬度 2.刮胶的长度 3.浆料接触面的平整度 4.刮胶的形状和角度
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六、回料版的作用和影响
1.作用 •返回浆料 •均匀的回墨有利于提高印刷的均一性 • 防止丝网表面干燥 •增加浆料的透过性 2.影响 •过度下压 •回料版本身的瑕疵 •回料版不到位 •与刮胶的间隔过小或是浆料过多，促使刮胶不能正常的回转浆料
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
4.4 刮刀压力
当刮刀压力增大时，丝网更加紧密地压在基 板上，因此产生的膜更加薄一点；但压力增大时， 刮刀与网版、承印物会成面接触，将导致印刷后 的图文变得模糊，即印刷线条变粗。印刷压力通 常由一个弹簧或者一个气动压力气缸提供。刮刀 的压力通常应该调整到丝网可以接触基板，当刮 刀过去以后丝网上没有残余浆料。典型的设置大 约在每厘米0.2kg。为了获得更好的均匀一致的印 刷效果可以增加到0.3或0.4kg。
聚酯丝网具有较好的柔韧性，可用来在平面度较差的 基板上印刷。特被当它与硬度较低的刮刀配合使用，刮刀 以60°角印刷时，可以获得较好的印刷效果。同时聚酯丝 网那个具有较好的弹性，因此当刮刀压过后，丝网能顺利 地进行剥离。聚酯的弹性优于尼龙，远远优于不锈钢，柔 韧性不如尼龙，但仍由于不锈钢。印刷的面积与丝网的尺 寸应相互匹配，必须保证印刷图像的定位及图像的清晰度。 丝网间隙不应太大，否则会改变图像的尺寸，使印出图像 变形。丝网的规格，乳剂层的厚度以及印刷乳剂应与被印 图像相匹配。聚酯丝网具有良好的图像定位性和清晰度可 满足大部分厚膜印刷的要求。
7）印刷工序所用的三种浆料银铝浆、铝浆、正面 银浆不可混淆，三道印刷所用的刮刀、搅拌器等物品 也不要混淆。 8）不同厂家的浆料或同一厂家的不同型号的浆料 也不要相互混用 9）浆料的选用型号不经工艺人员允许不能随意更 改。 10）不同厂家、型号浆料的更换或试用，一定要做 好记录。
二、理论部分
1、丝网印刷定义 丝网印刷是利用印版非图文部分丝网孔封闭而不能 透过油墨、图文部分丝网孔通透能透过油墨的原理进 行印刷的。将丝网张紧并牢固地固定在网框上，采用 手工或者光化学的方法，在丝网上制作出能透过油墨 的图文部分和网孔封闭不能透过油墨的非图文部分。 印刷时将油墨放于印版一侧，用刮墨板（刮刀）在丝 网印版上的油墨部位施加一定压力，同时向丝网的另 一端移动。在此过程，油墨在刮刀的挤压下从图文部 分的丝网通孔中漏至承印物上，从而完成一色印刷。
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
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
印刷高度（down-stop）：down-stop值越大，湿重越小。
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。
太阳能电池丝网印刷简介
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
❖ 绿色：设备在基准位置。 ❖ 灰色：设备没有位于基准位置。
太阳能电池丝网印刷简介
• 该功能用于在单步模式下控制太阳电池丝网印刷机。如果所有的传送带是空的，则 将会从前面的单元要求一个太阳电池并且传送到传送带的进口。另外该功能也依赖 于传送带的加载状态，如果出口传送带被占据，太阳电池将传送到下一个设备。如 果中间传送带被占据，太阳电池将从中间传送到出口传送带。如果进口传送带被占 据，太阳电池将从进口传送到中间传送带。每一次电池传送到中间传送带，都会执 行电池位置的视觉检查。该操作区域的LED表面：
太阳能电池丝网印刷简介
测试和分选：测试电池片性能并加以分类
Berger 检测设备主画面
• Warning at(警告)： 每个Bin中电池片 的数量达到设定 的数量时，在主 屏幕上的相应Bin 的计数器的颜色 会从绿色变成黄 色。
• Bin full at(晶体仓 满)：达到设定的 数量，提示“Full” 会被触发。电池 片Bin计数器的颜 色会从黄色变成 红色。信息 “BIN_FULL”会 传送到电池板分 类器。蓝灯亮
电池丝网生产印刷工艺流程
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丝网印刷工艺概述
冷却
1 废气排放 2文氏管系统 3操作/控制 ）
4 媒介监测（气） 5媒介监测（水） 6入口/出口
7驱动 8 冷却 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
设备整体结构
㈠
㈡
㈢
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)2 cm3/m2
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)。
丝网印刷太阳电池工艺
设备升级与改进
01
02
03
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。
07
应用领域与发展趋势
06
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
太阳能电池片丝网印刷_烧结工艺(完整版)
丝网印刷的定义
利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的 基本原理进行印刷。印刷时在丝网一端倒入浆料，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 料在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到基片上。印刷 过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮 刀移动而移动，而丝网其它部分与承印物为脱离状态，保证 了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。当刮板刮过整个印刷区 域后抬起，同时丝网也脱离基片，并通过回墨刀将浆料轻刮 回初始位置，工作台返回到上料位置，至此为完整 的一个
印刷行程。
丝网印刷的五个要素
丝网印刷由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、工 作台以及基片。
刮刀
刮刀的作用是将浆料以一定的速度和角度将浆料压入 丝网的漏孔中，刮刀在印刷时对丝网保持一定的压力， 刃口压强在10～15N／cm之间，刮板压力过大容易使 丝网发生变形，印刷后的图形与丝网的图形不一致， 也加剧刮刀和丝网的磨损，刮板压力过小会在印刷后 的丝网上存在残留浆料。
Park 刮刀的停止位置，印刷和回墨完成后，印刷头的停止位置。 Pressure 刮刀压力，印刷时括刀下降到Down-stop位置，这个位置的参数必须
设置得比电池稍低（0.3-0.4mm应该足够了)，这样实际的压力（左边显示的数 值）才能达到设置值。单位是牛顿，在压力模式下，印刷压力越大，瞬时刮刀 下降的位置就会越低，很可能会远超过0.3-0.4mm,对网版和印刷质量造成比较 大的损害，所以在日常设定印刷压力时需以小为宜。实际参数设定时，压力越 大，承印量越小，压力越小，承印量越大，，压力的变化实际是刮刀位置的变 化。
印刷参数
PRINTING Alternate squeegee 单程印刷：刮刀向前运动印刷一片片 子，向后返回印刷下一片；Double squeegee 两次印刷：对每一块 片子向前印刷一次，再向后印刷一次；Squeegee and Flood 印刷后回 料（常用）；Flood and squeegee 回料后印刷；
太阳能电池工艺丝网印刷简介
故障处理
● 第一道: 第一道: 1.上料台Feed C/V2经常会有承载盒不到位引起的报警，可以分为两种：一种是Magazine 1.上料台Feed C/V2经常会有承载盒不到位引起的报警，可以分为两种：一种是Magazine 上料台 经常会有承载盒不到位引起的报警 处在Down的位置，只要把盒子推到位就可以了；另一种是Magazine 处在Up 的位置， Down的位置 处在Down的位置，只要把盒子推到位就可以了；另一种是Magazine 处在Up 的位置， 那时你推盒子是推不动的，因为被卡死了，只要让Magazine 处在Down 那时你推盒子是推不动的，因为被卡死了，只要让Magazine 处在Down 位置再把盒子 推到位就行了。 推到位就行了。 经常会吸住承载盒内的拖盘而报警，原因是盒子上端开口比较大， 2.Wafer transfer 经常会吸住承载盒内的拖盘而报警，原因是盒子上端开口比较大，拖 盘挡住了感应器而造成，只要将拖盘放正，把Wafer transfer移到另一个位置就行了， 盘挡住了感应器而造成， 只要将拖盘放正， transfer移到另一个位置就行了， 移到另一个位置就行了 把盒子整一下。 把盒子整一下。 有吸两片的现象,方法有a .调节风刀的大小和风刀吹风的位置 调节风刀的大小和风刀吹风的位置; 3.Wafer transfer 有吸两片的现象,方法有a .调节风刀的大小和风刀吹风的位置; .调节四个吸嘴的高低 .调慢气缸的上升速度 ,风刀吹风的时间 调节四个吸嘴的高低;c 调慢气缸的上升速度;d 风刀吹风的时间。 b .调节四个吸嘴的高低;c .调慢气缸的上升速度;d ,风刀吹风的时间。 因为硅片碎掉，摄想头定位出现报警而造成的机械手不动作，方法有a .放 4.Alignment 因为硅片碎掉，摄想头定位出现报警而造成的机械手不动作，方法有a .放 好片子上重新照点定位就可以;b .如果 不行，只有甩源关掉，用手将Alignment 如果a 好片子上重新照点定位就可以;b .如果a 不行，只有甩源关掉，用手将Alignment 推 P1的位置 然后重新启动电源， 的位置， 有一个复位的过程旧可以了。 离Standby P1的位置，然后重新启动电源，让Alignment 有一个复位的过程旧可以了。 5.印刷台面有压板的现象 原因有：网板下面胶带粘的太多太厚， 印刷台面有压板的现象， 5.印刷台面有压板的现象，原因有：网板下面胶带粘的太多太厚，员工在装片时没有注意 硅片与硅片之间是否有小碎片或灰尘，印刷台面没有调平或是刚带打毛， 硅片与硅片之间是否有小碎片或灰尘，印刷台面没有调平或是刚带打毛，硅片本身有 受过伤或裂痕。 受过伤或裂痕。
光伏印刷设备：光伏电池丝网印刷工艺详解
光伏印刷设备：光伏电池丝网印刷工艺详解1.丝网印刷原理&作用1.1原理刮刀挤压印刷油墨，并借助刮刀面和网版网结的阻拦，使印刷油墨呈现出逆向滚动状态，当油墨行至网版未被乳胶膜阻挡的电极图形区时即向下穿透网孔接触印刷基材(硅片)，刮刀继续往前推移是，则因网版张力及离版间距，使油墨脱离网版，附着于印刷基材上，达到印刷的目的。
1.2作用1.收集电流;2.引出电流;3.将单体电池焊接成串。
2.丝网印刷流程&作用2.1印刷流程2.2背电极印刷a.作用：形成良好的欧姆接触特性、焊接性能和附着性;b.银浆组成：银铝浆是由银粉,铝粉,无机添加物和有机载体组成;c.印刷参数：在印刷图形完好时,印刷头压力在范围内尽可能的小。
2.3背电场印刷1.作用a.形成P+结区,使到达P/P+结的长波光子所激发的光生载流子对被P/P+结分离，增加少子扩散能力,提高开路电压。
b.P/P+结可阻止P区光生电子到背表面复合，与没有P+区相比较，这种高低结P/P+结构可大大降低背表面的复合速率。
c.P+区的存在可制作良好的欧姆接触。
2.银浆组成铝浆由铝粉,无机添加物和有机载体组成;3.印刷参数影响所印铝浆的厚度因素有：丝网目数、网线直径、开孔率、乳胶层厚度、印刷头压力、印刷头硬度、印刷速度及浆料粘度。
2.4正面栅极印刷a.作用：形成良好的欧姆接触特性、焊接性能和附着性，收集电流，引出电流。
b.银浆组成：正面栅极银浆是由银粉,无机添加物和有机载体组成的。
c.印刷参数：参数的调整以图形完整、线条饱满、印刷浆料重量适当为基准。
3.丝网网版&刮条3.1丝网网版调整1.在保证印刷质量的前提下,网版间距越小越好;2.一般为(-900~-1300)μm;3.太小易粘版或模糊不清,过大易印刷不良和损坏网版;4.印第二道时可适当加大间距。
3.2刮条调整1.在保证印刷质量的前提下,刮条下降深度和压力越小越好;2.刮条深度一般为(-900~-1300)μm;3.刮条下降过深或压力过大,易碎片和损坏网版;4.刮条下降深度不够或压力太小易印刷不良或粘版。
包装印刷太阳能电池丝网印刷技术
包装印刷太阳能电池丝网印刷技术引言随着环境意识的提高和可再生能源的重要性日益增加，太阳能电池在能源行业中的应用得到了广泛关注。
而包装印刷太阳能电池丝网印刷技术作为一种关键的制备技术，被广泛应用于太阳能电池的制造过程中。
本文将介绍包装印刷太阳能电池丝网印刷技术的基本原理、关键步骤及其在太阳能电池制造中的应用。
1. 基本原理包装印刷太阳能电池丝网印刷技术是一种利用丝网印刷技术制备太阳能电池的方法。
其基本原理是利用特制的丝网，通过将电子浆料转印到太阳能电池基板上，形成太阳能电池的导电层或电极。
该技术的核心在于丝网印刷机，它由传送系统、丝网印刷系统和固化系统三部分组成。
其中，传送系统用于将基板顺序送入机器，丝网印刷系统负责将浆料通过丝网转印到基板上，固化系统则用于固化印刷而形成的导电层或电极。
2. 关键步骤包装印刷太阳能电池丝网印刷技术的关键步骤如下：步骤一：基板准备首先，需要准备好太阳能电池的基板。
通常采用的基板材料包括硅基板和聚酰亚胺基板。
这些基板需要经过一系列的清洗和处理过程，以保证表面的洁净和光滑。
步骤二：浆料制备其次，需要制备好电子浆料。
电子浆料通常由导电粒子、有机高分子和溶剂等组成。
在制备过程中，需要将这些材料按照一定的比例混合，并通过搅拌或超声处理，使其生成均匀的浆料。
步骤三：丝网印刷接下来，将准备好的电子浆料倒入丝网印刷机的供墨槽中。
然后，将基板送入丝网印刷机，通过控制丝网印刷机的运行速度和压力，可以使电子浆料通过丝网转印到基板上。
在转印过程中，丝网的尺寸和形状决定了浆料的转印面积和形态。
步骤四：固化最后，将印刷而形成的导电层或电极进行固化。
通常采用的固化方式有烘干、烧结、紫外线照射等。
固化的目的是使浆料中的溶剂挥发，使导电粒子与基板之间形成牢固的结合。
3. 应用包装印刷太阳能电池丝网印刷技术在太阳能电池制造过程中起着至关重要的作用。
其应用主要体现在以下几个方面：1.制备导电层或电极：通过丝网印刷技术，可以将电子浆料转印到基板上，形成太阳能电池的导电层或电极，从而实现电流的导通功能。
电池片丝网印刷
丝网印刷工艺流程：➢丝网印刷基本原理是：利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理进行印刷。
印刷时在丝网一端倒入浆料，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。
浆料在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到基片上。
由于浆料的黏性作用而使印迹固着在一定范围之内，印刷过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮刀移动而移动，由于丝网与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网通过自身的张力而产生对刮板的反作用力，这个反作用力称为回弹力。
由于回弹力的作用，使丝网与基片只呈移动式线接触，而丝网其它部分与承印物为脱离状态，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。
当刮板刮过整个印刷区域后抬起，同时丝网也脱离基片，并通过回墨刀将浆料轻刮回初始位置，工作台返回到上料位置，至此为一个印刷行程。
➢背面电极印刷（正极）：为最终电池片提供物理上的正电极。
浆料：Ag/Al浆如Fwrro 3398 在电池片的正极面（p区）用银浆料印刷两条电极导线（宽约3～4mm）作为电池片的电极。
（1）与硅片表面和背场铝形成良好的欧姆接触,形成较低的接触电阻；（2）良好的可焊性，与镀锡带形成良好的接触，对外输出电流。
所谓欧姆接触，是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区（Active region)而不在接触面。
背面电极印刷参数：印刷速度250 返料速度400 丝网间距-1300刮板压力65-85 脱离速度35 刮板高度-1200烘箱温区 1 2 3 4 全程时间温度100 120 150 170 8 方案1：缺点：焊条为长条状，浪费了Ag/Al浆优点：一旦出现碎片后，可以顺利的划成碎片方案2：优点：可以大大节省Ag/Al浆，降低成本缺点：一旦出现碎片后，断成小片，利用率大大降低方案3：优点：与铝背场形成良好的欧姆接触，铝浆料和银浆料有细栅线的重叠部分，这样可以提高效率和填充因子。
电池片丝网印刷技术经验修订稿
电池片丝网印刷技术经验集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]电池片丝网印刷技术1引言随着全球能源的日趋紧张，太阳能以无污染、市场空间大等独有的优势受到世界各国的广泛重视，国际上众多大公司投入太阳能电池研发和生产行业。
从太阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光电变换来实现，硅太阳能电池是一种有效地吸收太阳能辐射并使之转化为电能的半导体电子器件，广泛应用于各种照明及发电系统中。
2硅太阳能电池的生产工序太阳能电池原理主要是以半导体材料硅为基体，利用扩散工艺在硅晶体中掺入杂质：当掺入硼、磷等杂质时，硅晶体中就会存在着一个空穴，形成n型半导体；同样，掺入磷原子以后，硅晶体中就会有一个电子，形成p型半导体，p型半导体与n型半导体结合在一起形成pn结，当太阳光照射硅晶体后，pn结中n型半导体的空穴往p型区移动，而p型区中的电子往n型区移动，从而形成从n型区到p型区的电流，在pn结中形成电势差，这就形成了电源，见图1。
图2为硅太阳能电池生产的主要工序，从中可以看出丝网印刷是生产太阳能电池的重要工序，其印刷质量（厚度，宽度，膜厚一致性）影响电池片的技术指标。
3工序对印刷电极的要求3.1背面银电极印刷（背银）在电池片的正极面（p区）用银铝浆料印刷两条电极导线（宽约3～4mm）作为电池片的电极（图3）。
3.2背面铝印刷（背铝）在电池片的正极面采用铝浆料印刷整面（除背银电极外）。
3.3正面银印刷（正银）在电池片的正面（喷涂减反射膜的面）同时用银浆料印刷一排间隔均匀的栅线和两条电极（图4），在工艺上要求栅线间距约3mm、宽度约O.10～0.12mm：4印刷原理图5为丝网印刷原理示意图，丝网印刷由五大要素构成，即丝网、、浆料、工作台以及基片。
丝网印刷基本原理是：利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理进行印刷。
印刷时在丝网一端倒入浆料，用在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。
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• WXQ
目录：
• 总论 • 太阳电池原理 • 太阳电池测试原理 • 丝印工序简介 • 丝印参数和相关术语 • 烧结原理 • 烧结炉设计原理 • 漏浆原因分析 • 电极脱落原因分析 • 吸杂原理 • 钝化原理
目录：
• 扩散浓度分析 • 太阳电池电学设计 • 太阳电池光学设计 • 太阳电池电阻设计 • 欧姆接触 • 漏电原因分析 • PID • EL • 提高效率的途径
其UD中为最J00大 pqDnn结NLnD电 压qDp,等NLpA于pn结势垒高度,将(2-15)代入(2-13),当A=1
时,可得
U OC
UD
KT q
ln
J 00 JL
在低温和高光强时, UOC接近UD, UD 越高UOC越大,因为
UD
KT q
ln
NDNA ni2
所以pn结两边掺杂度越大,开路电压也越大.
太阳电池原理----基本原理
N区
内建电场
P区
大量负电荷
大量正电荷
电子空穴对
电子空穴对 电子空穴对
空间电荷区
2，当入射光照射到电池片时,能量大于硅禁带宽度的光子穿过减反射膜进 入硅中,在N区、耗尽区、P区激发出光生电子空穴对.光生电子空穴对在耗 尽区中产生后,立即被内建电场分离,光生电子被进入N区,光生空穴则被推进 P区. 光生电子空穴对在N区产生以后,光生空穴便向PN结边界扩散,一旦到达 PN结边界,便立即受到内建电场作用,被电场力牵引做漂移运动,越过耗尽区 进入P区,光生电子(多子)则被留在N区.P区中的光生电子(少子)同样的先因为 扩散,后因为漂移而进入N区,光生空穴(多子)则留在P区.在PN结的两侧形成 了正负电荷的积累,产生了光生电压,这就是“光生伏特效应”.
加有关,所以总的来说,A因子大的电池片UOC不会大.在略去产生 电流影响时,反向饱和电流密度为:
因为
J0
qDn
ni2 N A Ln
qDp
ni2 NDLp
所以: ni2
qVD
N A N D e KT
J0
(qDn
ND Ln
qDp
N
A
)e
qU D KT
Lp
qU D
J00e KT ......(2 15)
表面x处厚度为dx的薄层,H为电池总厚度, GL (x) 表示x处的光生 载流子的产生率.
太阳电池测试原理----光电流和光电压
这个表达式认为:凡是在电池中产生的光生载流子均可以对光电流 有贡献,因而是光电流的理想值,见太阳电池原理----原理图. 类似PN结正偏,在单位面积的太阳电池中把JL(λ)看为各区贡献的光 电流密度之和
•方程(2-7)(2-8)分别为p区中自由电子决定的电流密度方程和连续性
•方程(2-9)称为泊松方程,表示半导体中电势的空间分布和空间电荷的
关系
太阳电池测试原理----光电流和光电压
受到照明的太阳电池被短路时,pn结处于零偏压,这时短路 电流密度等于光电流密度,而正比于入射光强,即：
JSC J L N ph
T 太阳电池pn结的绝对温度 q 单位电荷量 K 普朗克常量
Rs/Rsh 太阳电池的串连/并联 U 太阳电池的输出电压
I 太阳电池的输出电流 ID 暗电流
当负载RL从0变化到无穷的时候,就可以根据上式画出太阳电池的 负载特性曲线.曲线上的每一点称为工作点.工作点和原点的连线称 为负载线.斜率为 1,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R负L 载电阻RL到达某一特定值Rm,此时,在曲线上得 到一个点M,对应的工作电流与工作电压之积最大(Pm=ImUm).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, Um为 最佳工作电压. Rm为最佳负载电阻.Pm为最大输出功率.如下图所示:
•方程(2-5)称为电流密度方程,它表示n区中的空穴决定的电流密度等于
空穴的漂移分量与扩散分量的代数和.
•方程(2-6)称为连续性方程.它表示在单位时间单位体积的半导体中,空
穴浓度的变化量等于净产生率(产生率减复合率)与空穴流密度梯度的
代数和.其中末项前的负号分别表示扩散流动方向和空穴浓度梯度方
向及电流密度方向均相反.
在扩散工序在电池片表层扩入大量的P(磷)原子,P原子最外 层有五个电子,掺入大量P的基片由P型半导体变为N型导电体,多 数载流子为电子,少数载流子为空穴.
太阳电池原理----基本原理
N型半导体
P型半导体
漂移中和
1，在P型区域和N型区域的交接区域,多数载流子相互吸引,漂移中和,最终 在交接区域形成一个空间电荷区(即内建电场区).在内建电场区电场方向是 由N区指向P区.
太阳电池测试原理----模拟电路图(等效电路图)
I
U
-I0
V
PN结的模拟电路情况
PN结IV曲线
qU
I I0 (e AKT 1)
其中I0为反响饱和电流密度,U为加载PN结两端的电压
太阳电池测试原理----模拟电路图(等效电路图)
Rs
ID
I
IL
CJ
Ish
U
Rsh
RL
等效电路图
当受到光照的太阳电池接上负载时,光生电流流经负载,并在负载两 端产生端压,这时可以使用一个等效电路来描述太阳电池的工作情况. 把太阳电池看成稳定产生光电流的电流源(假设光源稳定),与之并联的 有一个处于正偏压下的二极管及一个并联电阻Rsh.
子空穴对都贡献给光电流. 假定3,在材料表面的光生载流子的复合可以被忽略.
I sc
qGo
A
1
exp[
ln
W
le ]
qGo Aln
W
le
其表面积A=5cm×5cm,ln =0.2μm,W=2μm,le=50μm,Go=1×1018cm-3s-1
太阳电池原理
不同波长的光所产生的Isc 1，对于光波长λ≈1.1μm,α=2000m-1(吸收深度δ=1/α=500μm),
成文仓促,未经雕琢,不成器物,若有不虞之隙,求全之毁,承蒙见 教斧正.
邮箱:baberhebroll@
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太阳电池原理
目前绝大部分的电池片的基本成分是硅,在拉棒铸锭时均匀 的掺入了B(硼),B原子最外层有三个电子,掺B的硅含有大量空穴, 所以太阳能电池基片中的多数载流子是空穴,少数载流子是自由 电子,是P型半导体.
qDn
dn p dx
.............................................(2
7)
dn p dt
GL
U p
1 q
dJ n dx
...............................................(2 8)
d dx
q r0
(ND
NA
p n).......................................(2 9)
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太阳电池测试原理----光电流密度和光电压
1，光电流密度 光生载流子的定向运动形成光电流.如果入射到电池的光子中,能量 大于禁带宽度Eg的光子均能被电池吸收,而激发出数量相同的光生 电子空穴对,且可以被全部收集,则光生电流密度的最大值为:
J Lmax qN ph Eg 式中 N ph Eg 为每秒入射到电池上能量大于 Eg 的光子数.考虑
太阳电池测试原理----光电流和光电压
2,光电压
由于光照而在电池两端出现的电压称为光电压.它像外加于pn结
的正偏一样,与内建电场方向相反,这光电压减低了势垒的高度,而
且使耗尽区变薄.太阳电池开路状态的光电压称为开路电压UOC光 电压.
在开路状态下,有光照时,内建电场所分离的光生载流子形成由n
区指向p区的光电流JL,而太阳电池两端出现的光电压即开路电压
负载电流
I
IL
ID
I sh
IL
q(U IRS )
I0 (e AKT
1)
I (RS Rsh
RL )
......(2 17)
负载电压 U IR
太阳电池测试原理----模拟电路图(等效电路图)
上式不能写成I=f(U)形式,只能写成I=f(U,I)的形式,因为这是一个超
越函数.
IL 光生电流 I0 反向饱和电流 A 二极管因子
太阳电池原理----光电流Isc
充足的太阳光照射到晶体硅太阳能电池时,电池片的整个厚度内 都会产生光生载流子,其电子空穴对的产生率Gp(即单位时间单位 体积内产生的电子空穴对数目),以Goexp(-αx)衰减. （其中Go是电子空穴对在表面时的产生率,α是材料吸收系数.）
假定1,太阳电池厚度很薄,使所有的光生载流子都能流经外电路. 假定2,lh是大于n侧厚度ln ,所以,在体积(ln+w+le)内产生的全部电
求得Isc=20mA. 2，对于强吸收的光波长λ≈0.83μm， α=10×105m-1 (吸收深度
δ=1/α=10μm),求得Isc=40mA. 3，α随着光波长的缩短而增大,最后(当λ<450nm)由于α非常大,会使
光生载流子只发生在电池片表面,而电池片的表面区的缺陷很 容易使电子空穴对被复合掉,从而使光电流反而减小.
Jp
q p
pn n
qDp
dpn dx
.............................................(2
5)
对p区:
dpn dt
GL
Un
1 q
dJ p dx
................................................(2 6)
Jn
qnnp p