晶體硅太陽電池的絲網印刷技術及質量控制

李林菲

【摘 要】晶體硅太陽電池是目前技術最成熟、應用最廣泛的太陽電池。太陽電池連接工藝的關鍵技術在于硅芯片基板的金屬化制造，該技術是一種精密的印刷技術，其工藝直接影響電池能量的轉換效率，主要應用于太陽電池的工業化大生產，是第三代太陽電池生產商的首要工藝。以晶體硅太陽電池的生產流程為基礎，主要從提高電池轉換效率和降低生產成本出發，介紹了晶體硅太陽電池制造技術的最新進展和成果。

【關鍵詞】晶體硅太陽電池制備工藝最新進展

1.絲網印刷技術概述

絲網印刷技術主要是指經刮條擠壓絲網彈性形變，于需要進行印刷的材料上對漿料漏印，作為良好的印刷方式，成為當前應用較為廣泛的電池工藝。通過實施絲網印刷的舉措，把存在金屬的導電漿料經絲網網孔于硅片上展開壓印，進而產生電極或電路，最后把光生電子從電池內導出。將金屬漿料印于已產生p-n結的多晶硅硅片上面，實施背面銀鋁漿印刷以后產生了背電極，進而利于組件的焊接。實施第二道印刷鋁漿，形成重摻雜獲得P+層，由于鋁背場將載流子復合有效減少或者削弱，增加對正電荷的收集進而提升開壓。實施第三道印刷銀漿，主要目的為促進對電子的吸收產生上電極。于電池的反面采用銀漿印刷背電極獲得電池片的背電極。對背電極印刷提出的有關的漿料要求包含以下幾方面：背電極是電池的物理正極，必需具備較強的焊接性能。并且采取的背電極漿料，通常應用Ag漿，也可應用Ag/A1漿，應用的優勢為一方面具有較低的成本，另一方面焊接性能較強。其中背電場的功晶體硅太陽能電池的絲網印刷技術，A1是一種P型雜質，在燒結完畢以后能夠于背面擴散產生P+層，利于構建起P+P結，進而有效抑制電子向背面運動，在進行工業化生產期間，常采用的背電場漿料一般為鋁漿。于電池片的正面，采用銀漿料印刷一排間隔均勻的主電極、細線。其中電池的物理負極為正面電極，柵線的功能為對電流實施收集，正電極的發展需要將又高又細作為目標。主柵的功能除了針對電流實施有效收集以外，其應具備較強焊接性功能。通常在工業化生產期間，銀漿是正面電極用到的漿料。

2.太陽能電池生產工序中絲網印刷技術的應用價值

硅太陽電池生產包含的工序列舉如下：硅片、前清洗、擴散、后清洗、PECVD、印刷背電極（烘干）、印刷鋁背場（烘干）、印刷正面電極、燒結、測試分選。作為太陽能電池生產環節中必不可缺少的關鍵工序內容，絲網印刷的工作主要有印刷背電極、鋁背場以及正電極。印刷質量的好壞與否，對電池片的性能包括電池片外觀等均可構成直接的影響。因此，充分獲得較高的印刷質量是重要的工作。經采取絲網印刷形式，推動包含高度化學活性的金屬漿料于硅片上面進行印刷，并且在徹底烘干的情況下，保持金屬漿料處于固化狀態中。采取高溫加快燒結的方式，使活性物質作為輔助渠道，推動在金屬、硅片表面產生合金層，最后獲取有效接觸并產生鋁背場。

3.絲網印刷技術質量控制舉措

在工業化生產期間，為了充分確保電池片印刷具有較高的質量，應該要掌握好電池片抽測印刷漿料的重量，同時保障圖形印刷具備完整性。重點的檢查工作為以下內容，包括背電極印刷圖案完整性、線條流暢性、有無發生偏移或者漏漿問題、是否存在硅片崩邊狀況；背電場印刷圖案完整性，是否存在偏移、漏漿、崩邊情況，有無漏硅、缺失、脫落問題，以及是否具有鋁珠、鋁苞或者鋁刺等情況；正面電極印刷圖案，檢查是否缺損、具有偏移、毛邊或者崩邊和斷線問題，以及主電極缺失和正電極翹曲等現象。加強質量管理，充分提升對每一程序印刷重量以及外觀檢測的重視度。

4.絲印質量控制

工業化生產過程中，為了保證電池片印刷的質量和穩定，必須對電池片抽測印刷重量、檢查圖形印刷的完整性。主要檢查以下幾個方面：背電極印刷圖案是否完好、線條流暢、無漏漿、無偏移、無崩邊等現象；背電場印刷圖案是否完好，有無漏漿、偏移、崩邊、缺失、漏硅和脫落、鋁苞、鋁珠、鋁刺等現象；正面電極印刷圖案是否完好，有無毛邊、偏移、崩邊、斷線、虛印、細柵線加粗、主電極缺失、正電極翹曲等現象；對各道印刷重量檢測。

5.絲印常見問題的產生原因及解決方案

1）漏漿，其常見原因是網版有破洞。此時應及時查看網版漏漿處的大小，若網版上的破洞不大，可嘗試在網版漏漿位置用膠帶黏住，試做一片，看是否仍然漏漿，如果仍漏，可繼續修補再試；如若不漏，則可繼續使用。若漏洞太大無法修補，則需及時更換新網版。

2）虛印，其直觀現象是漿料周邊毛糙，不平直。常見原因多為印刷參數設置不佳、印刷刮條不平，或是網版使的時間太久而產生虛印、臺面不平。此種問題常見解決方案為：觀測印刷后，網版用刮條刮拭是否干凈，可適當增大絲網間距，以增強印刷壓力，如若仍出現虛印，則需更換刮條。若因網版使用時間長而產生的虛印，則需更換新網版。

3）堵網，其產生的主要原因在于有干的漿料或碎片將本該漏印漿料的地方堵塞，可用抹布蘸拭酒精擦干凈堵網的位置。

4）彎曲，主要是由于硅片自身太薄、硅片的背電場鋁漿印不均勻或太厚，可適當調整絲印參數，如減小絲印間距、加大印刷壓力、加大刮刀高度、減小印刷速度等。

5）粘版，即硅片印完后不是停留在印刷臺面上，而是被粘到網版上。其產生原因有：絲網間距太小、印刷刮條不平、過多的漿料從絲網處漏過或是印刷時停留時間過久、網版張力有所下降、臺面吸力不夠等。常見的解決方案有：加大絲網間距和印刷壓力，或更換刮條、更換印刷臺面紙張，或更換新網版。

6）斷線，主要是有東西粘在網版上造成堵網。諸如此類問題可用干凈的布擦拭網版，或干凈布蘸拭松油醇擦拭網版后，再用干凈的布擦拭網版即可。

7）節點，即網版細柵線上的粗點。主要是因為細柵線上有一個小洞漏漿或刮條不平整造成。該問題的解決方法主要靠調整印刷參數或更換臺面紙。

8）印刷圖形偏移，主要是因為印刷參數設置不正確、印刷臺面不清潔而導致攝像頭對印刷硅片位置校正錯誤等。

9）隱裂或碎片，主要問題在于吸片器、臺面上有碎屑物或臺面不平整、網版上粘有碎片或其他原因（總體而言，該問題的產生原因較多）。遇到此類問題，應及時清理臺面碎屑，調整參數；升高刮刀高度，減小壓力，將臺面擦拭干凈，更換新紙。

6.絲網印刷技術未來的發展形勢

伴隨太陽能光伏產業不斷壯大規模的形勢，為了獲得更高的工作效率以及經濟效益，工藝的流程會逐漸增多，對高產量、針對更薄硅片的能力進行處理等內容會具有更高的關注度。當前晶體硅太陽能電池工廠的產量約為每小時1500硅片的效率，業界將每小時最少3000硅片的生產效率定為未來的發展目標所以需要采取先進機械自動化技術實現最小的破片率針對硅片展開處理工作。基于此，要求絲網印刷相關工藝具備更高的速度，并且充分保障線條的寬度以及對齊方式等具有原有精確度。伴隨硅片越來越薄的發展形勢，也會相繼促進不斷提升軟處理技術，進而從整體上實現對由于硅片越來越薄而出現易碎問題的處理，推動硅片高質高量的制造生產。

7.結語

在太陽能電池生產工序中，絲網印刷技術的應用具有重要的實際意義。作為一種應用在積淀金屬線的重要技術，晶體硅太陽能電池絲網印刷具備較高的成本效益，當前于工業化生產工作期間已經獲得普遍的應用實踐。晶體硅太陽電池絲網印刷是一項用于積淀金屬線和其他應用的技術，具有很大的成本效益，且工業化生產中已進行相應的擴展。現有的絲網印刷系統具有高度自動化、極高的產量和處理超薄硅片的能力。

參考文獻：

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