CN107081958A - 一种降本增效的正电极网版及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降本增效的正电极网版，包括网版纱布和依附在网版纱布上的感光胶膜层，所述网版纱布为430目13um线径的网纱，网版纱布的厚度为重轧压21um，感光胶膜层的厚度为17um，正电极副栅的线宽为28um，正电极副栅的根数为105根，正电极主栅的根数为4根或5根。本发明还公开了一种降本增效的正电极网版的使用方法，包括以下步骤：1)：正电极网版在使用时匹配的正银浆料选用贺利式9641B；2)：使扩散工艺的扩散方阻设计为103Ω/□。本发明能够有效降低太阳能电池副栅印刷线宽，实现正银单耗降低从而降低印刷成本；并且副栅线宽的降低可以减少遮光面积，匹配扩散方阻的提升，从而实现电池片的转换效率的提升。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池制作技术领域，特别涉及一种降本增效的正电极网版，同时还涉及一种降本增效的正电极网版的使用方法。
背景技术
丝网印刷是光伏电池片生产过程中的必经工序，随着网版工艺制作水平的进步，尤其是网纱改进和网版感光胶水平的进步，网版厂家逐步实现了网版副栅线宽设计变窄，降低了太阳能电池发电时的遮光面积损失，从而实现转换效率的提升，并且随着网版设计线宽变窄，相对应的印刷正银浆料的量也能降低，实现了电池制作成本的降低，最终实现了降本增效的效果。然而随着网版目数的增多，孔径的减小，线宽设计的变窄，印刷的难度将逐步加大，从而出现印刷不完整的现象。
在太阳能电池中，体现为欧姆接触差以及电流无法导通等现象，从而降低了太阳能电池的性能；所以网版的目数、印刷性能、浆料单耗以及效率是一个平衡的关系。
我司此前采用的325目16um正电极网版，存在一个较为明显缺陷：由于网纱线径较大导致网丝交接处的网结(见说明书附图1中标号2所示)较大，印刷过程中网结处无法透过浆料会导致印刷效果变差，严重时会产生断栅或虚印现象，因此网结越小印刷效果越好，325-16网版现款当前量产极限设计线宽为34um，线宽低于此设计将出现断栅、虚印等印刷不良。
本发明率先实验推广的430-13网版由于网版线径较小，网结也相对325-16网版小很多，因此网版线宽设计也可以较325-16网版窄，现有技术中，同业经验丰富的技术人员都知道，根据“高阻密栅”原理，线宽变窄将增加电池的线电阻，导致转换效率的损失，需要匹配欧姆接触好的正银浆料和增加副栅根数来平衡；同时降低扩散磷的表面浓度可以减少扩散死层结构，促进了对电池电性能的整体改善。
综上，本发明提出一种430目13um的正电极网版及其使用方法，不仅涉及独特的网版设计，还包括匹配的贺利氏9641B正银和优化的多步扩散、低表面浓度的扩散工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降本增效的正电极网版及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种降本增效的正电极网版，包括网版纱布和依附在网版纱布上的感光胶膜层，所述网版纱布为430目13um线径的网纱；
所述感光胶膜层上设置有正电极图案孔，所述正电极图案孔由若干正电极主栅和若干正电极副栅组成。
优选的，所述网版纱布的厚度为重轧压21um。
优选的，所述感光胶膜层的厚度为17um。
优选的，所述正电极副栅的线宽为28um。
优选的，所述正电极副栅的根数为105根。
优选的，所述正电极主栅的根数为4根或5根。
一种降本增效的正电极网版的使用方法，包括以下步骤：
1)：正电极网版在使用时匹配的正银浆料选用贺利式9641B；
2)：使扩散工艺的扩散方阻设计为103Ω/□。
优选的，贺利式9641B正银浆料的粘度为50000-140000mPa·s。
优选的，扩散方阻的控制范围为103±5Ω/□。
优选的，扩散工艺采用低表面浓度工艺，且扩散工艺采用多步扩散。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过独特的网版设计，配合着贺利氏9641B正银浆料和优化的多步扩散、低表面浓度的扩散工艺的共同使用，与现有技术相比，可以通过降低网版线径的减小，导致正电极网版交接处的网结变小，使得印刷过程中网结处可以很好的透过浆料，很好的提升印刷效果，且有效的降低正银单耗成本、提升电池片转换效率，与现有的主流325目16um网版相比，本发明在保证印刷性能的前提下，正银单耗下降0.01g，效率提升0.09％，正银单耗下降和效率提升的收益远远超过网版纱布价格带来的成本上升。
本发明能够有效降低太阳能电池正电极副栅印刷线宽，实现正银单耗降低从而降低印刷成本；并且副栅线宽的降低可以减少遮光面积，匹配扩散方阻的提升，从而实现电池片的转换效率的提升。
附图说明
图1为本发明的430目13um网版纱布的结构图；
图2为本发明工艺流程中的低表面浓度工艺折现图；
图3为产线硕禾K2正银与贺利氏9641B正银在70-115Ω/□范围内的扩散方块电阻与接触电阻率相关性DOE对比图；
图4为各目数网版正银单耗DOE对比图；
图5为430目13um线径网版印刷烧结后的3D形貌图；
图6为325目16um线径网版印刷烧结后的3D形貌图。
图中：1网版纱布、2网结、3感光胶膜层、4正电极副栅。
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做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。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：
一种降本增效的正电极网版，包括网版纱布1和依附在网版纱布1上的感光胶膜层3，网版纱布1和感光胶膜层3构成正电极网版，其中，最主要的，所述网版纱布1采用430目13um线径的网纱，即每平方英寸的网孔为430个，且网丝线径为13um。
作为一个优选，网版纱布1的厚度为重轧压21um，感光胶膜层3的厚度为17um。
所述感光胶膜层3上设置有正电极图案孔，所述正电极图案孔由若干正电极主栅和若干正电极副栅4组成，其中正电极主栅在说明书附图1中未标示出，正电极图案孔的正电极主栅和正电极副栅4相互垂直设置，印刷时正银浆料从正电极图案孔中漏出，在电池片上形成正电极。
作为一个优选，正电极副栅4的线宽为28um，正电极副栅4的根数为105根，对应的正电极主栅的根数为4根或5根。
一种降本增效的正电极网版的使用方法，包括以下步骤：
1)：正电极网版在使用时匹配的正银浆料选用贺利式9641B；
2)：使扩散工艺的扩散方阻设计为103Ω/□。
其中，匹配的正银浆料为印刷性能好、欧姆接触好的贺利氏9641B，通过测试仪器：Brookfield Visc；CPE-51，在测试条件：1r/min@5min；25℃下，选择粘度为50000-140000mPa·s之间的贺利式9641B正银浆料，进行使用。
正银浆料的欧姆接触性能较优，能适应超低的扩散表面浓度，说明书附图3中为DOE对比在70-115Ω/□范围的扩散方块电阻时，硕禾K2正银与贺利氏9641B正银接触电阻对比趋势图，从图中可以看出随着方块电阻的提升K2正银的接触电阻大幅上升，而9641B接触电阻上升幅度较小。
扩散方阻的最优选为103Ω/□，但是在103±5Ω/□的控制范围内均可以配合本发明的正电极网版进行使用。
扩散工艺采用低表面浓度工艺，且扩散工艺采用多步扩散：扩散通过低表面浓度工艺匹配贺利氏9641正银浆料，过高的掺杂浓度会导致晶格的严重损伤，引入高浓度的复合中心，在低温第一次恒定源扩散和高温推进的作用下，可明显降低表层的磷元素和电活性磷浓度，减少死层，促进了对电池电性能的整体改善；
通过适当调整第二步恒定源扩散工艺参数实现对填充因子的独立控制，增大了对金属化条件的可匹配性，扩散工艺方案见说明书附图2。
1.第一步扩散,788℃，480s+950Pocl3+400O2；
2.第一步推结，847℃，300s；
3.第一步扩散,847℃，360s+100Pocl3+1000O2；
4.深推结，760℃，780s+1000O2。
表1为产线扩散工艺与匹配该发明方案的低表面浓度的扩散工艺对比，差异主要表现在扩散过程中的磷源浓度、推进1温度、推进2时间和温度等方面：
表1
根据表2内数据可得，表2为各网版型号的正银单耗、效率、开口率、高宽比、印刷性能对比，与现有的主流325目16um网版相比，本发明在保证印刷性能的前提下，正银单耗下降0.01g，效率提升0.09％，正银单耗下降和效率提升的收益远远超过网版纱布价格带来的成本上升：
| 目数 | 线经 | 开口率 | 高度 | 宽度 | 单耗 | 效率 | 印刷性能 |
| 325 | 16 | 63.246％ | 18 | 54 | 0.126 | 18.36％ | 印刷很好(A+) |
| 360 | 16 | 59.788％ | 18 | 52 | 0.121 | 18.38％ | 印刷好(A) |
| 380 | 14 | 62.497％ | 15 | 49 | 0.120 | 18.40％ | 印刷较好(A-) |
| 430 | 13 | 60.828％ | 15 | 47.5 | 0.116 | 18.45％ | 印刷稍差(B) |
| 500 | 16 | 46.928％ | 16 | 51 | 0.112 | 18.35％ | 大面积虚印，无法批量生产(C) |
表2
说明书附图3为各目数网版正银单耗DOE对比图，其中500目网版单耗尽管较430网版更低，但目数偏大导致透墨性较差，印刷效果差无法量产。
1.参照说明书附图1所示的430目13um线径网版，与产线325目13um线径网版对比DOE，在扩散方阻不变、正银浆料均使用硕禾K2的实验条件下，如说明书附图4所示，控制网版设计图形为单一变量，确认仅网版图形设计带来的效率提升和单耗下降对比结果显示对比325目网版，430目网版单耗低0.008g，效率提升0.03％(见表3)，且如说明书附图5以及说明书附图6所示，通过对比，印刷3D形貌显示430目较325目印刷塑型优势明显：
表3
2.网版均使用430-13，扩散方阻均为产线90Ω/□，对比硕禾K2和贺利氏9641B效率提升0.03％(见表4)：
表4
3.参照表1和说明书附图2，优化后的低表面浓度的多步扩散工艺，匹配430-13网版和贺利氏9641B，实现的扩散方阻103Ω/□，对比产线90Ω/□，DOE结果显示103Ω/□方阻相对90Ω/□方阻效率提升0.04％(见表5)：
| 方阻 | 浆料 | Eta | Uoc | Isc | FF | Rs | Rsh | Irev2 |
| 90 | 贺利氏9641 | 18.43％ | 633.57 | 8.940 | 79.94 | 1.347 | 806.69 | 0.047 |
| 95 | 贺利氏9641 | 18.45％ | 633.83 | 8.953 | 79.88 | 1.490 | 1295.45 | 0.048 |
| 103 | 贺利氏9641 | 18.47％ | 634.15 | 8.974 | 79.74 | 1.407 | 1342.12 | 0.044 |
表5
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种降本增效的正电极网版，包括网版纱布(1)和依附在网版纱布(1)上的感光胶膜层(3)，其特征在于：所述网版纱布(1)为430目13um线径的网纱；
所述感光胶膜层(3)上设置有正电极图案孔，所述正电极图案孔由若干正电极主栅和若干正电极副栅(4)组成。
2.根据权利要求1所述的一种降本增效的正电极网版，其特征在于：所述网版纱布(1)的厚度为重轧压21um。
3.根据权利要求1所述的一种降本增效的正电极网版，其特征在于：所述感光胶膜层(3)的厚度为17um。
4.根据权利要求1所述的一种降本增效的正电极网版，其特征在于：所述正电极副栅(4)的线宽为28um。
5.根据权利要求1所述的一种降本增效的正电极网版，其特征在于：所述正电极副栅(4)的根数为105根。
6.根据权利要求1所述的一种降本增效的正电极网版，其特征在于：所述正电极主栅的根数为4根或5根。
7.一种权利要求1所述的降本增效的正电极网版的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)：正电极网版在使用时匹配的正银浆料选用贺利式9641B；
2)：使扩散工艺的扩散方阻设计为103Ω/□。
8.根据权利要求7所述的一种降本增效的正电极网版的使用方法，其特征在于：贺利式9641B正银浆料的粘度为50000-140000mPa·s。
9.根据权利要求7所述的一种降本增效的正电极网版的使用方法，其特征在于：扩散方阻的控制范围为103±5Ω/□。
10.根据权利要求7所述的一种降本增效的正电极网版的使用方法，其特征在于：扩散工艺采用低表面浓度工艺，且扩散工艺采用多步扩散。
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