CN103252983B - 一种栅线印刷设备 - Google Patents

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一种栅线印刷设备，包括机架和设置于所述机架上的印刷设备组，所述印刷设备组包括依次设置的主栅印刷机和细栅印刷机，所述主栅印刷机设有丝网模版；所述细栅印刷机设有金属板模版，所述印刷设备组还包括烘干设备。本发明公开的一种栅线印刷设备，将晶硅电池前表面电极的主栅和细栅分开印刷，利用基准点实现主栅和细栅精确衔接，其中细栅部分使用金属板模板印刷，印刷后的细栅高而窄，且高度均匀，提高了电池片光电转换效率。本发明还公开了一种实现优质细栅印刷的方法。

Description

一种栅线印刷设备
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池印刷设备，具体涉及一种用于印刷晶体硅电池前表面的栅线印刷设备。
背景技术
在晶体硅太阳能电池表面印刷栅线，是晶体硅电池制作过程中不可缺少的环节，在光照下，光生载流子会通过细栅汇流到主栅，如果连接上负载，就会形成回路，形成一个完整的电路，实现了光致电的效应。
细栅对载流子的有效收集对晶体硅太阳能电池的效率非常重要，在保证遮光面积不变的前提下，栅线越密，对载流子的收集越好。栅线都有一定的宽度、高度，如果栅线印刷太宽、高度太低，势必会增加遮光面积，降低光电转换效率。现有印刷技术中通常采用两次细栅印刷，通过两次印刷的叠加来提高栅线的高度，但仍无法解决栅线过宽，增加遮光面积的缺陷。
目前通过丝网模版印刷的细栅宽度一般会在65-100um之间，因受浆料、传统丝网目数和线径等因素的制约，如果印刷的细栅宽度在65um以下，因丝网模版有网结，导致印刷后的细栅高低不均匀，且平均高度不大于20um，影响细栅质量、降低电池光电转换效率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于印刷晶体硅电池前表面的栅线印刷设备，将晶硅电池前表面电极的主栅和细栅分开印刷，使印刷后的细栅高而窄，且高度均匀，提高了电池片光电转换效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种栅线印刷设备，用于晶硅电池片的前表面栅线印刷，包括机架和设置于所述机架上的印刷设备组，所述印刷设备组包括依次设置的主栅印刷机和细栅印刷机，所述主栅印刷机设有丝网模版；所述细栅印刷机设有金属板模版，所述印刷设备组还包括烘干设备。
优选的，所述金属板模版为合金钢板或合金铜板或合金铝板。
优选的，所述金属板模版的厚度为30-55um。
优选的，所述金属板模版设有多个分段式的通孔。
优选的，所述通孔的宽度为20-55um。
优选的，所述主栅印刷机、烘干设备和细栅印刷机依次设置于流水线上。
优选的，所述主栅印刷机和细栅印刷机为一体式印刷机，所述烘干设备设于所述一体式印刷机的侧面，所述一体式印刷机还设有移载装置，所述移载装置设有至少两个机械臂，一个所述机械臂用于移载所述丝网模版或所述金属板模版，另一个所述机械臂用于将所述晶硅电池片从所述一体式印刷机移载至所述烘干设备，或将所述晶硅电池片从所述烘干设备移载至所述一体式印刷机。
一种采用上述栅线印刷设备实现优质细栅印刷的方法，包括以下步骤：
(1)将刻蚀后半成品晶硅电池片镀膜；
(2)将镀膜后的晶硅电池片送至丝网印刷机，准备背电极网板，印刷晶硅电池片后表面的背电极；
(3)将印刷好背电极的晶硅电池片送至烘干设备，在150-300℃的温度下，烘烤30-60s；
(4)准备背电场网板，印刷晶硅电池片后表面的背电场；
(5)将印刷好背电场的晶硅电池片送至烘干设备，在150-300℃的温度下，烘烤30-60s；
(6)将晶硅电池片翻转；
(7)将烘干的晶硅电池片送至栅线印刷设备，先采用普通丝网模版印刷晶硅电池片的前表面的主栅，然后将晶硅电池片送至烘干设备，在150-300℃的温度下烘烤30-60s，再采用金属板模版印刷细栅；或将烘干的晶硅电池片送至栅线印刷设备，先采用金属板模版印刷晶硅电池片的前表面的细栅，然后将晶硅电池片送至烘干设备，在150-300℃的温度下烘烤30-60s，再采用普通丝网模版印刷主栅；
(8)将完成主栅和细栅印刷的晶硅电池片送入烧结炉烧结20-180s，烧结典型峰值温度750-850℃；
(9)冷却，检验合格后包装。
采用本发明公开的技术方案的有益效果：将晶硅电池片前表面电极的主栅和细栅分开印刷，利用基准点实现主栅和细栅精确衔接，其中主栅部分仍采用细栅部分使用金属板模版印刷，印刷后的细栅高而窄，且高度均匀，提高了电池片光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种栅线印刷设备的实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的俯视示意图；
图3为本发明一种栅线印刷设备的金属板模版的结构示意图。
图中数字所表示的相应部件名称：
1、主栅印刷机2、细栅印刷机3、流水线4、晶硅电池片5、移载装置6，11、机械臂7、金属板模版71、通孔8、丝网模版9、一体式印刷机10、烘干设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种栅线印刷设备，用于晶硅电池片的前表面栅线印刷，包括机架和设置于机架上的印刷设备组，印刷设备组包括依次设置的主栅印刷机1、烘干设备10和细栅印刷机2，主栅印刷机1设有丝网模版(图中未标出)；细栅印刷机2设有金属板模版(图中未标出)。主栅印刷机1、烘干设备10和细栅印刷机2依次设置于流水线3上，晶硅电池片4先经过主栅印刷机1印刷主栅后烘干，再流转到细栅印刷机2印刷细栅。
金属板模版为合金钢板，厚度为40um，合金钢板上设有多个分段式的通孔71，通孔的宽度为30um。
一种采用上述栅线印刷设备实现优质细栅印刷的方法，包括以下步骤：
(1)将刻蚀后半成品晶硅电池片镀膜；
(2)将镀膜后的晶硅电池片送至丝网印刷机，准备背电极网板，印刷晶硅电池片后表面的背电极；
(3)将印刷好背电极的晶硅电池片送至烘干设备，在200℃的温度下，烘烤45s；
(4)准备背电场网板，印刷晶硅电池片后表面的背电场；
(5)将印刷好背电场的晶硅电池片送至烘干设备，在200℃的温度下，烘烤45s；；
(6)将晶硅电池片翻转；
(7)将烘干的晶硅电池片送至栅线印刷设备，先采用普通丝网模版印刷晶硅电池片的前表面的主栅，然后将晶硅电池片送至烘干设备，在200℃的温度下，烘烤45s；再采用金属板模版印刷细栅；
(8)将完成主栅和细栅印刷的晶硅电池片送入烧结炉烧结60s，烧结典型峰值温度760-820℃；
(9)冷却，检验合格后包装。
此种方法可以实现优质细栅印刷，得到高而窄的细栅。已完成背电极和背电场印刷后的晶硅电池片，在进行正面电极印刷时，首先印刷电极主栅，然后采用定制的合金钢板作为模版，钢板上设有通孔，通孔和电池细栅设计相同，然后采用特定浆料印刷。印刷后的细栅实际测量宽度为45um，高度为25um，电池正电极结构完整，与普通丝网印刷方案比较，电池片光电转换效率提升约0.15％(绝对值)；同时使用普通丝网模版印刷主栅，降低主栅浆料耗量，有效控制成本，提高印刷后电极质量，提高电池片光电转换效率。
实施例2
其余与实施例1相同，不同之处在于，主栅印刷机和细栅印刷机为一体式印刷机9，烘干设备设于一体式印刷机的侧面。一体式印刷机9还设有移载装置5，移载装置设有两个机械臂，机械臂6用于移载丝网模版8或移载金属板模版(图中未标出)，机械臂11用于将晶硅电池片从一体式印刷机移载至烘干设备，或将晶硅电池片从烘干设备移载至一体式印刷机。当进行主栅印刷时，机械臂6将丝网模版8送入一体式印刷机9印刷主栅；当主栅印刷完成时，机械臂6将丝网模版8移出，机械臂11将晶硅电池片4从一体式印刷机9移载至烘干设备10，待晶硅电池片4烘干后，将晶硅电池片4从烘干设备10移载至一体式印刷机9。机械臂6将金属板模版送入一体式印刷机9印刷细栅，待细栅印刷完成时，机械臂6将金属板模版移出。机械臂6与机械臂6交替移载，实现主栅与细栅的交替印刷。
金属板模版7为合金铜板，厚度为50um，合金钢板上设有多个分段式的通孔，通孔的宽度为40um。
一种采用上述栅线印刷设备实现优质细栅印刷的方法，包括以下步骤：
(1)将刻蚀后半成品晶硅电池片镀膜；
(2)将镀膜后的晶硅电池片送至丝网印刷机，准备背电极网板，印刷晶硅电池片后表面的背电极；
(3)将印刷好背电极的晶硅电池片送至烘干设备，在250℃的温度下，烘烤25s；
(4)准备背电场网板，印刷晶硅电池片后表面的背电场；
(5)将印刷好背电场的晶硅电池片送至烘干设备，在250℃的温度下，烘烤25s；
(6)将晶硅电池片翻转；
(7)将烘干的晶硅电池片送至栅线印刷设备，先采用金属板模版印刷晶硅电池片的前表面的细栅，然后将晶硅电池片送至烘干设备，在250℃的温度下，烘烤25s，再采用普通丝网模版印刷主栅；
(8)将完成主栅和细栅印刷的晶硅电池片送入烧结炉烧结90s，烧结典型峰值温度750-800℃；
(9)冷却，检验合格后包装。
实施例3
其余与实施例2相同，不同之处在于，金属板模版为合金铝板，厚度为30um，合金钢板上设有多个分段式的通孔，通孔的宽度为55um。。
实施例4
其余与实施例1相同，不同之处在于，主栅印刷机、烘干设备和细栅印刷机依次设置于流水线上，晶硅电池片先经过细栅印刷机印刷细栅后烘干，再流转到主栅印刷机印刷主栅。
采用本发明公开的技术方案的有益效果：将晶硅电池片前表面电极的主栅和细栅分开印刷，利用基准点实现主栅和细栅精确衔接，其中主栅部分仍采用细栅部分使用金属板模版印刷，印刷后的细栅高而窄，且高度均匀，提高了电池片光电转换效率。
细栅是浆料通过金属板模版的通孔印刷在电池片上，没有丝网网结的影响，通孔可以设计很细，比丝网模版的细栅细20um仍能保证良好的印刷效果，钢板的厚度保证了印刷高度。
金属板模版具有厚度均匀，寿命长的优点，在钢板上刻出通孔，浆料通过通孔的效果将完全由浆料的性质及钢板的厚度，通孔的宽度来决定；因无传统丝网网结的影响，印刷细栅线条高度均匀，宽度均匀，线条的顶端较平。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种栅线印刷设备，用于晶硅电池片的前表面栅线印刷，其特征在于，包括机架和设置于所述机架上的印刷设备组，所述印刷设备组包括依次设置的主栅印刷机和细栅印刷机，所述主栅印刷机设有普通丝网模版；所述细栅印刷机设有金属板模版，所述印刷设备组还包括烘干设备，所述细栅印刷机印刷出高而窄的细栅,所述的栅线印刷设备实现优质细栅印刷的方法包括以下步骤：(1)将刻蚀后半成品晶硅电池片镀膜；(2)将镀膜后的晶硅电池片送至丝网印刷机，准备背电极网板，印刷晶硅电池片后表面的背电极；(3)再将印刷好背电极的晶硅电池片送至烘干设备，在150-300℃的温度下，烘烤30-60s；(4)准备背电场网板，印刷晶硅电池片后表面的背电场；(5)将印刷好背电场的晶硅电池片送至烘干设备，在150-300℃的温度下，烘烤30-60s；(6)将晶硅电池片翻转；(7)将烘干的晶硅电池片送至栅线印刷设备，先采用普通丝网模版印刷晶硅电池片的前表面的主栅，然后将晶硅电池片送至烘干设备，在150-300℃的温度下烘烤30-60s，再采用金属板模版印刷细栅；或将烘干的晶硅电池片送至栅线印刷设备，先采用金属板模版印刷晶硅电池片的前表面的细栅，然后将晶硅电池片送至烘干设备，在150-300℃的温度下烘烤30-60s，再采用普通丝网模版印刷主栅；(8)将完成主栅和细栅印刷的晶硅电池片送入烧结炉烧结20-180s，烧结典型峰值温度750-850℃；(9)冷却，检验合格后包装。
2.根据权利要求1所述的栅线印刷设备，其特征在于，所述金属板模版为合金钢板或合金铜板或合金铝板。
3.根据权利要求2所述的栅线印刷设备，其特征在于，所述金属板模版的厚度为30-55um。
4.根据权利要求3所述的栅线印刷设备，其特征在于，所述金属板模版设有多个分段式的通孔。
5.根据权利要求4所述的栅线印刷设备，其特征在于，所述通孔的宽度为20-55um。
6.根据权利要求5所述的栅线印刷设备，其特征在于，所述主栅印刷机、烘干设备和细栅印刷机依次设置于流水线上。
7.根据权利要求5所述的栅线印刷设备，其特征在于，所述主栅印刷机和细栅印刷机为一体式印刷机，所述烘干设备设于所述一体式印刷机的侧面，所述一体式印刷机还设有移载装置，所述移载装置设有至少两个机械臂，一个所述机械臂用于移载所述普通丝网模版或所述金属板模版，另一个所述机械臂用于将所述晶硅电池片从所述一体式印刷机移载至所述烘干设备，或将所述晶硅电池片从所述烘干设备移载至所述一体式印刷机。
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