解析晶體矽太陽能電池絲網印刷技術

發佈日期: 2012 年 07 月 26 日 0:00 | 作者: | 分類: 綠能知識

太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源.也是清潔能源,不產生任何的環境污染。大陽能光電利用是近些年來發展最快,最具活力的研究領域,是其中最受矚目的專案之一。為此,人們研製和開發了太陽能電池。

生產晶體矽太陽能電池最關鍵的步驟之一,是在矽片的正面和背面製造非常精細的電路,將光生電子匯出電池。這個金屬鍍膜工藝通常是由絲網印刷技術來完成的。

晶體矽太陽能電池絲網印刷技術

晶體矽太陽能電池絲網印刷技術是將含有金屬的導電漿料透過絲網網孔壓印在矽片上形成電路或電極的過程。典型的晶體矽太陽能電池從頭到尾整個生產工藝流程中需要進行多次絲網印刷步驟。通常,有兩種不同的工藝分別用於電池正面(接觸線和母線)和背面(電極/鈍化和母線)的絲網印刷。太陽能電池是開發利用新能源、低碳環保的標誌性產品。絲網印刷在太陽能電池的正、背電極及背電場的製作過程發揮了很重要的作用,絲網印刷太陽能電極工藝現在已經相當成熟,已經成為其主流工藝絲網印刷方式。

晶體矽太陽能電池的印刷過程

印刷過程從矽片放置到印刷臺上開始。非常精細的絲網印版固定在網框上,放置在矽片上方,絲網封閉了除柵格線以外的其他區域,以便導電漿料能夠通過。矽片和絲網的距離要嚴格地控制(稱為印刷間隙,或者網距)。由於正面需要更加纖細的金屬線,因此用於正面印刷的絲網其網格通常比用於背面印刷的要細小得多。把適量的漿料放置於絲網之上,用刮刀塗抹漿料,使其均勻填充於網孔之中,刮刀在移動的過程中把漿料通過絲網網孔擠壓到矽片上。

這一過程的溫度、壓力、速度和其他變數都必須嚴格控制。每次印刷完成後,矽片被放入烘乾爐,使導電漿料凝固。接著,矽片被送入另一個不同的印刷機,在其正面或背面印製更多的線路。所有印刷步驟完成後,將矽片放入高溫爐裡燒結。

矽片正面和背面的印刷

每塊太陽能電池的正面和背面都有通過絲網印刷的導線,它們的功能是不同的。正面的線路比背面的更細;有些製造商會先印刷背面的導電線,然後將矽片翻過來再印刷正面的線路,從而最大程度地降低在加工過程中可能產生的損壞。在正面(面向太陽的一面),大多數晶體矽太陽能電池的設計都採用非常精細的電路(「手指線」),把有效區域採集到的光生電子傳遞到更大的採集導線——「母線」上,接著再傳遞到元件的電路系統中。正面的手指線要比背面的線路細得多(窄到80μm),正因為如此,正面的印刷步驟需要更高的精度和準確性。矽片的背面和正面的印刷要求是不同的,技術上也不那麼嚴格。背面印刷的第一步工序是印刷一層以鋁為基礎的導電材料,而不是非常細的導電柵格。同時,能夠將沒有捕捉到的光反射回電池上。這一層也能「鈍化」太陽能電池,封閉多餘分子路徑,避免流動電子被這些空隙所捕捉。背面印刷的第二步是製造母線,和外部電路系統相連接。

晶體矽太陽能電池絲網印刷的標準指數

為了提高太陽能電池的轉換率,儘量降低銀導線對與電池板的遮擋,絲網版上柵格線的寬度應該儘量窄,而柵格線太細有可能造成導電銀漿的厚度太薄,甚至有可能斷。因此,絲網版上的柵格線寬一般在80~120μm之間。由於印刷後導電銀漿會比絲網版上的寬度有所增加,印刷後的銀漿在燒結後的寬度在110-150μm之間。為了降低其串聯電阻,印在電池板上的銀導線的總重量要儘量低,基本在0.01~0.02g。印刷壓力在75~80牛頓。絲網的繃網張力一般為28±2N。背電極絲網的壽命應大於15000次,背電場絲網的壽命應大於15000次,正電極絲網的壽命應大於10000次。

晶體矽太陽能電池絲網的存放要求

絲網應存放在恆溫、恆濕的條件中,溫度的急劇變化會導致張力的下降,而濕度過大會導致乳膠的變性,從而影響使用效果甚至報廢。具體存放條件為:溫度22±3℃,濕度50%±10%。

生產車間在使用前應將絲網提前領出,在廠房靜置24小時以上。在急需時應保證在廠房靜置2小時以上。絲網在出廠前一直是存放在潔淨環境中的,因此在使用前應保持清潔,質檢過程應在相對潔淨的環境中進行,質檢過後應將其用原塑膠袋封好存放在庫房中,避免在使用前被灰塵污染。

絲網對震動非常敏感,任何碰撞都會導致張力下降甚至崩網報廢,因此在移動、使用過程中應輕拿輕放、避免任何碰撞。

絲網的表面非常脆弱,任何鈍物對網紗部分都可能造成損害,使張力下降、圖形損壞、壽命減短甚至報廢。因此在移動、使用過程中應避免網紗表面同任何鈍物接觸。

所以,絲網最好的存放方式是用專用的架子豎直存放,若平放則不要超過5層,且層間在網框處要用軟墊分開。

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