CN107086056A - 用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的制备与印刷工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶硅太阳电池制造中正面银浆料的制备及印刷技术领域，尤其是一种用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的制备，称重85~90份的球型银粉于不锈钢圆盆中，之后分别加入0.1~5份的无机粘结相玻璃粉和1~10份的有机载体，在圆盆中充分搅拌均匀；均匀搅拌后利用三辊机对其进行均匀分散、辊轧，形成初步导电浆料；加入0.1~1份的醇酯类有机添加剂，手动搅拌15~20分钟，使浆料各组分均匀混合，导电浆料应用于无网结网版之上，可以得到细栅形貌良好且高宽比较大的正银栅线，这对于提高太阳电池的短路电流和填充因子起到了积极的作用，也为高精细银栅制备提供了一个新的方向，由于操作简单也有望实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳电池制造中正面银浆料的制备及印刷技术领域，尤其是一种用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的制备与印刷工艺。
背景技术
在晶硅太阳电池的制备过程中，正面银浆料是制备太阳电池前电极的主要原材料，正面银栅线对晶体硅太阳电池的光电转换性能有显著的影响，正银浆料的制备和丝网印刷技术是高效低成本太阳电池的关键技术。为了提升晶硅太阳电池的光电转换效率，降低接触电阻和正电极遮光面积，须要求晶硅太阳电池正电极银细栅有较大的高宽比。目前，市场上使用的正银浆料使用50um的开口线宽网版进行印刷，印刷烧结后的线宽将达到70um以上，高度普遍在15-20um。同时，网版开口线宽较大也直接增加了正银用量，这显然无法满足高效低成本太阳电池的制备要求。
在晶硅太阳电池正面电极的制造过程中，丝网印刷技术是最常用也是最核心的技术。通过丝网印刷得到正面主栅线和副栅线（细栅线），副栅线用来收集硅片表面的光生电流，主栅线用于汇集副栅线上的电流并传导至外电路。普通晶硅太阳电池的遮光面积一般在7%左右，从遮光效应可知，正面银线宽度每减少10um，太阳电池的光电转换效率就将提升0.1%。无网结网版区别于其他普通网版，可以实现晶体硅太阳电池正面高精细银线条的印刷。
该网版的每一经线和与纬线分别垂直于网框，具有高透过率和高分辨率的优点，并可以有效减少丝网印刷过程中的断栅问题。例如申请号为201310013973.4，申请日为2013年01月15日的专利“晶硅太阳能电池高精细正银栅线网版制作方法”，对某一种无网结网版的制备过程和优点进行了详细介绍。由于无网结网版制作和应用的特殊性，其对应的银导电浆料也有所区别，目前适用于该类无网结网版的导电浆料多数仍处于实验室研发阶段。由于无网结网版浆料可以极大提升正银栅线的高宽比，进而提高晶硅太阳电池的光电转换效率，因此寻求无网结网版和对应其浆料相结合的制备和印刷技术，在晶硅太阳电池领域有极大的应用前景。
发明内容
为了克服现有的开口线宽网版印刷增加了正银用量，满足不了太阳电池制备要求的不足，本发明提供了一种用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的制备与印刷工艺，通过减小正面银线宽度和提高高宽比来解决问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的制备，包括以下制备步骤：
步骤一：称重85~90份的球型银粉于不锈钢圆盆中，之后分别加入0.1~5份的无机粘结相玻璃粉和1~10份的有机载体，在圆盆中充分搅拌均匀；
步骤二：均匀搅拌后利用三辊机对其进行均匀分散、辊轧，形成初步导电浆料；
步骤三：加入0.1~1份的醇酯类有机添加剂，手动搅拌15~20分钟，必要时可采用水浴机械搅拌，使浆料各组分均匀混合，形成导电银浆料。
一种用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的印刷工艺，包括以下印刷步骤：
步骤一：调节网间距（即印刷台与网版之间的距离），向上调节印刷台至刚好与网版接触，记录此刻间距表指针的位置，然后，向下调节印刷台使其与网版慢慢脱离，当间距表指针转动1.6圈时，调节过程结束；
步骤二：对印刷机的刮刀架进行初始调平操作，保证刮刀两侧对网版的压力相当，同时确保刮刀在印刷过程中可以将导电浆料刮干净；
步骤三：调节印刷机回料刀的高度，采用手部感应调节，即向下按压回料刀刀架至网版上，同时在网版下方能刚好感觉到按压压力时为宜，这样可以保证回料刀在回料过程中确保导电浆料均匀铺开，且网版上导电浆料的铺展厚度合适；
步骤四：调节印刷压力，印刷过程中印刷压力过小，将导致虚印、漏印、断栅严重等情况发生，这也会大大提升栅线电阻，影响太阳电池的短路电流和填充因子，降低太阳电池的光电转换效率，而压力过大则会降低网版的使用寿命，同时也有使导电浆料湿重增加的可能，增加了太阳电池的生产成本；
步骤五：设置印刷速度，在印刷过程中，分为预印刷和硅片印刷两个步骤，在预印刷阶段，印刷速度可以调节至较高速度，通过观察印刷在塑料板上的栅线情况对印刷过程进行监控和实时调整，在硅片印刷过程中，则需要降低1/3的印刷速度，从而能保证导电浆料顺利被挤压至硅片上，减少虚印、断栅情况的发生；
步骤六：烧结炉干燥与烧结。
进一步的，包括步骤四中压力表的示数设定为：刮刀压力0.3MPa，回料刀压力0.2MPa，工作台气压0.1MPa。
本发明的有益效果是，导电浆料应用于无网结网版之上，通过精细印刷过程，可以得到细栅形貌良好且高宽比较大的正银栅线，这对于提高太阳电池的短路电流和填充因子起到了积极的作用，也为高精细银栅制备提供了一个新的方向，由于操作简单也有望实现规模化生产。
具体实施方式
一种用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的制备，制备步骤为：称重85~90份的球型银粉于不锈钢圆盆中，之后分别加入0.1~5份的无机粘结相玻璃粉和1~10份的有机载体，在圆盆中充分搅拌均匀；均匀搅拌后利用三辊机对其进行均匀分散、辊轧，形成初步导电浆料；加入0.1~1份的醇酯类有机添加剂，手动搅拌15~20分钟，必要时可采用水浴机械搅拌，使浆料各组分均匀混合，形成导电银浆料。其中，银粉为球形，且银粉的平均粒度为1.12~2.15um，振实密度为6.45g/cm3，松装密度4.53 g/cm3，无机粘结相玻璃粉为Pb-B-Sb-Si玻璃体系，为改善玻璃粉的物化性能，还可添加MgO、Al2O3、ZnO等氧化物，有机载体为乙基纤维素、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、松油醇、醇酯、菎麻油等中的一种或几种的混合，有机添加剂为市售醇、酯类有机添加剂，导电浆料的细度为4~5um，粘度为250~300Pa·s，该导电浆料专门用于无网结网版的印刷，无网结网版的膜厚为16um，网版开孔线宽为28um。
该正面银导电浆料的印刷工艺步骤为：调节网间距（即印刷台与网版之间的距离），向上调节印刷台至刚好与网版接触，记录此刻间距表指针的位置，然后，向下调节印刷台使其与网版慢慢脱离，当间距表指针转动1.6圈时，调节过程结束；对印刷机的刮刀架进行初始调平操作，保证刮刀两侧对网版的压力相当，同时确保刮刀在印刷过程中可以将导电浆料刮干净；调节印刷机回料刀的高度，采用手部感应调节，即向下按压回料刀刀架至网版上，同时在网版下方能刚好感觉到按压压力时为宜，这样可以保证回料刀在回料过程中确保导电浆料均匀铺开，且网版上导电浆料的铺展厚度合适（浆料过厚或过薄都可能直接影响最终的正银栅线的印刷效果）；调节印刷压力，印刷过程中印刷压力过小，将导致虚印、漏印、断栅严重等情况发生，这也会大大提升栅线电阻，影响太阳电池的短路电流和填充因子，降低太阳电池的光电转换效率，而压力过大则会降低网版的使用寿命，同时也有使导电浆料湿重增加的可能，增加了太阳电池的生产成本；设置印刷速度，在印刷过程中，分为预印刷和硅片印刷两个步骤，在预印刷阶段，印刷速度可以调节至较高速度，通过观察印刷在塑料板上的栅线情况对印刷过程进行监控和实时调整，在硅片印刷过程中，则需要降低1/3的印刷速度，从而能保证导电浆料顺利被挤压至硅片上，减少虚印、断栅情况的发生；烧结炉干燥与烧结。印刷时所用印刷机为实验室单片印刷机，其中包括刮刀架、回料刀，刮刀架下方两侧有挡板结构，网间距设定为：印刷台与无网结网版刚好接触时，向上调节印刷台至间距表指针转动1.6圈为宜；回料刀的高度设定为：向下按压回料刀与网版接触，至刚好无网结网版下方有压感为宜，印刷压力分别设定为：刮刀压力0.3MPa、回料刀压力0.2MPa、工作台气压0.1MPa。正式印刷之前加入了预印刷阶段，预印刷过程在塑料板上完成，通过观察塑料板上栅线的印刷效果对印刷过程进行调控。导电浆料在常规网版和无网结网版上印刷的高宽数据对比如下表1所示。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的制备，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤一：称重85~90份的球型银粉于不锈钢圆盆中，之后分别加入0.1~5份的无机粘结相玻璃粉和1~10份的有机载体，在圆盆中充分搅拌均匀；
步骤二：均匀搅拌后利用三辊机对其进行均匀分散、辊轧，形成初步导电浆料；
步骤三：加入0.1~1份的醇酯类有机添加剂，手动搅拌15~20分钟，必要时可采用水浴机械搅拌，使浆料各组分均匀混合，形成导电银浆料。
2.根据权利要求1所述的用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的印刷工艺，其特征在于，包括以下印刷步骤：
步骤一：调节网间距（即印刷台与网版之间的距离），向上调节印刷台至刚好与网版接触，记录此刻间距表指针的位置，然后，向下调节印刷台使其与网版慢慢脱离，当间距表指针转动1.6圈时，调节过程结束；
步骤二：对印刷机的刮刀架进行初始调平操作，保证刮刀两侧对网版的压力相当，同时确保刮刀在印刷过程中可以将导电浆料刮干净；
步骤三：调节印刷机回料刀的高度，采用手部感应调节，即向下按压回料刀刀架至网版上，同时在网版下方能刚好感觉到按压压力时为宜，这样可以保证回料刀在回料过程中确保导电浆料均匀铺开，且网版上导电浆料的铺展厚度合适；
步骤四：调节印刷压力，印刷过程中印刷压力过大或是过小均会影响印刷效果；
步骤五：设置印刷速度，在印刷过程中，分为预印刷和硅片印刷两个步骤，在预印刷阶段，印刷速度可以调节至较高速度，通过观察印刷在塑料板上的栅线情况对印刷过程进行监控和实时调整，在硅片印刷过程中，则需要降低1/3的印刷速度，从而能保证导电浆料顺利被挤压至硅片上，减少虚印、断栅情况的发生；
步骤六：烧结炉干燥与烧结。
3.根据权利要求2所述的用于无网结网版印刷的正面银导电浆料的印刷工艺，其特征是，所述步骤四中压力表的示数设定为：刮刀压力0.3MPa，回料刀压力0.2MPa，工作台气压0.1MPa。
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