印刷浆料培训剖析

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1、丝网印刷浆料培训 电池工艺部 江苏爱康集团有限责任公司 太阳能电池浆料的技术要求 对上下电极材料技术要求 提高转换效率； 能与硅形成牢固的欧姆接触； 有优良的导电性； 化学稳定性好； 有适宜大规模生产的工艺性； 价格较低。 江苏爱康集团有限责任公司 第一部分 银浆料的组成 银导电浆料的组成如下： 银导电浆料 金属颗粒 无机相 有机相 溶剂 树脂 江苏爱康集团有限责任公司 各成分作用如下： l银粉作为导电功能相，其烧结质量直接影响收集电流的输出；一般 占浆料总量的80%-90% l无机相：主要是玻璃粉，它决定着导电浆料对太阳能电池减反射膜 的穿透能力和电极对硅片的结合力，并且对欧姆接触电阻也有重

2、要作 用，一般占浆料总量的2%-10% l有机溶剂主要包括挥发相溶剂和非挥发相的树脂（主要为酚醛树脂 和环氧树脂）主要起分散和包裹作用，将银粉颗粒均匀地包裹起来， 使得导电银浆不容易产生沉淀和氧化。一般占浆料总量的5%-15% 江苏爱康集团有限责任公司 浆料制作工艺流程 有机树脂溶剂 中间体 金属粉 原料 称量 玻璃粉 搅拌辊轧粘度配方 过滤 包装物理测 试 功能测 试 江苏爱康集团有限责任公司 浆料的物理性质 浆料的物理特性主要包括：固体含量、粘度、触变性 l固体含量指经过烧结，浆料中有机物挥发掉后剩余的固体重量与原浆料重量的比值 固含量=M固体/M浆料*100% M浆料 高温烧结 有机物挥

3、发 M固体 江苏爱康集团有限责任公司 l粘度又称内摩擦，是一层液体对另一层液体作相对移动时所产生的阻力，表征浆料 流动的难易程度。 剪切粘度定义： 速率梯度：=dv/ds 剪切应力：=F/A 粘度：=/ 浆料的物理性质 江苏爱康集团有限责任公司 浆料的物理性质 l触变性 指体系在开始流动时往往需要较大的外力，其原因是必须破坏体系中 原静止状态的结合力，但流动一旦开始，外力就不需要像启动时那么 大，而可以降低到一个较小的值。对于高分子体系来说，这种启动力 的增加消耗在分子链由卷曲逐渐展开的过程中叫做触变性。 对于浆料表现为浆料在静止一定时间后变稠，粘度增大，搅拌后又变 稀，粘度也变小的一种现象。

4、 因此在印刷之前，要充分搅拌浆料，使之恢复常态，然后才能进行印 刷 江苏爱康集团有限责任公司 银粉粒径对导电性能的影响 银粉按照粒径分类：平均粒径（dav）0.1um为纳米银粉， 0.1umdav10um为粗银粉 片状银粉的粒度一般较大，在浆料丝网印刷过程中很难通过网孔，并且在 烧结过程中片状银粉的热收缩率较大，因此太阳能电池银浆一般都选用超细的球形或 类球形银粉。银粉的粒径大小影响银硅接触界面的结构、欧姆接触的质量、太阳能电 池的 （ VOC）和（FF)。颗粒尺寸影响PN结漏电流、接触状况、串联电阻和扩散层的 饱和电流密度。颗粒度超细的银粉由于其表面能很低在温度很低、玻璃粘结剂还没有 融化的

5、情况下就能够相互扩散烧结成致密的银块，不利于银在玻璃相中的溶解，玻璃 相中银的饱和度太小，在随后的冷却过程中只有少量的银析出在硅片表面，造成电池 的串联电阻很大；较大颗粒的银粉，在烧结过程中结块的速度慢，玻璃相中银的溶解 度比较大，冷却时银大量析出在硅片上，较大颗粒的结晶银造成漏电流的增大，严 重 时 甚 至 可 以 穿 透 300nm 左 右 的PN结 .只有和玻璃粉匹配的银粉才有可 能获得较好的电性能。 江苏爱康集团有限责任公司 银粉分散性对导电性能的影响 通常超细银粉在合成、干燥过程中，易于形成团聚体。团聚现象按键 合的形式可分为软团聚和硬团聚。软团聚可以用机械方法打散；而硬团聚难以用

6、机械方法打散。大的团聚体在配制成银浆后，虽经三辊研磨，但细度仍难以减小 ，从而在丝网印刷过程中，难以通过丝网，堵塞丝网，精密的电极和栅线就会形 成断点和断线，这样电池片产生的电流难以有效传输，最终影响了电池的电性能 ，使光电转换效率降低，难以满足高效太阳能电池的要求 一般太阳能电池银浆使用的银粉平均粒径在0.2-3.0 范围，能够较 好协调烧结时间和银溶解量之间的关系，使银金属线与硅半导体形成良好的欧姆 接触。同时，该范围的银粉制成浆料后大小颗粒相互填充，使银膜填充密度增加 ，有利于提高导电性。 江苏爱康集团有限责任公司 银浆用玻璃粉的性能表征主要是玻璃软化温度。玻璃的软化温度通常在 400

7、-600范围内，玻璃的软化温度和软化特征在接触界面起关键的作用。高软化温度的 玻璃粉在银硅界面形成一层较薄的玻璃相，在烧结过程中高软化温度的玻璃粉在蚀刻 氮化硅层和扩散层表面的硅后，存在于玻璃相中的银结晶速度较快，在银硅接触界面 析出了小颗粒的结晶银，使得漏电流减小，开路电压(VOC)增大。如果玻璃粉软化温 度小于 400 ，玻璃粉过早的软化，在液态持续时间长，容易导致发射极击穿，并 且会阻止浆料和硅基片的接触，对导电性能不利；如果软化温度高于600 ，减反射 膜不能很好的被穿透，附着力不好，且不能保证银粉的液相烧结。玻璃粉的粒径应满 足丝网印刷要求，保证浆料的细度，一般在210 ；玻璃粉的用

8、量还影响电池的 电性能和机械性能，一般在 3 左右。 玻璃软化温度对导电性能的影响 江苏爱康集团有限责任公司 有机载体主要由有机溶剂、高分子树脂、触变剂、流平剂、表面活性剂等 组成，它通过物理作用把银粉和无机粘合剂揉合在一起形成导电浆料，并且使导电浆 料具有适用于丝网印刷的粘度、触变性等流变性能。影响丝网印刷精度的因素主要有 浆料粘度、细度、触变性等方面；浆料的细度由所用银粉的粒径、银粉在浆料中的分 散性、玻璃粉的粒径等方面决定，细度好的浆料在印刷过程中不会堵塞网孔，印刷出 的栅线线条均匀、流畅、密实，没有断线、断点。 浆料触变性主要取决于有机载体相的组成，良好的触变性是印刷出清晰电 极条纹的

9、关键。若触变性太强，通过丝网印刷在栅线电极上的浆料还未来得及流平就 定型了，形成一个个 “ 骆驼峰” ，导致电阻大，短路电流小；而触变性太弱，印 刷在电极线上的浆料一直处于流动状态，主要表现为横向流动，造成电极栅线的宽度 大于设计的栅线宽度，且电极高度下降导致高宽比变差，造成短路电流小，电阻大。 有机载体对导电性能的影响 江苏爱康集团有限责任公司 第二部分 铝浆料的组成 铝浆作为一种浆料产品，其也主要由导电相（铝粉）、无机粘结相（玻璃）、有机 相（添加剂、载体）组成。 l铝浆作为太阳能电池的背电极使用，导电铝浆应具备有以下基本特征： l粘度、流平性、触变性要适中稳定且利于印刷； l 烧结后导电

10、性良好 l干燥、烧结后与基材的附着力及综合性能良好； l常温下稳定且易保管。 江苏爱康集团有限责任公司 l铝浆中导电相的铝粉选择是极为苛刻的。因为铝浆的主要性能包括接触电阻小，粘着 力强和老化系数低等，这些要求都受铝粉性能直接影响，另外工艺性能的灰化、铝珠等 现象也与粒径大小直接相关。 l铝粉尺寸分布区间大，则大小颗粒交错排列，易于填充空间，使得导电相的排列紧 密。并且铝粉整体平均尺寸大，其体积相对较大。大体积铝粉颗粒其表面氧化膜较薄 ，更易消除，形成导电网络。 l因此铝浆中使用的铝粉应该选择平均粒度大、含氧量低、尺寸分布区间大，粉体呈 亚球形的铝粉，其颗粒度应9m 铝浆各组分的作用 江苏爱康

11、集团有限责任公司 l无机粘结相是一种超细玻璃粉, 它是由可形成玻璃的各种氧化物经高温熔合, 然后 水淬细化得到。加入超细玻璃粉以后, 可以明显降低烧结峰值温度, 使金属铝粉在经 峰值温度后形成铝膜, 且形成的铝膜表面光滑, 不起灰, 同时膜与硅片有较强的附着 力。 l在硅太阳能电池用铝浆中主要是玻璃粉影响铝浆的膨胀系数, 所以必须保证玻璃的 膨胀系数与晶体硅的膨胀系数相匹配。 l有机载体包括有机高分子聚合物、有机溶剂、有机添加剂等等。它调节了浆料的 流变性, 固体粒子的浸润性, 金属粉料的悬浮性和流动性以及浆料整体的触变性， 决定了印刷质量的优劣。 铝浆各组分的作用 江苏爱康集团有限责任公司

12、当粒径大的铝粉过多时就会出现 表面翘曲，粗糙等现象，填充理论认为如果 大粒径铝粉堆积形成的孔洞不能有效地被填 充，电极中的孔洞数量增加，烧结后接触电 阻大，将导致孔隙率增大和电性能下降；而 粒径小的铝粉过多时又会出现表面灰化、铝 珠等，影响电性能；且粗细铝粉分布适当时 的光电转化效率也最高。 铝粉粒径对浆料性能的影响 铝浆烧结后电镜图 江苏爱康集团有限责任公司 玻璃含量对浆料性能的影响 玻璃粉含量较低时，玻璃熔化液相含 量不足提供驱动力不充分不足以浸润所有的铝粉 ，所以铝粒子之间接触不充分，有的还不能与其 他成分很好的相容，无法形成网络结构，也不能 整齐的排列铺展在硅片上，因此铝粒子之间的紧

13、密度变差，导致方阻较大； 玻璃粉含量较高时，液相含量过多，多 余的玻璃液就会聚集在表面上，产生的团簇越多 ，此时铝粉过多重叠，膜层形成较大空洞，致密 度降低而导致导电网络不规则，使得方阻较大， 电性能较差。 玻璃粉含量对背场方阻的影响 江苏爱康集团有限责任公司 附着力随着玻璃粉含量的增加逐渐增加，当玻璃粉含量较低时，玻璃 粉的融熔态较少，铝粉颗粒不能被充分的浸润，硅片与液相的键合作用不明显 ，使铝层附着力较低。当玻璃粉的含量增加，铝浆烧结后足够的玻璃粉熔融态 可以润湿铝粉使铝粒子重排列，粒子之间靠近更紧密，烧结后的铝层密度增加 ，电极空隙减少。 玻璃与硅片的键合作用加强，有效的将连接铝粒子和硅

14、片连接起来，因此附 着力也有所增加另外，玻璃渗入到铝网状结构中填充空隙时，与铝形成网状 结构的机械连接使其获得具有一定附着强度的膜层。但玻璃含量并不是越多 越好，过多的玻璃含量会使其造成团聚，使得电极可焊接性较差；玻璃的组 分不同或组分含量不同时，所构成玻璃的性能不同，附着强度也会因此不同 玻璃含量对浆料性能的影响 江苏爱康集团有限责任公司 理想的铝浆是固体被有机载体充分地润湿 和分散，固体颗粒稳定的分散在有机载体中。有机 载体含量增加固含量的减少将导致铝浆粘度值降低 ，粘度低将会使铝浆没有很好的触变性，不能很好 的形成膜层；当有机载体含量达到合适值时，浆料 能得最适合的粘度，有机载体将铝粉更好的浸润， 形成最好的致密层，在烘干和烧结后产生气孔相对 较小，能更有效的形成欧姆接触和电流传导，达到 更高的转换效率。有机载体含量较小时，铝浆粘度 过大，固体颗粒不能被均匀的分散，出现铝粉之间 的团聚现象，烧结后表层出现灰化和脱落等现象， 影响电池的光电转化效率 有机载体含量对浆料性能的影响 江苏爱康集团有限责任公司 Thank youThank you