丝网印刷电极生产.ppt

任务1、认识硅片的丝网印刷,1、掌握制备电极的方法 2、掌握丝网印刷的工艺流程 3、知道烧结的作用,1.晶体硅太阳电池片的电极,正面电极（负电极）,背面电极（正电极）,正面电极 主栅线,正面电极 子栅线,2、电极制作的方法,1、真空蒸镀法 2、化学镀镍法 3、丝网印刷法,丝网印刷主要目的：在形成pn结和镀膜后的硅片的两面印刷正负电极和背场。 印刷基本的要求是保证印刷图形的完整和对称，印迹饱满。 烧结的目的：在高温下让印刷的浆料中的有机物挥发，同时让电极和硅片实现欧姆接触，并具有牢固的电极附着力与良好的可焊性，从而使由于光照产生的载流子被顺利的导出，实现太阳电池的光电转化。,印刷烧结目的,丝网印刷概念,把带有图案的模版附着于丝网上进行印刷 通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成 承印物直接放在带有模版的丝网下面，浆料在刮刀的挤压下穿过丝网间的网孔 只有图像部分能穿过，印刷到承印物上,丝网印刷步骤,A 加入浆料 B 刮刀施加压力朝丝网另一端移动 C 丝网与承印物之间保持一定的间隙 D 浆料从网孔中挤压到基片上 E 丝网张力而产生反作用力-回弹力 F 丝网与基片只呈移动式线接触 G 刮板抬起，丝网脱离基片 H 工作台返回到上料位置，完成一 个印刷行程,印刷车间岗位：接片，背电极印刷和烘干， AL(铝）背场印刷和烘干，正栅印刷和烘干，烧结。 印刷工艺：印刷和烧结工艺的作用是制作太阳能电池的正负两个电极，AL背场除收集电流外，还有对光的反射作用，进一步提高对入射光的利用率。,背电极,背电场,正电极,网版,丝网网版调整参考,Snap-off (网版间距) Park (网版正常停止位置) （-3000）m Speed upward (网版向上运动速度) （35）mm/s 在保证印刷质量的前提下,网版间距越小越好 一般为（-900 -1300）m 太小易粘版或模糊不清,过大易印刷不良和损坏网版 印第二道时可适当加大间距,丝网刮条调整参考,Down-stop (刮条深度) Park (刮条正常停止位置) （5000）m Pressure (印刷压力) （5070）N 在保证印刷质量的前提下,刮条下降深度和压力越小越好 刮条深度一般为 (-900 -1300)m 刮条下降过深或压力过大,易碎片和损坏网版 刮条下降深度不够或压力太小易印刷不良或粘版,一号印刷机,一号印刷机是印刷背极的设备，它主要是在硅片的背面用银浆印刷上背极， 再经过烘干炉烘干后将硅片送入下道工序,背面电极印刷（正极） 作用： （1）与硅片表面和背场铝形成良好的欧姆接触,形成较低的接触电阻； （2）良好的可焊性，与镀锡带形成良好的接触，对外输出电流 。 所用浆料：Ag/Al浆,第一道印刷,所谓欧姆接触，是指金属与半导体的接触，而其接触面的电 阻远小于半导体本身的电阻。,1 号 烘 箱：干燥硅片，保障下步印刷时已印刷的背电极免遭破坏。,二号印刷机,二号印刷机主要是在硅片上通过铝浆的印刷形成背场，再通过烘干炉烘干后将硅片送入下道工序。,背电场印刷 作用： （1）收集背部载流子，传送到背电极 （2）形成BSF，在硅片背面形成p+层可以减少金属与硅交界处的少子复合，从而提高开路电压和增加短路电流。 所用浆料：Al浆,第二道印刷,2 号 烘 箱：保障正电极印刷时背电场免遭破坏。,三号印刷机是在硅片的表面用银浆印上正栅，在此工序我们必须特别要注意断栅的发生。,三号印刷机,正面电极印刷（负电极） 作用： （1)收集载流子，对外输出光生电流 (2)减少遮光面积，最大面积实现光电转换。 所用浆料：Ag浆,第三道印刷,背电极印刷图案的设计,方案1 缺点：焊条为长条状，浪费了Ag/Al浆 优点：一旦出现碎片后，可以顺利的划成碎片 方案2 优点：可以大大节省Ag/Al浆，降低成本 缺点：一旦出现碎片后，断成小片，利用率大大降低 总结： 尽量减少铝浆与银铝浆的重叠部分，在显微镜下观察两者重 叠部分严重黑，即大量的有机溶剂没有充分挥发，这样就严重影 响电池效率和填充因子。,设计理念： 降低背面载流子复合，控制电池烧结后弯曲度。 厚度控制： 太薄：与硅形成熔融区域而被消耗，较低的横向电导率。 太厚：烧结时不能完全去除有机物；浪费浆料；引起弓片。,背电场印刷图案的设计,设计理念： 提高电流的收集效率、低金属栅线电阻、低接触电阻、低遮光面积。,正面电极印刷图案的设计,图案到电池边缘的距离L 主栅线的距离C 细栅线的宽度W 细栅线的条数N 主栅线的形状 栅线的封闭性,正面电极工艺要求 栅线高宽要求： 尽可能大的高宽比 目的： 较小的宽度，减小遮光面积。较大的高度，增大的栅线横截面。 意义： 减少由于栅线遮光造成的电池功率失，同时较大栅线横截面可以降低栅线的体电阻从而降低由栅线电阻引起的功率损失。,正面电极印刷图案的设计,21,烧结炉,烧结炉分两个部分： 1、烘干：将在三号机印刷号的正栅烘干，在它的外侧有一个显示器，可以直观的观察到烧结炉里面各部分温度； 2、烧结：将印刷的整个硅片烧结成一个成品电池片，之前烘干并不能使各种浆料与硅片形成共晶体。,烧结曲线,较低温度（200左右）将金属浆料中的有机物挥发。 较高温度（350左右) 将有机物燃烧。 高温快烧（900左右）浆料穿透SiNx层与硅片形成良好的欧姆接触。,相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF的变化。 铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。 背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外线的响应。,烧结对电池片的影响,最优的电性能参数 烧结后硅片氮化硅表面颜色均匀,无玷污 背场无铝珠 电池最大弯曲度要求 烧结温度的控制 温度过低导致烧结不足串联电阻过大 温度过高导致烧穿并联电阻过小,烧结工艺控制要求,印刷烧结车间布局及工艺流程,工作台,印刷,烘干,印刷,烘干,印刷,烘干,工作台,工作台,烧结,测试分选,传递窗,工作台,测试台,丝网生产线,丝网印刷车间相关图片,上料台,28,丝印台和传感器,硅片装载盒与上料器,传送臂,机械抓手,30,烘箱,印刷区,印刷头,使用浆料,回墨刀,印刷后回墨,印刷参数坐标,35,翻片器,36,滚筒式搅拌机,立式搅拌机,刮条和网板的安装,刮条安装一定要平整，不然会出现虚印！可用透光检查，就是将刮刀放在白纸上看是否有光透过,安装前要检查 安装时要看好方向,38,烧结炉,控制指标,印刷后湿重是重要的控制指标 电子天枰是丝网段不可少的测量仪器,湿重=印刷后重量-印刷前重量,印刷湿重,丝网印刷中的注意事项,1 保持印刷平台的清洁,随时清除台面上的任何碎片和异物,防止产生碎片 或损坏网版。 2 及时清理行走臂和烘箱里的碎片,防止堵塞电机或产生新的碎片。 3 印刷台上的贴纸要平整、干净，否则易引起碎片或报警。 4 根据具体情况,及时调整印刷参数.(参数调整原则另述)。 5 出现报警时应首先查看报警信息显示,然后采取相应措施。 6 机器自动运行时不要打开或调用需手动状态下运行的软件功能（如摄像 校正，输入输出显示控制等），否则会造成死机。,安全防护事项,1 严禁随意拆除机器上防护用的护盖或门锁。 2 严禁两人同时操作机器，尤其在设备异常时。 3 严禁将物件放在机器运动部件（如印刷平台、行走臂、烘箱托盘 等）上。 4 严禁在机器运行时从运动的部件上取放电池片或做其它操作，需 要时必须停机操作，长时间停机清理碎片或维护时应将旋钮选择在Manual(手动)模式。 5 机器运行时如有异常现象，应立即停机，并通知设备维护。,41,检查方法:检查每一个台面同一处有无浆料(适合一、二、三道) 解决方法:根据在硅片上漏浆的位置，确定网版漏浆的位置，查看网版 漏浆处的大小，如果漏洞不大，选择合适的胶带在网版下面 将漏浆的位置粘住，试做一片，查看是否仍然漏浆，如果仍 然漏浆，重新修补，如果不漏，可以继续使用；如果漏洞太 大，无法用胶带修补的话，更换网版。第三道网版漏浆解决 的方法：查看漏浆是否在删线上，如果不在可用封网浆修补 如果在删线上，直接把网版更换。,丝网印刷常见问题,（1） 漏浆:,漏浆,原 因：一般为我们的印刷参数不好或者印刷刮条不平。有 时也可能是我们的网版使用的时间太长而造成虚 印，台面的不平。 解决方法：我们此时可以观察印刷后刮条刮拭的网版是否干 净，试着抬高丝网间距，加大印刷的压力和刮条深 度。如果仍然不干净的话，可以尝试着更换刮条。 如果刮得干净看看网版的总的印刷数量，如果是因 为网版使用的时间太长而造成虚印，将网版更换。,（2） 虚印,虚印,原 因：1.绒面较大 2.印刷太薄 3.网版有小孔或折痕 解决方法：1.控制清洗间的绒面 2.调整丝印的参数（减小压力，丝网间距加大，刮 刀高度上升,加快速度） 3.如果是由于网版而造成的铝苞，请将网版立即更换。,（3） 铝苞,铝苞,原 因：1.硅片太薄 2.浆料用错 3.硅片印刷太厚 解决方法： 调整丝印的参数：（减小丝网间距，同时加大印刷压力。加 大刮刀高度，减小印刷速度。同时进行印刷前和印刷后的称重， 看印刷是否符合印刷工艺要求。）,（4） 弯曲,弯曲,原 因：有东西粘在网版上、堵网 解决方法：使用干净的抹布擦拭网版，或者用干净的抹布蘸松油 醇擦拭网版,然后再用干净的抹布擦拭网版。如果是 堵网的话，将印刷头停在靠近自己的地方，按下F5键 向上抬起网版，先使用带酒精的刷子将堵网的地方擦 干净，再次使用干净的抹布蘸松油醇擦拭网版，然后 再用干净的抹布擦拭网版即可。检查是否是因为铝粉 掉落造成的。,断栅,（5） 断栅,原 因：1.细栅线上的粗点，网版受伤了，在细栅线 上有一个小洞在漏浆 2.参数有问题 3.刮条不平整 解决方法：1.更换网版 2.更换刮条 3.抬高丝网间距，加大压力，加大刮条深度,（6）结点,结点,原 因：印刷参数不正确、台面纸太脏，摄像头进行待印刷 硅片位置校正产生错误。 解决方法：调整印刷参数，在调节P中的X、Y、Z，更换台面纸。,（7） 印刷图形偏移,印刷偏移,（9） 粘板 原 因：丝网间距太小、印刷刮条不平，丝网刮不干净、印 刷台面纸太脏，硅片吸附不住，硅片有厚薄不均，网 版张力不够，网板折痕较多。 解决方法：1、加大丝网间距和印刷压力； 2、更换刮条； 3、更换印刷台面的纸张； 4、更换网版。,（8） 压板 原 因：当某一个印刷台面上不断的碎片，并且碎片形状大 同小异，印刷台面上可能有杂物。 解决方法：擦拭台面，如果还有碎片的话，更换印刷台面的纸 张。,(10) 隐裂 原 因：台面上有碎屑，实际压力比设定压力大出许多， 网板上占有碎片，台面不平. 解决方法：清理碎屑，调整参数: 刮刀高度上升，减小压力， 擦拭台面,重新更换纸。,检测隐裂,