CN101820021B - 一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法，它涉及的是一种晶体硅太阳电池制备的技术领域，具体涉及的一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法；它是由多条镂空狭缝组成，固体板上的一条镂空狭缝就对应于一条印刷图案线条。而其中一条镂空狭缝由多段镂空狭缝组成，相邻的两段镂空狭缝交叠错开排列，在相邻两段镂空狭缝的交接处形成一桥连，桥连的长度即是两段镂空狭缝的交叠程度，桥连的宽度是两段狭缝错开的距离。它能既保证了印刷出来的太阳电池电极的连续性和完整性，又降低了镂空印刷模版的加工精度。

Description

一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法

技术领域：

本发明涉及的是一种晶体硅太阳电池制备的技术领域，具体涉及的一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法。

背景技术：

晶体硅太阳电池金属电极的制作目前一般是采用丝网印刷的方法进行的，即先利用丝网版将金属电极浆料印刷到硅片上形成一定的电极图案，然后再进行高温烧结，使金属固化并在连接处与硅片形成合金和欧姆接触。其中，这里的金属电极浆料相当于其它印刷技术中的油墨。丝网印刷模版是将带有印刷图案的感光乳剂层粘贴在不锈钢丝网纱背面上而获得。丝网印刷的晶体硅太阳电池电极的最小宽度决定于不锈钢丝网纱的网眼大小。目前，丝网印刷的晶体硅太阳电池的电极最小尺寸在100-110μm左右，经过烧结后高度在15μm左右。当要求金属电极的宽度进一步降低(例如降低至100μm以下)时，丝网印刷将会不可避免出现由于丝网版堵塞而引起的电极栅线断裂的现象，这使得利用丝网印刷方法难以制备出更为精细的太阳电池金属电极栅线。

正因为丝网印刷的上述局限性，人们一直希望能够找到一种简单、低成本的方法来代替丝网印刷而制备出更细、更高的晶体硅太阳电池电极栅线，以减小电极的遮光面积，提高光电转换效率。将镂空模版印刷(stencil print)技术应用于晶体硅太阳电池电极制作就是其中的一种尝试。镂空版印刷技术已经较为广泛地应用于集成电路中的表面贴装技术(surface mount technology，SMT)领域，其特点是在一块固体板(如不锈钢板)上镂空出印刷图案而获得印刷模版。镂空印刷模版与丝网印刷模版的区别在于，镂空版是一块带有图案的固体板，而丝网版则是一块带有图案的不锈钢丝网纱，所以，镂空印刷模版的镂空狭缝中没有像丝网版那样的不锈钢网丝，因而具有更大的开口比(达到95％以上，而丝网版在40％左右)和更好的脱墨特性，可以印刷出更细、更高、更结实的晶体硅太阳电池电极栅线。

当将镂空版印刷技术应用于晶体硅太阳电池电极的制作时，不能直接采用原来的SMT领域中的镂空印刷模版，而需要对镂空印刷模版进行改造，因为：①晶体硅太阳电池电极的宽度相比SMT领域中的加工尺寸更细小，镂空版的加工精度将会大大增加，这是限制镂空印刷版在晶体硅太阳电池电极制作领域应用的主要问题。②晶体硅太阳电池电极是相互连接在一起的，但镂空版的印刷图案的线条是不能相互连通，因为，这样不仅镂空版会失去应有的机械强度而断裂，而且其印刷图案将失去原来的意义，例如，在固体板镂空出一个完全连通的圆环，则镂空出来的图案则是一个圆。③镂空版的镂空狭缝中必须存在一定数量的桥连，以增加镂空版的机械强度和保证镂空版的印刷图案，而且桥连的宽度要足够小，以使得印刷在其两侧的电极浆料能够通过流动而连接在一起，形成一副连续而完整的电极图案。

因此，对镂空版印刷技术进行改进，并应用于晶体硅太阳电池电极的制作时，将会带来两个问题：①如何降低镂空印刷模版的加工精度以实现它的低成本加工与应用；②如何巧妙地设计镂空印刷模版印刷图案线条以保证印刷出来的太阳电池电极的连续性和完整性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法，它能既保证了印刷出来的太阳电池电极的连续性和完整性，又降低了镂空印刷模版的加工精度。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：镂空模版的印刷图案是在它的固体板上镂空出来的，由多条镂空狭缝组成；固体板上的一条镂空狭缝就对应于一条印刷图案线条，而其中一条镂空狭缝由多段镂空狭缝组成；相邻的两段镂空狭缝交叠错开排列，在相邻两段镂空狭缝的交接处形成一桥连，桥连的长度即是两段镂空狭缝的交叠程度，桥连的宽度是两段镂空狭缝错开的距离。

所述的桥连是在相邻两段镂空狭缝的交接处形成的、没有被镂空的地方，桥连还可以增加镂空模版的机械强度，桥连的数量根据模版所需要的机械强度和开口比进行调整；印刷图案的线条就对应于固体板上的镂空狭缝，其宽度可以根据需要在0.02mm-50mm之间进行调整。

本发明通过增加两相邻狭缝的交叠程度(即增加桥连的长度)可以保证在较大的桥连宽度下印刷在桥连两侧的电极浆料仍然能够通过流动而连接在一起。镂空印刷模版中的桥连的宽度和长度都是非常很重要的。一方面，桥连的宽度要足够小，以使得印刷后在其两侧的电极浆料能够通过流动而连接在一起，但过小的桥连宽度将会增加镂空版的加工难度，因此，在保证桥连两侧的电极浆料能够连接在一起的前提下，桥连的宽度越大越有利于降低镂空版的加工难度和加工成本。另一方面，桥连的长度对于桥连两侧电极浆料的连接有一定的影响，如果桥连的长度增加，则其两侧电极浆料连接在一起的机会将大大增加。此时，如果适当的增加桥连的宽度，仍然可以保证其两侧的电极浆料能够连接在一起。以现有的电极浆料为例，为了保证印刷后桥连两侧的电极浆料能够连接在一起，如果桥连的长度只有几十到一百微米左右，那么，桥连的宽度需要和现有的丝网印刷模版的不锈钢丝的线径大约相当，即20μm左右；但如果桥连的长度增加到1毫米，则桥连的宽度可以增加至40μm左右。这就是本发明依赖的机理。本发明中，通过增加两相邻狭缝的交叠程度来增加桥连的长度，从而可以适当增加桥连的宽度，达到降低镂空版的加工精度和加工成本的目的。

本发明既保证了印刷出来的太阳电池电极的连续性和完整性，又降低了镂空印刷模版的加工精度。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电极栅线的示意图。

具体实施方式：

参看图1-2，本具体实施方式是采用以下技术方案：利用激光划片机在表面光滑平整、面积为320mm×320mm、厚度为80μm的316不锈钢板镂空出印刷图案；印刷图案的一条线条1对应于不锈钢板上的一条镂空狭缝，而其中一条镂空狭缝由多段镂空狭缝2组成，每段狭缝的宽度为50μm，长度为1.5mm。相邻的两段镂空狭缝交叠错开排列，在相邻两段镂空狭缝的交接处形成一桥连3，两段镂空狭缝的交叠程度(即桥连的长度)为0.3mm，两段镂空狭缝错开的距离(即桥连的宽度)为40微米，如附图1所示。在不锈钢板镂空出整个狭缝图案后，利用HF、NH₄F、HNO₃和去离子水的混合液将镂空狭缝中的毛刺去除掉，去离子水冲洗并烘干，然后再将镂空好的不锈钢板平整地绷好并粘贴在边长为320mm的铝合金边框上，该镂空印刷模版就可以像传统的丝网印刷模版那样直接应用于现有的丝网印刷机，进行晶体硅太阳电池电极浆料的印刷。印刷得到的太阳电池电极栅线如附图2所示。

本具体实施方式具有以下有益效果：①它采用的镂空印刷模版印刷图案，因为对其线条进行了新颖的设计，桥连宽度可以增大至40μm以上，从而降低了镂空版的加工精度和成本。②它比传统的丝网印刷模版，因为镂空狭缝中没有像丝网版那样的不锈钢网丝，因而具有更大的开口比(达到95％以上，而丝网版在40％左右)和更好的脱墨特性，可以印刷出更细、更高、更结实的晶体硅太阳电池电极栅线，从而减小太阳电池正面电极的遮光面积，提高光电转换效率。③它可以直接应用于现有的丝网印刷机，进行晶体硅太阳电池电极浆料的印刷，具有较好的实用性。

Claims (3)

1.一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法，其特征在于镂空模版的印刷图案是在它的固体板上镂空出来的，它是由多条镂空狭缝组成，固体板上的一条镂空狭缝就对应于一条印刷图案线条；而其中一条镂空狭缝由多段镂空狭缝组成，相邻的两段镂空狭缝交叠错开排列，在相邻两段镂空狭缝的交接处形成一桥连，桥连的长度即是两段镂空狭缝的交叠程度，桥连的宽度是两段镂空狭缝错开的距离。

2.根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法，其特征在于所述的桥连是在相邻两段镂空狭缝的交接处形成的没有被镂空的地方，桥连的数量根据模版所需要的机械强度和开口比进行调整。

3.根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳电池用镂空印刷模版的设计方法，其特征在于所述的镂空狭缝的宽度为0.02mm-50mm。 

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