晶体硅太阳电池的丝网印刷技术及质量控制

李林菲/1.青海聚能电力有限公司 2.身份号码：63212319901205738X

晶体硅太阳电池的丝网印刷技术及质量控制

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晶体硅太阳电池是目前技术最成熟、应用最广泛的太阳电池。太阳电池连接工艺的关键技术在于硅芯片基板的金属化制造，该技术是一种精密的印刷技术，其工艺直接影响电池能量的转换效率，主要应用于太阳电池的工业化大生产，是第三代太阳电池生产商的首要工艺。以晶体硅太阳电池的生产流程为基础,主要从提高电池转换效率和降低生产成本出发,介绍了晶体硅太阳电池制造技术的最新进展和成果。

晶体硅太阳电池制备工艺最新进展

1.丝网印刷技术概述

丝网印刷技术主要是指经刮条挤压丝网弹性形变，于需要进行印刷的材料上对浆料漏印，作为良好的印刷方式，成为当前应用较为广泛的电池工艺。通过实施丝网印刷的举措，把存在金属的导电浆料经丝网网孔于硅片上展开压印，进而产生电极或电路，最后把光生电子从电池内导出。将金属浆料印于已产生p-n结的多晶硅硅片上面，实施背面银铝浆印刷以后产生了背电极，进而利于组件的焊接。实施第二道印刷铝浆，形成重掺杂获得P+层，由于铝背场将载流子复合有效减少或者削弱，增加对正电荷的收集进而提升开压。实施第三道印刷银浆，主要目的为促进对电子的吸收产生上电极。于电池的反面采用银浆印刷背电极获得电池片的背电极。对背电极印刷提出的有关的浆料要求包含以下几方面：背电极是电池的物理正极，必需具备较强的焊接性能。并且采取的背电极浆料，通常应用Ag浆，也可应用Ag/A1浆，应用的优势为一方面具有较低的成本，另一方面焊接性能较强。其中背电场的功晶体硅太阳能电池的丝网印刷技术，A1是一种P型杂质，在烧结完毕以后能够于背面扩散产生P+层，利于构建起P+P结，进而有效抑制电子向背面运动，在进行工业化生产期间，常采用的背电场浆料一般为铝浆。于电池片的正面，采用银浆料印刷一排间隔均匀的主电极、细线。其中电池的物理负极为正面电极，栅线的功能为对电流实施收集，正电极的发展需要将又高又细作为目标。主栅的功能除了针对电流实施有效收集以外，其应具备较强焊接性功能。通常在工业化生产期间，银浆是正面电极用到的浆料。

2.太阳能电池生产工序中丝网印刷技术的应用价值

硅太阳电池生产包含的工序列举如下：硅片、前清洗、扩散、后清洗、PECVD、印刷背电极（烘干）、印刷铝背场（烘干）、印刷正面电极、烧结、测试分选。作为太阳能电池生产环节中必不可缺少的关键工序内容，丝网印刷的工作主要有印刷背电极、铝背场以及正电极。印刷质量的好坏与否，对电池片的性能包括电池片外观等均可构成直接的影响。因此，充分获得较高的印刷质量是重要的工作。经采取丝网印刷形式，推动包含高度化学活性的金属浆料于硅片上面进行印刷，并且在彻底烘干的情况下，保持金属浆料处于固化状态中。采取高温加快烧结的方式，使活性物质作为辅助渠道，推动在金属、硅片表面产生合金层，最后获取有效接触并产生铝背场。

3.丝网印刷技术质量控制举措

在工业化生产期间，为了充分确保电池片印刷具有较高的质量，应该要掌握好电池片抽测印刷浆料的重量，同时保障图形印刷具备完整性。重点的检查工作为以下内容，包括背电极印刷图案完整性、线条流畅性、有无发生偏移或者漏浆问题、是否存在硅片崩边状况；背电场印刷图案完整性，是否存在偏移、漏浆、崩边情况，有无漏硅、缺失、脱落问题，以及是否具有铝珠、铝苞或者铝刺等情况；正面电极印刷图案，检查是否缺损、具有偏移、毛边或者崩边和断线问题，以及主电极缺失和正电极翘曲等现象。加强质量管理，充分提升对每一程序印刷重量以及外观检测的重视度。

4.丝印质量控制

工业化生产过程中，为了保证电池片印刷的质量和稳定，必须对电池片抽测印刷重量、检查图形印刷的完整性。主要检查以下几个方面：背电极印刷图案是否完好、线条流畅、无漏浆、无偏移、无崩边等现象；背电场印刷图案是否完好，有无漏浆、偏移、崩边、缺失、漏硅和脱落、铝苞、铝珠、铝刺等现象；正面电极印刷图案是否完好，有无毛边、偏移、崩边、断线、虚印、细栅线加粗、主电极缺失、正电极翘曲等现象；对各道印刷重量检测。

5.丝印常见问题的产生原因及解决方案

1)漏浆，其常见原因是网版有破洞。此时应及时查看网版漏浆处的大小，若网版上的破洞不大，可尝试在网版漏浆位置用胶带黏住，试做一片，看是否仍然漏浆，如果仍漏，可继续修补再试；如若不漏，则可继续使用。若漏洞太大无法修补，则需及时更换新网版。

2)虚印，其直观现象是浆料周边毛糙，不平直。常见原因多为印刷参数设置不佳、印刷刮条不平，或是网版使的时间太久而产生虚印、台面不平。此种问题常见解决方案为：观测印刷后，网版用刮条刮拭是否干净，可适当增大丝网间距，以增强印刷压力，如若仍出现虚印，则需更换刮条。若因网版使用时间长而产生的虚印，则需更换新网版。

3)堵网，其产生的主要原因在于有干的浆料或碎片将本该漏印浆料的地方堵塞，可用抹布蘸拭酒精擦干净堵网的位置。

4)弯曲，主要是由于硅片自身太薄、硅片的背电场铝浆印不均匀或太厚，可适当调整丝印参数，如减小丝印间距、加大印刷压力、加大刮刀高度、减小印刷速度等。

5)粘版，即硅片印完后不是停留在印刷台面上，而是被粘到网版上。其产生原因有：丝网间距太小、印刷刮条不平、过多的浆料从丝网处漏过或是印刷时停留时间过久、网版张力有所下降、台面吸力不够等。常见的解决方案有：加大丝网间距和印刷压力，或更换刮条、更换印刷台面纸张，或更换新网版。

6)断线，主要是有东西粘在网版上造成堵网。诸如此类问题可用干净的布擦拭网版，或干净布蘸拭松油醇擦拭网版后，再用干净的布擦拭网版即可。

7)节点，即网版细栅线上的粗点。主要是因为细栅线上有一个小洞漏浆或刮条不平整造成。该问题的解决方法主要靠调整印刷参数或更换台面纸。

8)印刷图形偏移，主要是因为印刷参数设置不正确、印刷台面不清洁而导致摄像头对印刷硅片位置校正错误等。

9)隐裂或碎片，主要问题在于吸片器、台面上有碎屑物或台面不平整、网版上粘有碎片或其他原因(总体而言，该问题的产生原因较多)。遇到此类问题，应及时清理台面碎屑，调整参数；升高刮刀高度，减小压力，将台面擦拭干净，更换新纸。

6.丝网印刷技术未来的发展形势

伴随太阳能光伏产业不断壮大规模的形势，为了获得更高的工作效率以及经济效益，工艺的流程会逐渐增多，对高产量、针对更薄硅片的能力进行处理等内容会具有更高的关注度。当前晶体硅太阳能电池工厂的产量约为每小时1500硅片的效率，业界将每小时最少3000硅片的生产效率定为未来的发展目标所以需要采取先进机械自动化技术实现最小的破片率针对硅片展开处理工作。基于此，要求丝网印刷相关工艺具备更高的速度，并且充分保障线条的宽度以及对齐方式等具有原有精确度。伴随硅片越来越薄的发展形势，也会相继促进不断提升软处理技术，进而从整体上实现对由于硅片越来越薄而出现易碎问题的处理，推动硅片高质高量的制造生产。

7.结语

在太阳能电池生产工序中，丝网印刷技术的应用具有重要的实际意义。作为一种应用在积淀金属线的重要技术，晶体硅太阳能电池丝网印刷具备较高的成本效益，当前于工业化生产工作期间已经获得普遍的应用实践。晶体硅太阳电池丝网印刷是一项用于积淀金属线和其他应用的技术，具有很大的成本效益，且工业化生产中已进行相应的扩展。现有的丝网印刷系统具有高度自动化、极高的产量和处理超薄硅片的能力。

[1]DarrenBrown.丝网印刷在太阳能电池制造中的挑战[J].集成电路应用，2009，8:38－40.

[2]魏真.太阳能电池板印刷对丝网印版的要求[J].印刷杂志，2011，7:57.

[3]陈功兵.丝网印刷工艺概述[EB/OL].http://wenku.baidu.com，2012-11-16.