高精密厚膜丝网印刷技术:大幅提高晶圆玻璃浆料键合可靠性

建宇网印
2023-11-29

太阳能光伏电池片是太阳能光伏电池的基本组成部分,一般是正方形或矩形,常见的尺寸有:166*166mm,182*182mm,210*210mm。将多个太阳能光伏电池片连接在一起形成的板状结构就是太阳能光伏电池,用于将太阳能转化为电能,为电力系统提供可再生能源。随着能源需求的不断增长,太阳能光伏电池具有环保、可再生、经济实用、长寿命、低噪音等诸多优势,被广泛应用于光伏发电等领域。

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(太阳能光伏电池组成结构)


太阳能光伏电池根据太阳能光伏电池片图形的不同,可以分为SP和DUP。SP是指由多个电池单元串联在一起,每个电池单元之间使用金属线连接的太阳能光伏电池。DUP是指具有两个发射极,并且每个发射极都与一个触点相连的电池。在生产过程中,SP是印刷三次:背极、背场和正电极电场印刷;DUP是印刷四次:背极、背场、正电极主栅和细栅印刷。

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但为了提高方阻,同时降低由电极引起的功率损耗,就需要增加细栅线条数、减小细栅线宽度。所以,细栅线的印刷线宽需要非常细,膜厚要均匀一致。目前,普通的丝网印刷设备,在印刷时,通常有以下两种印刷模式:位置模式和压力模式可以选择。但这两种模式下印刷的栅线都很难确保膜厚一致性。下面就针对不同的印刷模式在生产过程中对栅线质量的影响进行深入分析,并提供解决方案。


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位置模式



印刷过程中,刮刀由电机控制,每次都下压到固定位置进行印刷,其与网版的相对位置始终保持不变。在大批量生产过程中,硅片厚度会有偏差(-10um/+20um),同时受到线切痕的影响,同一硅片内也有明显的高度差。若以固定的下压位置去印刷,无法保证栅线的膜厚一致性。如下图所示,在位置模式下,印刷前和印刷后刮刀的位置距离网框架较近,此时网版承受的力就会变大,那么网孔的开孔就会变大,下墨量也会变大,就会导致起始位和结束位的栅线变粗。对于二次印刷,还会导致套印精度下降。而且如果网版张力有局部不均匀现象,那么刮刀与网版的相互作用力将会随着刮刀的移动发生变化,就可能导致栅线虚印、漏印等问题。为了避免这种现象出现,只能调大刮刀的下压位置,但是过度的下压还会导致网版损坏或者其他印刷质量等问题。

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(位置模式)


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压力模式



在印刷过程中,刮刀以固定的压力印刷,从理论上可以弥补以上位置模式的不足,即可以在硅片不平整表面进行印刷,又不会在网版起始和结束印刷位置产生过大的相互作用力,避免了位置模式下导致的栅线粗问题。但在实际印刷太阳能电池栅线过程中,普通的丝网印刷机还是很难精确地控制压力。因为,在大批量印刷前还需反复调试至最佳压力,调试过程中刮刀下压力度每次都不一,如果网间距较大,那么刮刀离网框位置较近,网版对刮刀的作用力较大,刮刀不能接触到硅片表面,浆料不能充分地转移到硅片表面;而刮刀走到网版中间位置时,随着网版两边的形变量变大,刮刀就能接触到硅片达到良好印刷,但是整个正面栅线高度将会因网版间距不同导致不均匀。


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(压力模式)

那么通过缩小网间距,实际上是可以解决上面这个问题。但是,通过这样的调整也会带来新的问题。因为网距变小,印刷压力就会增加,很容易导致太阳能电池片碎片。如下图所示,降低网版间距,虽刮刀与硅片完美接触能达到良好的印刷效果,但当刮刀行走到B点时,网版在印刷起始点A处还无法与硅片脱离,很容易造成粘版问题,影响整个印刷质量。

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解决方案



由上可知,压力模式优于位置模式,但还是无法满足太阳能电池片大批量高精度印刷要求。建宇网印高精密厚膜印刷机通过实现:悬浮印刷+网框架升降相结合的印刷技术,改善了压力模式下存在的弊端,确保了太阳能电池片栅线的膜厚均匀性,保证了浆料的脱版效果。同时还可以根据实际生产需求进行快速改装,实现自动化生产线,从而满足大批量印刷的要求,提高生产效率和产品质量


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①悬浮印刷技术
悬浮印刷技术改善了印刷压力难以精确控制的问题,采用专用气缸和精密调压阀调节装置,消除印刷系统自重,在同一行程下,可以精准控制印刷压力阈值,自适应调整前后刮刀压力均匀性,确保印刷压力在整个印刷过程恒定,达到完美的精细化厚膜印刷效果。

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(悬浮印刷系统)

②网框架升降技术

网框架升降技术,可解决印刷完粘版问题。即在印刷过程中,随着刮刀位置的前进,不断抬高网框起始边框,降低网框结束边框,使整个印刷过程中网版相对硅片的脱离角度始终保持一致,保证良好的脱版,避免了张力不均匀和小网间距浆料脱版效果不好的问题。

上所述,通过采用悬浮印刷+网框架升降相结合的印刷技术,建宇网印高精密厚膜印刷机成功解决了太阳能电池片栅线膜厚一致性的问题,为太阳能光伏电池的生产提供了更加高效和可靠的解决方案。这种技术的应用不仅可以提高生产效率,降低生产成本,还可以为太阳能光伏产业的发展注入新的动力。


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