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1、学习报 告 丝丝网印刷的定义义 利用丝网图形部分网孔透浆料 非图文部分网孔不透浆料 的基本原理进行印刷 印刷时在丝网一端倒入浆料 用刮 刀在丝网的浆料部位施加一定压力 同时朝丝网另一端移 动 浆料在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压 到基片 上 印刷过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触 接触线随刮刀移动而移动 而丝网其它部分与承印物为脱 离状态 保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物 当刮板 刮过整个印刷区域后抬起 同时丝 网也脱离基片 并通过 回墨刀将浆料轻刮回初始位置 工作台返回到上料位置 至此为完整 的一个印刷行程 丝丝网印刷的五个要素 丝网印刷由五大要素构成 即丝网 刮刀 浆料 工 作
2、台以及基片 刮刀 刮刀的作用是将浆料以一定的速度和角度将浆料压 入丝网的漏孔中 刮刀在印刷时对丝 网保持一定的 压力 刃口压强在10 15N cm之间 刮板压力过 大容易使丝网发生变形 印刷后的图形与丝网的图 形不一致 也加剧刮刀和丝网的磨损 刮板压力过 小会在印刷后的丝网上存在残留浆料 刮刀和回墨刀的拆装 1 刮刀 回墨刀和螺丝 2 刮刀螺丝向外 面向自己 3 将刮刀的孔对准刮刀轴 平 行方向推入 4 装上螺丝时 注意垫片方 向 1 2 3 4 回墨刀 回墨刀螺丝 刮刀 刮刀螺丝 刮刀和回墨刀的拆装 1 将刮刀固定螺丝锁上 2 将回墨刀固定螺丝先 锁至一半 3 将回墨刀开口朝右方 向装上 4
3、 将螺丝向右锁上 1 2 3 4 丝丝网印刷 浆浆料 浆料是由功能组份 粘结组份和有机载体组成的一 种流体 功能组份一般为贵金属或贵金属的混合物 载体是聚合物在有机溶剂中的溶液 功能组份决 定了成膜后的电性能和机械性能 载体决定了厚膜 的工艺特性 是印刷膜和干燥膜的临时粘结剂 功 能组份和粘结组份一般为粉末状 在载体中进行充 分搅拌和分散后形成膏状的厚膜浆料 烧结后的厚 膜导体是由金属与粘结组份组成 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 丝丝网印刷 网版 网版是由
4、不锈钢织 成不同网目大小的网纱及涂在网纱 上的乳胶装在网框架组成 网版图样设计 开孔处则 将乳胶去除 刮刀刷过网纱时可将施放在网版上的浆 料透过图样 开孔处印在基材上 主要决定印刷厚度为 乳胶厚度 丝网印刷时根据不同的网版张张力 乳胶厚 度 刮刀下压压力量 刮刀速度 刮刀下刀及离刀迟迟滞 时间时间 等等参数可得到不同的印刷厚度 此外 浆浆料的 粘滞性 基材表面的亲亲疏水性 烘干温度时间时间 都会影 响到印刷的高度及深度 丝丝网印刷流程 一般电电池片结结构 银电银电 极 作用 输出电流 电极就是与电池p n结两端形成紧密欧姆接触的导 电材料 与p型区接触的电极是电流输出的正极 与n型区接触的电极
5、是电流输出的负负极 耐高温烧结 良好的导电性能及附着力 以及贵金 属成本等因素 决定了用银而不是其他贵金属 正面电极由两部分构成 主栅线是直接接到电池外 部引线的较粗部分 副栅线则 是为了将电流收集起 来传递到主线去的较细部分 制作成窄细的栅线状 以克服扩散层的电阻 电极图形 例如电极的形状 宽度和密度等 对于太阳电池转换效率影响较大 银电银电 极 电电极材料的选择选择 l能与硅形成牢固的接触 l这种接触应是欧姆接触 接触电阻小 l有优良的导电性 l纯度适当 l化学稳定性好 银银的特性 l熔点 961 78 电阻率 1 586 10 8 m 20 l银的特征氧化数为 1 其活动性比铜差 常温下
6、 甚至加热时也不与水和空气中的氧作用 l有很好的柔韧性和延展性 是导电性和导热性最好 的金属 银电银电 极 正面电极因为要减少电极遮光面积 所以使用导电 性能良好的银浆 因为先前的减反射膜已经形成正 面的电性绝缘 所以银浆一般掺有含铅的硼酸玻璃 粉 PbO B2O3 SiO glass frit 在高温烧结时 玻 璃粉硼酸成分与氮化硅反应并刻蚀穿透氮化硅薄膜 此时银可以渗入其下方并与硅形成此种局部区域 性的电性接触 铅的作用是银 铅 硅共熔而降低银 的熔点 银银与硅形成欧姆接触 有机物挥发 玻璃料在减反射膜表面聚集 玻璃料腐蚀穿过减反射膜 玻璃料通过与Si发生氧化还原反应产生腐蚀坑 PbO S
7、i Pb SiO2 Ag晶粒在冷却过程中于腐蚀坑处结晶 u 由于玻璃料对对Si表面腐蚀蚀具有各向异性 导导致在 Si表面形成了倒三角形的腐蚀蚀坑 因此Ag晶粒在腐 蚀蚀坑处结处结 晶时时与Si表面接触的一侧侧呈倒金字塔状 而与玻璃料接触的一侧则侧则 成圆圆形 银银晶粒的析出机理 1 与PbO和Si发生的氧化还原反应类似 玻璃料 中的Ag2O与Si发生如下反应 Ag2O Si Ag SiO2 2 Ag和被腐蚀的Si 同时融入玻璃料中 冷却时 玻璃料中多余的Si外延生长在基体上 Ag晶粒则 在Si表面随机生长 3 在烧结过 程中通过氧化还原反应被还原出的 金属Pb呈液态 当液态铅与银相遇时 根据P
8、b Ag 相图银粒子融入铅中形成 Pb Ag相 Pb Ag熔体腐 蚀Si的晶面 冷却过程中 Pb和Ag发生分离 Ag在晶面上结晶 形成倒金字塔形 铝铝背场场 1 背铝作为背电场能够阻挡电子的移动 减小了表 面的复合率 有利于载流子的吸收 2 减少光穿透硅片 增强对长波的吸收 3 Al吸杂 形成重掺杂 提高少子寿命 4 铝的导电性能良好 金属电阻小 而且铝的熔点 相对其他的合适金属来说熔点低 有利于烧结 5 在烧结时 p type的铝掺杂 渗入形成使原本掺杂硼 的p type Si形成一层数微米厚的p type Si作为背场 以降低背表面复合速度来提高电池的开路电压 Voc 6 因为硅片吸收系数
9、差 当厚度变薄时衬底对入射 光的吸收减少 此时背场的存在对可以抵达硅片深 度较深的长波长光吸收有帮助 所以短路电流密度 Jsc的影响就更明显 7 p和p 的能阶差也可以提升Voc p 可以形成低电 阻的欧姆接触所以填充因子FF也可改善 铝铝背场场 对铝浆对铝浆 的技术术要求 l形成铝背p p 结 提高开路电压 l形成硅铝合金对硅片进行有效地吸杂 提高效率 l能与硅形成牢固的欧姆接触 l有优良的导电性 l化学稳定性好 l有适宜大规模生产的工艺性 l价格较低 铝铝的特性 l熔点 660 37 具有良好的导热性 导电性和延 展性 l在空气中其表面会形成一层致密的氧化膜 使之不 能与氧 水继续作用 l
10、铝板对光的反射性能也很好 铝铝背场场的形成 1 将铝浆印刷在硅的表面 2 将沉积好的硅片放进峰值温度超过577 铝硅合 金共熔温度 的链式烧结炉里进行烧结 3 当温度低于577 时 铝硅不发生作用 当温度升 到共晶温度577 时 在交界面处 铝原子和硅原子 相互扩散 随着时间的增加和温度的升高 硅铝熔 化速度加快 最后整个界面变成铝硅熔体 在交界 面处形成组成为11 3 硅原子和88 7 铝原子的熔 液 印刷品质质 浆料本身的性质对产 品有很大的影响 l 1 因为材料热膨胀系数的差异 浆料成分的不同也会造成 太阳能电池的翘弯问题 l 2 烧结 后浆料的附着性也是一个问题 要通过拉力测试 l 3
11、 背场有铝球形成 原因 硅片表面织构化过程时造成表面高低差过大 干燥时间 太短 在烧结时铝颗 粒间相互融溶而使颗粒间距缩短 工艺艺参数对对印刷的影响 参数影响 刮刀压力 pressure 刮刀压力越小 填入网孔的墨量就越多 印刷速度 speed 湿重在某一速度下达到最大值 低于此速度 速 度增大湿重增大 高于此值 速度增大湿重较小 印刷高度 down stop down stop值越大 湿重越小 丝网间距 snap off 丝网间距增大 油墨的转移量也增大 但随着刮 刀压力的增加 丝网间距对油墨转移量影响趋小 刮刀截面对刮刀的截面形状来说 刮刀边越锐利 线接触 越细 出墨量就越大 边越圆 出墨
12、量就越少 软软件 主要分Cycle Print Operator等界面 非印刷相关的硬件参数 印刷参数 常用操作界面 软软件控制参数意义义 Enable Magazine Loader 机器运行时从承载盒中吸取硅片 Enable Printing选项不勾选时 印刷过程被跳过 Enable Flip Over 不勾选时 翻转器不工作 Enable Load Breakage Wafer 不勾选时 翻转器不检查是否硅片破损 Enable Oven Heating 允许炉子加热 Enable Unload Oven 炉子只出硅片而不进硅片 Enable Bypass Oven 硅片在行走擘上直接进入
13、下一工序 Dispenser 设置自动添加浆料的频率 Enable Wafer Alignment 允许在印刷之前通过摄像来校准硅片 Enable Screen Alignment 对网板上的基准标记进行定位 Check Breakage Before 检查硅片在印刷前是否破碎 Paper Change 印刷次数达到设置的数字时 机器停运行 Single Nest 强制机器只在设定的那个台面上印刷 印刷参数 PRINTING Alternate squeegee 单程印刷 刮刀向前运动印刷一 片片子 向后返回印刷下一片 Double squeegee 两次印刷 对 每一块片子向前印刷一次 再向
14、后印刷一次 Squeegee and Flood 印刷后回料 常用 Flood and squeegee 回料后印刷 SCREEN Snap off 网版间距印刷时电池到网板的距离 Park 网版停止位置 印刷完成后电池到网板的距离 Speed upward 网 板上升速度 QUEEGEE Down stop 刮板高度 这是印刷时刮刀的 位置 Park 刮板的停止位置 印刷和回墨完成后 印刷头的停止位 置 Pressure 刮刀压力 ADVANCEMENT Position1 刮刀起始位置 Position2 印刷后的返 回位置 Position3 印刷后停止位置 Position4 印刷后开
15、始返回 时位置 机器印刷时括刀后退的开始位置 FLOOD SUEEGEE Printing speed 印刷速度 Flood speed 回料 速度 X Y Theta piece offsets 网板位置在三个方向上偏移量 印刷参数 Snap off 网版间距印刷时电 池到网板的距离 这个参数关系到Z向电机的运 动 因为向下是正向 所以这个参数是一个负数 丝网间距的零点由压力传 感器来决定 每次照点时会进行一次零点的寻找 丝网间距的调节规 律是设 置值越大 透墨量越高 当到达一定高度时 油墨无法触及承印物表面时就会 造成印刷不全或无法印刷 设置值越小 透墨量越低 当低到一定高度时 硅 片无法
16、在设定的脱离速度和真空的带动 下脱离网版而粘黏在网版上就是粘片 Park 网版停止位置 印刷完成后电池到网板的距离 这个参数也是个负数 此值设 定偏低时会造成网版在印刷完成后由于位置较低而刮花印刷图形 Speed upward 网板上升速度 这是Z向电机在印刷完成后从印刷位置向上移 动至停止位置的速度 此值设 定过慢时 会使硅片来不及脱离网版而造成粘 片 QUEEGEE Down stop 刮刀高度 这是印刷时刮刀的位置 这个参数的零 点以网版承载浆 料的一面为准 由于丝网间距和刮板高度为两个不同的电机 进行控制 所以他们并不与snape off相关联 如果操作人员改变了snap off 一定要同步修改这个参数 但一般在压力模式下 此值变 更的意义不大 Park 刮刀的停止位置 印刷和回墨完成后 印刷头的停止位置 Pressure 刮刀压力 印刷时括刀下降到Down stop位置 这个位置的参数必 须设 置得比电池稍低 0 3 0 4mm应该 足够了 这样实际 的压力 左边显 示 的数值 才能达到设置值 单位是牛顿 在压力模式下 印刷压力越大 瞬 时刮刀下降的位置就会越低 很可能会远超
