用於無網結網版印刷的正面銀導電漿料的製備與印刷工藝的製作方法

2023-05-29 04:47:46

本發明涉及晶矽太陽電池製造中正面銀漿料的製備及印刷技術領域，尤其是一種用於無網結網版印刷的正面銀導電漿料的製備與印刷工藝。

背景技術：

在晶矽太陽電池的製備過程中，正面銀漿料是製備太陽電池前電極的主要原材料，正面銀柵線對晶體矽太陽電池的光電轉換性能有顯著的影響，正銀漿料的製備和絲網印刷技術是高效低成本太陽電池的關鍵技術。為了提升晶矽太陽電池的光電轉換效率，降低接觸電阻和正電極遮光面積，須要求晶矽太陽電池正電極銀細柵有較大的高寬比。目前，市場上使用的正銀漿料使用50um的開口線寬網版進行印刷，印刷燒結後的線寬將達到70um以上，高度普遍在15-20um。同時，網版開口線寬較大也直接增加了正銀用量，這顯然無法滿足高效低成本太陽電池的製備要求。

在晶矽太陽電池正面電極的製造過程中，絲網印刷技術是最常用也是最核心的技術。通過絲網印刷得到正面主柵線和副柵線（細柵線），副柵線用來收集矽片表面的光生電流，主柵線用於匯集副柵線上的電流並傳導至外電路。普通晶矽太陽電池的遮光面積一般在7%左右，從遮光效應可知，正面銀線寬度每減少10um，太陽電池的光電轉換效率就將提升0.1%。無網結網版區別於其他普通網版，可以實現晶體矽太陽電池正面高精細銀線條的印刷。

該網版的每一經線和與緯線分別垂直於網框，具有高透過率和高解析度的優點，並可以有效減少絲網印刷過程中的斷柵問題。例如申請號為201310013973.4，申請日為2013年01月15日的專利「晶矽太陽能電池高精細正銀柵線網版製作方法」，對某一種無網結網版的製備過程和優點進行了詳細介紹。由於無網結網版製作和應用的特殊性，其對應的銀導電漿料也有所區別，目前適用於該類無網結網版的導電漿料多數仍處於實驗室研發階段。由於無網結網版漿料可以極大提升正銀柵線的高寬比，進而提高晶矽太陽電池的光電轉換效率，因此尋求無網結網版和對應其漿料相結合的製備和印刷技術，在晶矽太陽電池領域有極大的應用前景。

技術實現要素：

為了克服現有的開口線寬網版印刷增加了正銀用量，滿足不了太陽電池製備要求的不足，本發明提供了一種用於無網結網版印刷的正面銀導電漿料的製備與印刷工藝，通過減小正面銀線寬度和提高高寬比來解決問題。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種用於無網結網版印刷的正面銀導電漿料的製備，包括以下製備步驟：

步驟一：稱重85~90份的球型銀粉於不鏽鋼圓盆中，之後分別加入0.1~5份的無機粘結相玻璃粉和1~10份的有機載體，在圓盆中充分攪拌均勻；

步驟二：均勻攪拌後利用三輥機對其進行均勻分散、輥軋，形成初步導電漿料；

步驟三：加入0.1~1份的醇酯類有機添加劑，手動攪拌15~20分鐘，必要時可採用水浴機械攪拌，使漿料各組分均勻混合，形成導電銀漿料。

一種用於無網結網版印刷的正面銀導電漿料的印刷工藝，包括以下印刷步驟：

步驟一：調節網間距（即印刷臺與網版之間的距離），向上調節印刷臺至剛好與網版接觸，記錄此刻間距表指針的位置，然後，向下調節印刷臺使其與網版慢慢脫離，當間距表指針轉動1.6圈時，調節過程結束；

步驟二：對印刷機的刮刀架進行初始調平操作，保證刮刀兩側對網版的壓力相當，同時確保刮刀在印刷過程中可以將導電漿料刮乾淨；

步驟三：調節印刷機回料刀的高度，採用手部感應調節，即向下按壓回料刀刀架至網版上，同時在網版下方能剛好感覺到按壓壓力時為宜，這樣可以保證回料刀在回料過程中確保導電漿料均勻鋪開，且網版上導電漿料的鋪展厚度合適；

步驟四：調節印刷壓力，印刷過程中印刷壓力過小，將導致虛印、漏印、斷柵嚴重等情況發生，這也會大大提升柵線電阻，影響太陽電池的短路電流和填充因子，降低太陽電池的光電轉換效率，而壓力過大則會降低網版的使用壽命，同時也有使導電漿料溼重增加的可能，增加了太陽電池的生產成本；

步驟五：設置印刷速度，在印刷過程中，分為預印刷和矽片印刷兩個步驟，在預印刷階段，印刷速度可以調節至較高速度，通過觀察印刷在塑料板上的柵線情況對印刷過程進行監控和實時調整，在矽片印刷過程中，則需要降低1/3的印刷速度，從而能保證導電漿料順利被擠壓至矽片上，減少虛印、斷柵情況的發生；

步驟六：燒結爐乾燥與燒結。

進一步的，包括步驟四中壓力表的示數設定為：刮刀壓力0.3mpa，回料刀壓力0.2mpa，工作檯氣壓0.1mpa。

本發明的有益效果是，導電漿料應用於無網結網版之上，通過精細印刷過程，可以得到細柵形貌良好且高寬比較大的正銀柵線，這對於提高太陽電池的短路電流和填充因子起到了積極的作用，也為高精細銀柵製備提供了一個新的方向，由於操作簡單也有望實現規模化生產。

具體實施方式

一種用於無網結網版印刷的正面銀導電漿料的製備，製備步驟為：稱重85~90份的球型銀粉於不鏽鋼圓盆中，之後分別加入0.1~5份的無機粘結相玻璃粉和1~10份的有機載體，在圓盆中充分攪拌均勻；均勻攪拌後利用三輥機對其進行均勻分散、輥軋，形成初步導電漿料；加入0.1~1份的醇酯類有機添加劑，手動攪拌15~20分鐘，必要時可採用水浴機械攪拌，使漿料各組分均勻混合，形成導電銀漿料。其中，銀粉為球形，且銀粉的平均粒度為1.12~2.15um，振實密度為6.45g/cm3，松裝密度4.53g/cm3，無機粘結相玻璃粉為pb-b-sb-si玻璃體系，為改善玻璃粉的物化性能，還可添加mgo、al2o3、zno等氧化物，有機載體為乙基纖維素、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、松油醇、醇酯、菎麻油等中的一種或幾種的混合，有機添加劑為市售醇、酯類有機添加劑，導電漿料的細度為4~5um，粘度為250~300pa·s，該導電漿料專門用於無網結網版的印刷，無網結網版的膜厚為16um，網版開孔線寬為28um。

該正面銀導電漿料的印刷工藝步驟為：調節網間距（即印刷臺與網版之間的距離），向上調節印刷臺至剛好與網版接觸，記錄此刻間距表指針的位置，然後，向下調節印刷臺使其與網版慢慢脫離，當間距表指針轉動1.6圈時，調節過程結束；對印刷機的刮刀架進行初始調平操作，保證刮刀兩側對網版的壓力相當，同時確保刮刀在印刷過程中可以將導電漿料刮乾淨；調節印刷機回料刀的高度，採用手部感應調節，即向下按壓回料刀刀架至網版上，同時在網版下方能剛好感覺到按壓壓力時為宜，這樣可以保證回料刀在回料過程中確保導電漿料均勻鋪開，且網版上導電漿料的鋪展厚度合適（漿料過厚或過薄都可能直接影響最終的正銀柵線的印刷效果）；調節印刷壓力，印刷過程中印刷壓力過小，將導致虛印、漏印、斷柵嚴重等情況發生，這也會大大提升柵線電阻，影響太陽電池的短路電流和填充因子，降低太陽電池的光電轉換效率，而壓力過大則會降低網版的使用壽命，同時也有使導電漿料溼重增加的可能，增加了太陽電池的生產成本；設置印刷速度，在印刷過程中，分為預印刷和矽片印刷兩個步驟，在預印刷階段，印刷速度可以調節至較高速度，通過觀察印刷在塑料板上的柵線情況對印刷過程進行監控和實時調整，在矽片印刷過程中，則需要降低1/3的印刷速度，從而能保證導電漿料順利被擠壓至矽片上，減少虛印、斷柵情況的發生；燒結爐乾燥與燒結。印刷時所用印刷機為實驗室單片印刷機，其中包括刮刀架、回料刀，刮刀架下方兩側有擋板結構，網間距設定為：印刷臺與無網結網版剛好接觸時，向上調節印刷臺至間距表指針轉動1.6圈為宜；回料刀的高度設定為：向下按壓回料刀與網版接觸，至剛好無網結網版下方有壓感為宜，印刷壓力分別設定為：刮刀壓力0.3mpa、回料刀壓力0.2mpa、工作檯氣壓0.1mpa。正式印刷之前加入了預印刷階段，預印刷過程在塑料板上完成，通過觀察塑料板上柵線的印刷效果對印刷過程進行調控。導電漿料在常規網版和無網結網版上印刷的高寬數據對比如下表1所示。

以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離所附權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的保護範圍內。