丝网印刷是太阳能制造的重要工艺, 和PECVD制减反膜,下一工艺主要是形成良好的电极接触,而这正是通过丝网印刷和烧结两道工艺共同完成的。
丝网印刷本身是一项传统的工业化工艺技术,自从七十年代就得到了广泛的应用。由于其对设备要求低,且在生产成本的降低中有着明显的优势,因此该技术也广泛地应用于太阳电池的生产中。其次,采用丝网印刷工艺可使太阳能电池的参数得到明显的改善。
丝网印刷由五大要素构成,即丝网、刮刀、油墨、工作台。丝网印刷基本原理是:利用丝网图形部分网孔透油墨,非图文部分网孔不透油墨的基本原理进行印刷。印刷时在丝网一端倒入油墨,用刮刀在丝网的油墨部位施加一定压力,同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于油墨作用而使印迹固着在一定范围之内,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,由于丝网与承印物之间保持一定的间隙,使得印刷时的丝网通过自身的张力而产生对刮板的反作用力,这个反作用力称为回弹力。由于回弹力的作用,丝网的其他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,工作台返回到上料位置,至此为一个印刷行程。丝网印刷过程中要求控制流体的运动,印刷前,丝网上的浆料因黏度较大不会自行流动而漏过丝网;印刷时,刮板把油墨压入网孔,在刮板及丝网的作用下,浆料受到很大的切应力而黏度迅速下降才能流过网孔,从而与基板接触。
一、丝网印刷设备的操作过程
1.刮板平行度
(1)单动状态下,将平台送入里侧,印刷头运动到平台上方。
(2)松开汽缸锁母,升降旋钮,接近平台位置时,肉眼观察刮条与平台的平行度。
(3)调整平行度时,先将锁紧手柄松开,通过调整旋钮调整刮板与平台的平行度。
(4)调整完毕后,锁紧手柄。
2.调整网板高度(必要时)
(1)板架水平放置,印刷头运动到里侧,工作台运动到里侧。
(2)使机器处于开通状态。
(3)松开前面两支撑轴上的把手,使支撑轴处于自由状态。
(4)扳动板架上升/板架下降按钮,同时观察后面两侧百分表。
(5)调整结束后,锁紧支撑轴上的把手。
3.对网板
( 1)将板架前挂钩打开,按“板架翻转”按钮,将印刷头轻轻抬起。
(2)左右调整:松开网板架前两锁紧手柄,调整右侧旋钮,对照百分表,可调整左右位置,调整后锁紧手柄。
(3)前后调整:松开网板架前两锁紧手柄,同时调整板架前方两旋钮,对照百分表,可调整前后位置,调整后锁紧手柄。
(4)角度调整:松开网板架前两锁紧手柄,分表调整板架前方两旋钮(也可同时调整),对照百分表,可调角度,调整后锁紧手柄。
4.调整印刷压力
(1)将操作面板上自动/单动开关扳到单动。
(2)将平台运动到里侧,印刷头运动到平台上方。
(3)将纸片放置于平台上方,使印刷头下降。
(4)松开汽缸锁母,调整刮板上升/下降旋钮,需一定拉力才能将纸片拉出时即可,锁紧汽缸锁母。
二、丝网印刷设备的安全规范
1.进入车间须穿戴好净化服、帽子、戴好口罩、手套,头发长的要将其放入帽子或衣服中。
2.净化服至少要每两周清洗一次,工鞋也要定期刷洗,定期进行检查。
3.接班班组须提前20分钟到达厂房,负责生产线的卫生工作,包括打扫地面,清理垃圾桶,擦洗浆料搅拌平台,擦网带,清理碎片等。
4.硅片要轻拿轻放。
5.要求在丝网印刷接触硅片及网板时生产人员须更换干净的手套。尽量避免不同印刷工序之间的操作人员串岗,避免交叉污染。如必要,必须更换干净的手套。
6.平台上的小孔要定期疏通。
7.平台上黏有浆料时,需用蘸有酒精的无尘布擦拭干净;然后将干净的无尘布放于其上,打开连续吸附,并重复几次后方可正常印刷。
8.每次更换网板、网板位置、印刷压力以及刮板平行度要重新调整。
9.各个工序应及时填写碎片统计表;原则上,硅片破碎如果会影响下一工序的印刷,此硅片当作碎片处理。如不影响下一工序的印刷,本工序不必将其记入碎片。
10.印刷过程中硅片破碎时,应用将网板底部及平台都擦拭干净。
11.印刷放片于平台时,尽量一次放置到位,不要将硅片在平台上摩擦。
12.背电极印刷时,操作人员必须检查流入硅片是否有破损,数目是否与工艺卡一致,一旦发现问题,及时通知领班,并登记在工艺卡上。
13.一旦背电极有漏印现象发生,应立即停止印刷,并查找原因(浆料太少、网孔堵塞)。
14.铝背场印刷时,要定期地刮网板上的浆料,一般以印一盒为准,当然网板上的浆料少时,更要勤刮;不要等到硅片印刷出现缺陷时才刮。
15.铝背场烘干接片时,要求用“拇指接触背场,其他四指接触正面”的方式进行插片或接片工作,避免交叉污染。
16.接片人员不能穿戴棉手套接片,只需使用PVC手套或PE手套接片。
17.正电极印刷时,应经常性的用无尘布轻擦网板底部,避免栅线过粗。
18.取用硅片方式与铝背场烘干接片相同,要求只用拇指接触背场。
19.注意印刷方向,正电极主栅线要与背电极方向一致。
三、丝网印刷设备的发展方向
全自动丝网印刷机、自动分检机和平板式PECVD等3种设备在近期内需完全依赖进口,但相应国产设备推出的日子已为期不远。全自动多印刷头产品正在研发中,关键技术已取得突破,整机进入市场且被用户接受需一段时间,手动和半自动产品无法进入主流大生产线。
目前国内制造的主要是手动和半自动光伏丝网印刷机,全自动丝网印刷机技术尚不成熟,丝网印刷机全自动化是必然的。另外,先进的丝网印刷的模板采用镍板激光刻槽制成,以保证模板的耐久和栅格的精度。一般丝网印刷的正面电极对光线有7%左右的遮挡,采用先进的模板印刷工艺可以减少对光的遮挡,同时接触电阻又有一定程度的降低,制造出的电池效率也会有所提高。