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2020/3/7舜亦新能源有限公司丝网印刷工艺介绍谢忠辉2020/3/7概述硅太阳能电池发电技术，已被世界各国普遍重视并积极推广应用。但推广应用的主要障碍是生产成本偏高，为进一步降低太阳能电池成本，各国都在进行研究和探讨，除在材料方面研制出非晶硅、化合物及多晶硅太阳能电池外，还采用廉价的工艺方法或减少工艺步骤以降低工艺成本，如丝网印刷硅太阳能电池电极工艺等。丝网印刷是一项早已成熟的工艺方法，五十年代就开始用于印刷电容、电阻、印刷电路板和厚膜集成电路，把这一工艺应用于硅太阳能电池制造，不仅可以提高硅太阳能电池生产的劳动效率，而且代替了昂贵的真空蒸发电极工艺，为进一步降低硅太阳能电池成本开辟了新途径。2020/3/7丝网印刷原理丝网印刷是把带有图像或图案的模版附着在丝网上进行印刷的。通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成。当承印物直接放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷油墨或涂料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔，印刷到承印物上（刮刀有手动和自动两种）。丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过，因此在承印物上只有图像部位有印迹。换言之，丝网印刷实际上是利用油墨渗透过印版进行印刷的。简言之：丝网印刷是通过刮条挤压丝网弹性形变后将浆料漏印在需要印刷的材料上的一种印刷方式，这也是目前普遍采用的一种电池工艺。2020/3/7印刷原理示意图2020/3/7制绒扩散刻蚀烧结丝网印刷测试分选PECVD丝网印刷在整个工艺流程中的位置2020/3/7丝网印刷的工作流程上料→印刷背电极→烘干→印刷背电场→烘干→印刷正电极→烧结→测试分选→包装2020/3/72020/3/72020/3/7丝网印刷机台2020/3/7烘箱2020/3/7背电极印刷浆料：Ag/Al浆或Ag浆印刷重量（湿重）：0.10±0.025g/p（以多晶156*156为例，不同厂家的浆料印刷重量也不同）作用：具有良好的欧姆接触特性和焊接性能，长期附着性能很好。质量要求：图形无偏移；印刷重量在规定范围内；电极边缘清晰、无毛刺、无刮条印。2020/3/7l浆料：Al浆l印刷重量（湿重）：1.45±0.15g/pl作用：收集载流子。l质量要求：图形无偏移；印刷重量在规定范围内；背场厚度均匀且边缘清晰、无毛刺、无刮条印。背电场印刷2020/3/7l浆料：Ag浆l印刷重量（湿重）：0.21±0.03g/pl作用：收集电流。l质量要求：图形无偏移；印刷重量在规定范围内；无断线、加粗、结点、虚印现象；无刮条印。正电极印刷2020/3/7烘箱目的：去除浆料中的有机物，便于下道工序继续印刷。2020/3/72020/3/7印刷参数Snap-off：丝网间距，印刷时台面到网版的距离。Park：这是印刷完成后台面到网版的距离。Speedupward：Z轴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。Down-stop：刮条深度，印刷时刮刀的位置。Park：印刷和回墨完成后，印刷头的停止位置。Pressure：印刷压力，印刷时刮刀的压力。PressureMode:这个选项选中时表示印刷用压力模式。机器可以分别工作在压力模式或位置模式。Alternatesqueegee：通过刮刀一次移动（往前或往后）在每个电池上印刷一次。Doublesqueegee：通过刮刀来回移动（往前再往后）一个循环在每个电池上印刷二次。Squeegeeandflood：先刮刀往前移动，印刷一次，然后回墨。Floodandsqueegee：先回墨然后刮刀往前移动，印刷一次。Position1:机器印刷时刮刀前进的开始位置。Position2:机器印刷时刮刀后退的最终位置。Position3:机器印刷时刮刀前进的最终位置。Position4:机器印刷时刮刀后退的开始位置。PrintingSpeed:印刷速度，机器印刷时刮刀水平移动速度。FloodSpeed:回墨速度，机器回墨时回墨刀的水平移动速度。Xoffset:X向的偏移修正量。Yoffset:Y向的偏移修正量。Thetaoffset:角度的偏移修正量。正数表示逆时针方向。DelayAfterPrint:这是印刷完成后程序延迟抬高网版和刮刀的时间，这对于网版和电池片的分离是必须的。Moveinprintposition:在手动模式下操作人员通过点击这个按钮把网版移到印刷位置，刮刀移到网版中间、停止位置。2020/3/7Screen（网版）:Snap-off(丝网间距）、Park（网版正常停止位置）网版间距调整原则：在保证印刷质量的前提下，网版间距越小越好。网版间距太小易粘版或模糊不清，过大易印刷不良和损坏网版。参数示意图2020/3/7Squeegee（刮条）:Down-stop（刮条深度）、Park（刮条正常停止位置）Pressure（印刷压力）刮条深度和压力调整原则：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。2020/3/7烘箱温度炉中有A、B、C、D共4个温度传感器。Status(readonly):ON表示加热，OFF表示不加热.TimeOn(readonly):炉子加热元件加热时间的占空比（0%-100%），可以理解为加热功率。T.Real(readonly):炉内4个位置的实际温度。T.Set(read/write):炉内4个位置的设定温度。Temperaturecontrolrange(read/write):温度误差范围，如果实际温度超出这个范围，机器会报警并停止运行。Economytemperature(read/write):经济温度，当机器在停止模式下超过一个设定的时间后，炉内的温度会转变到这个设定温度，一般用于节约电能。Economydelaytime(read/write):当机器在停止模式下转变到经济模式所需要的延迟时间。2020/3/7网版背电极网版背电场网版正电极网版丝网在丝网印刷中的作用：l图案形成所需乳剂的支撑体；l丝网印刷是利用网版来控制油墨透过网版时的吐出量；l利用丝网网版的张力来实现理想的离版；l丝网厚度能决定印刷厚度。2020/3/7①线径:线的直径②开口（opening）：线和线之间的间隔的数值③目数：1英寸内网孔的个数(1英寸=2.54cm）丝网相关的专业术语：①②③1英寸2020/3/7开口率（％）＝（开口/（开口+线径））2×100④开口率：空间面积与全体面积的比率⑤吐出量（透墨量）：丝网单位面积内油墨透过网孔的总量。吐出量（μm）＝开口率×丝网厚度例）325目、线径28μm、开口50μm（50/（50＋28））2×100%＝41％例）325目、线径28μm、厚度60μm0.41×60μm＝24.6μm2020/3/7更换网版l更换网版的原因：1、网版使用寿命到；不同厂家、不同机台（背电极、背电场和正电极）网版的使用寿命各不同。2、网版破损；例如：漏浆、张力不足。3、印刷质量出项异常。印刷后的图形出现非常规的偏移（之前使用正常，且无法通过调整参数来改善)。4、工艺人员排查问题时提出要求更换。2020/3/7网版更换流程取新的网版用干净的酒精布将边框擦拭干净在灯光下检查网版质量退库不合格合格装上网框，固定机器模式：手动取下旧网版更换新网版回收浆料网版能否继续使用能洗净后备用否割掉网版备注：检查网版质量时将网版举起对准灯光源，观察丝网中间是否有针孔、黑点或其它异物，一旦发现有质量问题立即组长反馈。校准相机后正常生产2020/3/7更换刮条l更换网刮条的原因：磨损、印刷不良等l注意事项：选择光滑、无毛刺的棱角做印刷面边拧紧螺丝边注意观察刮条是否平整2020/3/7严格按照工艺要求的印刷重量进行生产。如果更换网版、刮条后印刷重量不符工艺要求，要及时向当班的工艺技术员反应，将重量调至达标，才能进行生产。印刷不能偏移，不能出现印刷不全。电极和电场边缘清晰无毛刺，无刮条印。正面不允许有两处或两处以上断线。不允许有栅线加粗或虚印现象。不允许浆料污染到硅片，严禁用酒精擦拭片源。背电极、背电场、正电极所使用的浆料、刮头、回墨刀、刮条、调墨刀、无尘纸（无尘布）严禁混用。印刷工序工艺要求2020/3/7严格按照工艺要求，脏手套立即更换，严禁酒精擦拭后继续使用，严禁裸手接触片源。Ag浆、Ag/Al浆开盖前需在卧式滚筒搅拌机上搅拌24h,开盖后手动搅拌10分钟。开盖使用的浆料每过2个小时需要重新进行搅拌,搅拌时间为2-3分钟。Al浆搅拌时间在0.5-3小时即可。印刷时随时注意网版内的浆料量，及时添加。各机台加浆料遵循少量多次的原则，禁止一次加过量浆料。每次加完浆料立即盖好浆料桶，擦干净PP调墨刀。保持机台、烘箱、行走臂清洁。不允许有干浆料、碎片、油污和灰尘等异物的存在。2020/3/7正常生产过程中，如设备出现异常需要停机超过30分钟，必须关闭烘箱加热。如果机台需要停止生产时间超出45分钟，须回收网版上使用的浆料，否则网版上浆料将作废。生产过程中关闭窗口。任何情况下，操作人员严禁更改任何参数。如有异常请通知设备、工艺相关人员。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。严禁在自动状态下擦拭网版，更换衬纸等。如有需要必须在手动状态下操作。2020/3/7保持台面衬纸干净脏的台面衬纸（必须立即换）碎片、浆料、异物立即清理保持烘箱清洁保持Walkingbeam清洁2020/3/7手套脏了立即更换严禁酒精擦拭后继续使用严禁裸手接触片源调墨刀使用后未擦拭干净，且机台卫生较差保持调墨刀、机台清洁2020/3/7烧结的动力学原理烧结可看作是原子从系统中不稳定的高能位置迁移至自由能最低位置的过程。厚膜浆料中的固体颗粒系统是高度分散的粉末系统，具有很高的表面自由能。因为系统总是力求达到最低的表面自由能状态，所以在厚膜烧结过程中，粉末系统总的表面自由能必然要降低，这就是厚膜烧结的动力学原理。固体颗粒具有很大的比表面积，具有极不规则的复杂表面状态以及在颗粒的制造、细化处理等加工过程中，受到的机械、化学、热作用所造成的严重结晶缺陷等，系统具有很高自由能。烧结时，颗粒由接触到结合，自由表面的收缩、空隙的排除、晶体缺陷的消除等都会使系统的自由能降低，系统转变为热力学中更稳定的状态。这是厚膜粉末系统在高温下能烧结成密实结构的原因。2020/3/7烧结的目的干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。BeltspeedDryIDryIIDryIIIFireIFireIIFireIIIFireIVFireVFireVI180ipm350°C450°C450°C470°C540°C580°C650°C880°C840-860°C2020/3/7烧结对电池片的影响相对于铝浆烧结，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。2020/3/7烧结后的质量要求烧结后的氮化硅表面颜色应该均匀，无明显的色差；电极无断线，无翘曲；背场无铝珠、铝苞，无脱落；电池最大弯曲度不超过1mm。2020/3/7设备复机处理流程l设备异常：1.生产员工在设备出现异常后需第一时间通知设备部、技术部和质量部相关人员；技术部及质量部人员将会对本次设备异常出现的不良品进行评估处理。2.在设备部对机器修复完成后需技术部相关人员进行工艺确认；经确认工艺参数、烘箱温度、烧结温度、烧结带速等均正常后交付生产进行正常生产。l设备PM：在设备部对机器PM完成后同样需要技术部相关人员进行工艺确认；经确认工艺参数、烘箱温度、烧结温度、烧结带速等均正常后交付生产进行正常生产。2020/3/7安全事项灼热的表面有烫