无网结网版在晶硅太阳能电池中的应用

摘要:随着光伏市场的变化,光伏企业为赢得生存不得不进行技术改革,本文从网版制作到网版参数对印刷的影响方面,通过常规网版和无网结网版的实验对比,发现无网结网版可印刷出较理想的印刷线型,以及具有良好的电性能参数。
Admin     2017-5-9 16:15:11


摘要:随着光伏市场的变化,光伏企业为赢得生存不得不进行技术改革,本文从网版制作到网版参数对印刷的影响方面,通过常规网版和无网结网版的实验对比,发现无网结网版可印刷出较理想的印刷线型,以及具有良好的电性能参数。


1.引言

  太阳能电池组件是新能源产业中重要的产品之一。但随着630抢装之后,国家补贴下降,组件售价急剧下跌,出现市场倒逼光伏行业必须做出技术改革的局面,光伏生产厂家降本提效迫在眉睫,如目前市场上兴起了黑硅技术,PERC技术,N型电池技术,以及双玻组件研究推广,但以上工艺改进均离不开金属化处理,而金属化普遍采用丝网印刷的方式,因为丝网印刷技术工艺成熟,工艺简单且精度容易控制。但常规网版同时存在印刷线型均匀性差,对追求高效率下更高更窄的线型已到瓶颈,而二次印刷技术的对准和成本控制问题以及效率提升又无法令更多的客户满意。因此无网结网版应运而生,无网结网版只需网版厂家对制版工艺稍做调整,不需要增加设备,便能得到良好的印刷线型,不但消除了线型高低不平的现象,而且可以满足客户线宽做窄的需求,进一步减少遮光面积[1],对产线工艺优化和效率的提升起到至关重要的作用。

2.实验原理

  实验采用常规P型单晶生产线进行实验,生产工艺流程为:制绒→扩散→去PSG→PECVD→丝网印刷→烧结→分选

  实验选取160mm×160mm单晶硅片,厚度为200μm电阻率为1-3Ω.㎝同批次硅片400片,首先通过碱制绒在硅片两面形成随机的金字塔结构,然后进入下一工序用三氯氧磷扩散形成PN结,通过化学药液进行背面抛光并去掉边缘玻璃层,然后用镀膜设备制备表面氮化硅膜,最后将400片随机分成两组各200片,选用同一条印刷线分别更换无网结网版和常规网版进行印刷,再经同一台烧结炉和测试仪进行烧结测试。

  2.1丝网重要参数介绍与影响

  线经(μm)、网孔宽度(μm)不锈钢丝网最基本最重要的特征参数[2]就是线经(d)和网孔宽度(W),如图1,其他参数基本上由它们衍生出来。

  丝网目数:丝网目数指的是每平方厘米(cm2)丝网所具有的网孔数目。目数一般可以说明丝网的丝与丝之间的密疏程度。目数越高丝网越密,网孔越小。反之,目数越低丝网越稀疏,网孔越大。网孔越小,油墨通过性越差,网孔越大,油墨通过性就越好。

  丝网开口率:丝网开口率亦称丝网通孔率、有效筛滤面积,网孔面积百分率等,即单位面积的丝网内,网孔面积所占的百分率。参考前图所示,开口率可以下式计算:开口率=(a×b)/(C×D)×100%

  式中:a×b—网孔面积;C×D—丝网面积过墨量[3]:在实际印刷中,通过丝网的油墨量受丝网的材质、性能、规格,油墨的粘度及其它成分,承印物的种类,刮板的硬度、压力、速度,以及版与承印物的间隙等多种条件影响。

  2.2无网结丝网制作

  无网结网版避开丝网经线与纬线交叉点对过墨量的影响,如图2,在第一步加网角度将常规的22.5°或45°变成了90°,如图3,在不需要增加任何设备的前提下,大大改善了网版的印刷性能,增加了过墨量,但无网结网版必须使用低目数网布且需要大量人力对准和90°张网易变性的难点。但随着技术发展进步,定制网布技术的出现将有效的避免以上问题。无网结网版制作工艺流程如下:感光浆配制已绷网——脱脂——烘干——涂膜——烘干——曝光——显影——烘干——修版——最后曝光——封网

  图3无网结网版与常规网版网结示意图

3.结果与讨论

  1.无网结网版与常规网版对电池电性能参数对比,如表一所示:

  从表中明显可以看出,采用无网结网版印刷的Uoc、Isc、FF均高于常规网版,因而效率较常规网版有0.13%的提高。

  2.无网结丝网印刷栅线线型较常规网版饱满充实,拓宽小且高低起伏小,印刷线型如图4所示:

  3.相同线宽同条件印刷下,无网结网版线高的平整性和连续性均好于常规网版,网版高宽对比如图5所示:

  通过网版印刷电性能参数,线型,高宽对比,发现无网结网版明显优于常规网版,不改变网版使用条件,实现了30um以下线宽印刷,印刷后线条平整度及线型更好,通过高宽比提升及线型优化,电池片短路电流得到较大提升,故对晶硅电池效率的贡献显而易见。同时各浆料厂商也针对无网结网版积极推出了匹配的浆料,效率提升将在0.15%以上。

4.结论

  为了减少栅线对太阳能电池板的遮挡,提高电池板的转换率以及降低电池板栅线串联电阻,印刷的银浆宽度应尽量小,厚度尽量大。无网结网版改善了传统丝网版在印刷过程中,待印刷区域与硅片接触要求紧密的问题,从而能更好的控制浆料的拓宽,保持线条的平直性。且无网结网版匹配浆料能获得更好的电性能参数,故无网结网版在晶硅电池中的应用和发展将大势所趋。

  参考文献

  [1]范圣凯;晶体硅太阳能电池丝印工艺优化与新工艺探索研究[D].电子科技大学;2012年.

  [2]牛源;卞宝安;杨健;陈如龙;鲁科;严婷婷;李果华;网版参数对单晶硅太阳电池栅线印刷的影响[J].半导体技术;2012年12期.

  [3]李俊锋;丝网印刷油墨传递模型研究及参数优化[D].江南大学;2013年.




摘要:随着光伏市场的变化,光伏企业为赢得生存不得不进行技术改革,本文从网版制作到网版参数对印刷的影响方面,通过常规网版和无网结网版的实验对比,发现无网结网版可印刷出较理想的印刷线型,以及具有良好的电性能参数。


1.引言

  太阳能电池组件是新能源产业中重要的产品之一。但随着630抢装之后,国家补贴下降,组件售价急剧下跌,出现市场倒逼光伏行业必须做出技术改革的局面,光伏生产厂家降本提效迫在眉睫,如目前市场上兴起了黑硅技术,PERC技术,N型电池技术,以及双玻组件研究推广,但以上工艺改进均离不开金属化处理,而金属化普遍采用丝网印刷的方式,因为丝网印刷技术工艺成熟,工艺简单且精度容易控制。但常规网版同时存在印刷线型均匀性差,对追求高效率下更高更窄的线型已到瓶颈,而二次印刷技术的对准和成本控制问题以及效率提升又无法令更多的客户满意。因此无网结网版应运而生,无网结网版只需网版厂家对制版工艺稍做调整,不需要增加设备,便能得到良好的印刷线型,不但消除了线型高低不平的现象,而且可以满足客户线宽做窄的需求,进一步减少遮光面积[1],对产线工艺优化和效率的提升起到至关重要的作用。

2.实验原理

  实验采用常规P型单晶生产线进行实验,生产工艺流程为:制绒→扩散→去PSG→PECVD→丝网印刷→烧结→分选

  实验选取160mm×160mm单晶硅片,厚度为200μm电阻率为1-3Ω.㎝同批次硅片400片,首先通过碱制绒在硅片两面形成随机的金字塔结构,然后进入下一工序用三氯氧磷扩散形成PN结,通过化学药液进行背面抛光并去掉边缘玻璃层,然后用镀膜设备制备表面氮化硅膜,最后将400片随机分成两组各200片,选用同一条印刷线分别更换无网结网版和常规网版进行印刷,再经同一台烧结炉和测试仪进行烧结测试。

  2.1丝网重要参数介绍与影响

  线经(μm)、网孔宽度(μm)不锈钢丝网最基本最重要的特征参数[2]就是线经(d)和网孔宽度(W),如图1,其他参数基本上由它们衍生出来。

  丝网目数:丝网目数指的是每平方厘米(cm2)丝网所具有的网孔数目。目数一般可以说明丝网的丝与丝之间的密疏程度。目数越高丝网越密,网孔越小。反之,目数越低丝网越稀疏,网孔越大。网孔越小,油墨通过性越差,网孔越大,油墨通过性就越好。

  丝网开口率:丝网开口率亦称丝网通孔率、有效筛滤面积,网孔面积百分率等,即单位面积的丝网内,网孔面积所占的百分率。参考前图所示,开口率可以下式计算:开口率=(a×b)/(C×D)×100%

  式中:a×b—网孔面积;C×D—丝网面积过墨量[3]:在实际印刷中,通过丝网的油墨量受丝网的材质、性能、规格,油墨的粘度及其它成分,承印物的种类,刮板的硬度、压力、速度,以及版与承印物的间隙等多种条件影响。

  2.2无网结丝网制作

  无网结网版避开丝网经线与纬线交叉点对过墨量的影响,如图2,在第一步加网角度将常规的22.5°或45°变成了90°,如图3,在不需要增加任何设备的前提下,大大改善了网版的印刷性能,增加了过墨量,但无网结网版必须使用低目数网布且需要大量人力对准和90°张网易变性的难点。但随着技术发展进步,定制网布技术的出现将有效的避免以上问题。无网结网版制作工艺流程如下:感光浆配制已绷网——脱脂——烘干——涂膜——烘干——曝光——显影——烘干——修版——最后曝光——封网

  图3无网结网版与常规网版网结示意图

3.结果与讨论

  1.无网结网版与常规网版对电池电性能参数对比,如表一所示:

  从表中明显可以看出,采用无网结网版印刷的Uoc、Isc、FF均高于常规网版,因而效率较常规网版有0.13%的提高。

  2.无网结丝网印刷栅线线型较常规网版饱满充实,拓宽小且高低起伏小,印刷线型如图4所示:

  3.相同线宽同条件印刷下,无网结网版线高的平整性和连续性均好于常规网版,网版高宽对比如图5所示:

  通过网版印刷电性能参数,线型,高宽对比,发现无网结网版明显优于常规网版,不改变网版使用条件,实现了30um以下线宽印刷,印刷后线条平整度及线型更好,通过高宽比提升及线型优化,电池片短路电流得到较大提升,故对晶硅电池效率的贡献显而易见。同时各浆料厂商也针对无网结网版积极推出了匹配的浆料,效率提升将在0.15%以上。

4.结论

  为了减少栅线对太阳能电池板的遮挡,提高电池板的转换率以及降低电池板栅线串联电阻,印刷的银浆宽度应尽量小,厚度尽量大。无网结网版改善了传统丝网版在印刷过程中,待印刷区域与硅片接触要求紧密的问题,从而能更好的控制浆料的拓宽,保持线条的平直性。且无网结网版匹配浆料能获得更好的电性能参数,故无网结网版在晶硅电池中的应用和发展将大势所趋。

  参考文献

  [1]范圣凯;晶体硅太阳能电池丝印工艺优化与新工艺探索研究[D].电子科技大学;2012年.

  [2]牛源;卞宝安;杨健;陈如龙;鲁科;严婷婷;李果华;网版参数对单晶硅太阳电池栅线印刷的影响[J].半导体技术;2012年12期.

  [3]李俊锋;丝网印刷油墨传递模型研究及参数优化[D].江南大学;2013年.



 

 

 

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