CN102717618A - 在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能导电银线的技术领域，尤其涉及一种在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法。这种在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法是在印刷完成后，让硅片经过稍高于室温的气流中几秒至几十秒钟，使大部分溶剂先挥发，再进行常规干燥（深度干燥）和烧结，这样银线就能保持原来印刷时的线形。利用本发明形成的银线条宽度做到小于70μm，高度超过20μm，这种高导电性能的细线能使太阳能电池片光电转换效率增加0.1-0.3%。本发明也适用于其它需要印刷精细银线的电子材料生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电银线制造方法，尤其涉及一种在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法。
背景技术
印刷导电银线在微电子领域有广泛应用，比如晶硅太阳能电池，导电银线印刷在电池片表面上，用来收集电流。在触控屏表面，导电银线把面板表面触摸电信号传输到处理器内部进行处理。
太阳能电池片上正面的银线条由两部分组成：主栅线和副栅线，副栅线有几十根约几十微米宽线条组成，用于收集硅表面的光生电流；主栅线有两到三根1-2毫米左右宽的线条组成，用于汇集副栅线上的电流并导入到被使用的电路上。但是，银线条的存在，减少了硅片受光的有效面积，所以，线条越细越好。但是银线细了会导致导电性变差，使光生电流消耗在银线的电阻上，不能被利用。
在太阳能电池制造中，通常导电银线用丝网印刷来形成。丝网印刷是把需要的银线图案以开口形式刻蚀在丝网上，将预先配置好的银浆放置在丝网上，利用刮刀压力经过丝网上，把银浆压过丝网开口，印到放置在底部的硅片上。透过的银浆反映丝网上的图形，在硅片上形成收集电流的导电电路。
在触控板制造中，同样的印刷原理用于在基板上形成触控屏电路。
印刷后，电池片就进入烘干，烧结。烘干和烧结也可以在同一台设备上完成。目前烘干和烧结是用一种连续的链式传输方式进行（例如，美国Despatch公司CF系列产品），印刷后的硅片经传送带进入机器，经过干燥，高温烧结，冷却等一系列的温度区间。一般一块硅片从进去到出来需要30-60秒时间。在干燥室里，硅片经红外加热，把温度迅速升高200-400oC。干燥室可以分二个或多个温度区间，当硅片经过这样的温度时，银浆料里的有机溶剂就会分解挥发。然后硅片进入烧结室里进行烧结，烧结的目的是让银线与硅片形成良好的欧姆接触。
目前广泛采用的印刷技术丝网上用50-70 μm开口形成副栅线，印出来的银线在经烧结后在多晶硅片上的线宽是70-90 μm，也就是说，相比于丝网开口，实际线宽有20-30μm的扩展，高度在15-20 μm左右。通过一次印刷，由于线宽扩展效应，高度很难超过20μm。 当丝网开口继续变小时，所得的银线会相应变窄，但总的漏银量会变少，也就是说高度变小，达不到需要的导电能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前印刷技术用50μm开口的丝网，印出来的银线在干燥前是50-60μm，在干燥后变成70-90μm，所以用常规的干燥方法线宽会增加20-30μm，提供一种在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法。
为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法所述该方法是用丝网印刷在电池片上形成银线条后进行干燥和烧结，包括预干燥室、干燥室、烧结室、冷却室和传送带组成，硅片在各腔室之间的传输用传送带连续完成，具体的工艺步骤如下：
a、银线印刷于硅片上，通过预干燥室将其进行预干燥，预干燥的温度为30-100℃，时间5-60秒；
b、预干燥后的硅片进入干燥室，干燥温度为100-400℃；
c、干燥后的硅片进入烧结室，烧结温度为700-950℃；
d、烧结后的硅片，通过冷却室进行冷却。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述预干燥室设置鼓风机吹扫硅片，所述鼓风机出风温度在20-100oC。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述预干燥室用高压气体吹扫硅片。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述气体包括空气、氮气和氧气。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述硅片的移动速度为20-70毫米/秒。
本发明的有益效果是：这种在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法是在印刷完成后，让硅片经过稍高于室温的气流中几秒至几十秒钟的时间，使大部分溶剂先挥发，再进行常规干燥（深度干燥）和烧结，这样银线就能保持原来印刷时的线形，所得的电池片光电转换效率提升0.1-0.3％，同时本发明为一个连续生产的过程，提高了劳动生产效率。本发明不仅适用于晶硅太阳能电池片生产，也可用触控屏等其它电子产品生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法包括一预干燥室、干燥室、烧结室和冷却室这些工位。
当银浆被印刷在硅片上形成银线后，有机溶剂还存在于银线里。硅片的表面张力能够支撑银浆不至在硅表面扩散。但在热干燥过程中，银浆受热，流动性迅速增加，同时溶剂挥发，流动性就会减少。尤其是目前干燥技术的红外快速高温加热，银线受热导致扩散的速度大于溶剂挥发导致收缩的速度， 银线会扩展10-30μm。
本发明在常规高温干燥前加一道低温干燥，当干燥温度足够低时（20-100℃），线宽就保留较好。而且温度越低，线宽保留越好。在室温下，需要停留1分钟，甚至更长时间才能把溶剂挥发掉，否则，当进入高温区干燥，线宽就会增加。本发明进一步发现，当温度在40-60℃左右大概需要干燥的时间就可降低到30秒，在深度干燥/烧结过程中就能保持线宽不增加。
为了加快低温干燥速度，本发明进一步发现，吹风是一种很有效的方法。或者甚至干燥的温度可以用吹风的风温来控制。当用温度在40-60℃左右的热风吹时，干燥时间可以减少到10秒钟左右。
吹风也可以用高压的空气、氮气、氧气或其他气体来实现。压缩气体很经济，也很容易在生产中实现。气体可以经过一个加热源使出来时能够达到预定温度。当然压缩空气和机械鼓风也可以并有。
研究发现，风量越大越好，使干燥时间变短。吹风本身不会增加线宽。
在通常的生产中，正面银的印刷和干燥烧结紧接在一起，硅片通过传输带连续运行。硅片转动的速度是20-70毫米/秒左右，这样预干燥室的长度需要200到1400毫米左右。
为了实现本发明的新工艺，只要在现有的干燥炉前加一道预干燥炉。为了保持同样的单位时间产出（Throughput），预干燥再好是用40-60oC左右的热风吹。风速在合理控制范围内越高越好。温度太高，线宽会相应增加，温度太低，干燥不足。干燥区的长度需要500毫米左右。长度越长，温度越低，干燥效果越好。
预干燥区的温度也可用渐进式的升高，也就是说，刚开始硅片进入温度较低，但硅片渐渐经过干燥区，吹风温度逐渐升高。
如图1所示，图中烧结炉由预干燥室、干燥室、烧结室、冷却室和用于传送硅片的传送带组成，用于加工精细银线，具体的工艺步骤如下：
a、银线印刷于硅片上；
硅片进入预干燥室，通过预干燥室将其进行预干燥，预干燥的温度为30-100℃的热风吹，预干燥室内设置一个或多个鼓风机，风向可以垂直于硅片或平行于硅片表面。风经过一个电加热器，使出风温度可控。预干燥室根据硅片移动速度，设计有一定长度（约500毫米左右），让硅片在其中经过的时间为5-30秒。所述鼓风机覆盖整个预干燥区。预干燥室温度从硅片进入到出来可以逐渐升高（从30到100oC）。
b、预干燥后的硅片移动，进入干燥室将其进行深度干燥，干燥温度为100-400℃；加热的方法可以是红外加热。
c、干燥后的硅片移动，进入烧结室将其进行烧结，烧结温度为700-950℃；加热的方法可以是红外加热。
d、烧结后的硅片，通过冷却室进行冷却。
各腔室之间是互相连接的，硅片放置在传动带上经过各腔室，硅片的移动速度为20-70毫米/秒。这样就形成了连续生产流程。
经过上面的工艺流程，具体的结果是：印刷的银线在多晶硅片上干燥前宽度为50±5μm，高度32±7μm。干燥烧结后线宽仍然保持在50±5μm,高度24±7μm。如果用常规干燥烧结，宽度70±5μm,高度20±7μm，两者相比，所得的电池片光电转换效率提升0.2％。
Claims (5)
1.一种在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法，其特征在于：所述该方法是用丝网印刷在电池片上形成银线条后进行干燥和烧结，包括预干燥室、干燥室、烧结室、冷却室和传送带组成，硅片置于传送带上，具体的工艺步骤如下：
a、银线印刷于硅片上，通过预干燥室将其进行预干燥，预干燥的温度为30-100℃，时间5-60秒；
b、预干燥后的硅片进入干燥室，干燥温度为100-400℃；
c、干燥后的硅片进入烧结室，烧结温度为700-950℃；
d、烧结后的硅片，通过冷却室进行冷却。
2.如权利要求1所述的在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法，其特征在于：所述预干燥室设置鼓风机吹扫硅片，所述鼓风机出风温度在20-100oC。
3.如权利要求1所述的在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法，其特征在于：所述预干燥室用高压气体吹扫硅片，气体温度为20-100oC。
4.如权利要求3所述的在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法，其特征在于：所述气体包括空气、氮气和氧气。
5.如权利要求1所述的在晶硅太阳能电池片上印刷后形成精细银线条的方法，其特征在于：所述硅片由转送带传送，其移动速度为20-70毫米/秒。
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