CN107564975A - 钢板印刷网及晶硅太阳能电池正面电极的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光伏组件技术领域，具体涉及一种钢板印刷网及晶硅太阳能电池正面电极的制备方法。其中制备钢板印刷网的方法包括以下步骤：提供两块不锈钢薄片；根据副栅线结构将副栅线等分分段，再间隔分离分段的副栅线形成A和B两种图形；然后在两块不锈钢薄片上分别开设与A图形和B图形对应的副栅线槽和若干圆孔，从而形成A板和B板。晶硅太阳能电池正面电极的制备方法为：根据形成A板和B板，采用钢版印刷工艺分别利用A板和B板在太阳能电池上分次印刷组合形成完整的细栅线和主栅线结构。本发明巧妙的解决了普通钢板印刷板张力变化大，栅线形貌粗细变化、不稳定等缺陷，大大提高了太阳能电池的使用寿命和转换效率，具有显著的特点。

Description

钢板印刷网及晶硅太阳能电池正面电极的制备方法

技术领域

本发明属于光伏组件技术领域，具体涉及一种制备钢板印刷网的方法及利用钢板印刷网制备晶硅太阳能电池正面电极的方法。

背景技术

当前，随着晶硅太阳能电池技术的不断发展，在追求低成本的同时，业界对太阳能电池的性能要求越来越高，对太阳能电池转换效率及晶硅太阳能电池成本等方面均提出了更高的要求。

晶硅太阳能电池的制造主要包括以下几个步骤：1、硅片清洗制绒；2、扩散制结；3、镀减反射膜；4、丝网印刷；5、高温烧结形成金属接触。其中，丝网印刷工序就是制作太阳能电池的电极，包括背面电极的印刷和烘干，然后进行铝背场的印刷和烘干，之后进行正面电极的印刷和烘干,最后进行高温烧结,而正面电极的制备对晶硅太阳能电池的性能有着至关重要的影响。如图（1）所示，晶硅太阳能电池的的正面电极通常包括若干条相互平行的副栅线1以及若干条与副栅线1相交且垂直的主栅线2。

目前常用的丝网印刷网版如图（2）所示，通常包括金属框架3以及置于框架中的不锈钢丝网版，不锈钢丝网版通常由多根不锈钢丝5交叉紧绷制成的。不锈钢丝网版上根据要印刷电极的图形，在不需要印刷处会涂有感光胶膜6，将网孔7封住；因不锈钢丝网版是由不锈钢丝编制而成，不锈钢丝的交接处会形成网结8，此部分在印刷过程中会阻碍透墨，导致栅线的宽度粗细不均，高度高低起伏，使得太阳能电池所产生的自由电子在较窄的栅线处的通过性较差，进而增加了串联电阻，影响电池转换效率。甚至有可能形成断栅现象，阻碍了减细栅线宽度，增加受光面积从而提升转化效率的方法。另外，刮刀对不锈钢丝网版的压力会使网版的张力随使用时间发生变化，导致印刷图形形变，影响印刷外观。

对于丝网印刷技术中出现的这些问题，目前市场上出现了一种新的钢版印刷技术：搭配使用一块细栅图形的钢版专用钢版，通常包括金属框架10，以及置于金属框架内部厚薄均匀的不锈钢薄片11，不锈钢薄片上通过蚀刻或者激光切割工艺开有与所制作的太阳能电池正面电极的副栅线1尺寸相同的微孔。印刷时，浆料只会从微孔中透过。细栅线印刷后，主栅线再使用丝网印刷方式印刷。上述钢版印刷没有了不锈钢丝5和网结8，印刷后的栅线平整和宽度都很均匀。

上述钢版印刷的方法虽然解决了丝网印刷中存在的问题，但是该钢版设计方案还存在较多问题：1、因为钢版的细栅图形是通过在成不锈钢薄片上蚀刻或者激光切割所形成的开口率为100%的开孔，因此存在部分区域是不锈钢片，部分区域是完全开口的情况，导致钢版的表面张力的均一性完全比不上不锈钢丝网版，而且细栅线的长度越长，张力不均匀性越大。最终在印刷成电极图形后，电池表面会出现严重的粗细不均现象，尤其是最边缘两根细栅线，会出现严重的粗线现象。2、因为不锈钢薄片的厚度只有几十个微米，在形成开孔区域的钢片边缘非常锋利，常规的钢版印刷搭配的刮刀只能够印刷很少的次数，刮胶边缘即会受到损伤，导致印刷后的图形表面形成断栅和粗细不均的现象。

发明内容

为了克服上述钢版印刷的缺点，本发明专门设计了一套钢板印刷网及其制备方法，同时提供了一种利用该钢板印刷网制备晶硅太阳能电池正面电极的方法，解决了因细栅线长度及刮涂损伤带来的张力不均和粗细不均的问题。

为了上述目的，本发明的技术方案为：

一种钢板印刷网的制备方法，其用于晶硅太阳能电池正面电极的印刷，所述太阳能电池正面电极包括若干条相互平行的副栅线以及若干条与副栅线相交且垂直的主栅线，其包括以下步骤：

a)提供两块大小、厚度和结构相同的不锈钢薄片；

b)勾勒需要制造的对应的晶硅太阳能电池正面电极的图形，根据图中副栅线结构将副栅线等分形成至少6段以上结构；

c)根据副栅线的等分结构间隔分离形成A和B两种图形；

d)在两块不锈钢薄片上分别通过蚀刻或者激光切割工艺开设与A图形和B图形对应的副栅线槽；根据A图形和B图形上主栅线结构通过蚀刻或者激光切割工艺间隔开设若干圆孔，从而形成A板和B板。

本发明的进一步改进在于：所述A图形和B图形中副栅线分段数量差异小于等于1，使得最后制作的A版和B版在印刷时张力均匀性相接近，从而保证了印刷正面电极的一致性，提高了正面电极的质量，延长了两块钢板配套使用的寿命。

本发明的进一步改进在于：所述图中副栅线等分长度每段为7-30mm，从而使得A版和B版印刷时的张力更加均匀，避免出现副栅线粗细不均现象，有效提高A、B版配套使用的寿命。

本发明的进一步改进在于：所述A板和B板上的圆孔设计直径为0.1-0.5mm，圆孔间的间距不得超过50um。本发明印刷制作主栅线时浆料从均匀分布的圆孔透过，通过浆料本身的流动性，每个圆孔透过的浆料将会相互连接起来，形成一条完整的主栅线。故当圆孔小于0.1mm时，会导致浆料透过困难，不能形成一条完整的主栅线；但当直径为大于0.5mm时，浆料则容易溢出，导致主栅线边缘参差不齐，毛糙。同样道理圆孔之间的间距过大后，将会导致从圆孔透过的浆料将无法连接起来，最终导致主栅线不完整，有未被银浆填充的孔洞。

一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，所述正面电极包括若干条相互平行的副栅线以及若干条与副栅线相交且垂直的主栅线，其包括以下步骤：

A)根据权利要求1所述的制备方法形成A板和B板；

B)采用钢版印刷工艺分别利用A板和B板在太阳能电池上分次印刷组合形成完整的细栅线和主栅线结构。

本发明的进一步改进在于：使用A板和B板印刷同一正面电极时所用印刷浆料相同，从而保证了印刷后形成正面电极的质量。

作为本发明的优选实施例，为了印刷方便和印刷后呈现完美的整个电极，所述A板和B板上分别设有印刷对位点。

本发明的进一步改进在于：所述A板和B板上形成的副栅线槽的段数差异小于等于1，保证了A版和B版在印刷时张力均匀性相接近，从而提高了印刷后正面电极栅线的一致性，提高了质量，延长了两块钢板配套使用的寿命。

本发明的进一步改进在于：所述A板和B板上每段副栅线槽长度相同，且长度为7-30mm，从而保证了A版和B版在印刷时张力的一致性和均匀性，避免出现副栅线粗细不均现象，有效提高A、B版配套使用的寿命。

本发明的进一步改进在于：所述A板和B板上的圆孔设计直径为0.1-0.5mm，圆孔间的间距不得超过50um。

本发明的进一步改进在于：所述钢版印刷工艺中使用的刮刀为不锈钢钢片，其厚度在0.2-0.5mm；钢片的长度大于太阳能电池中硅片的长度，这样不但使得刮刀寿命远高于普通玻纤刮板，而且印刷后的栅线均匀性更好。

本发明印刷过程中主栅线和副栅线均可在钢版印刷网上同时实现印刷。而分开设计的A版和B版对主栅线的数量不做要求，即不规定A版和B版中的主栅线数量，可以随意搭配设计。

本发明的制备方法跟常规生产工艺都为两次印刷，常规的钢版印刷分为印刷主栅图形和印刷副栅图形，最终形成完整的电极图形。而本发明则为分别印刷A版图形和印刷B版图形，故没增加工艺的复杂性。

本发明的有益效果：

1、采用A板和B板分段印刷，印刷过程中张力变化极小，栅线形貌的稳定性大大提升。

2、采用钢版A板和B板分段设计并搭配一定厚度的钢片刮刀印刷后，正极电池形成的栅线形貌平整光滑，粗细均匀，在不增加成本的情况下，提高了太阳能电池的使用寿命和转换效率。

3、解决了传统玻纤刮胶使用寿命偏低的问题，同时避免了刮胶边缘受到损伤，导致印刷后的图形表面形成断栅和粗细不均的现象，采用钢片刮胶使得钢版印刷网的寿命显著提高，能够达到5万次以上。

附图说明

图1表示晶硅太阳能电池的的正面电极结构图；

图2表示丝网印刷网版结构图；

图3表示普通副栅钢板印刷网的结构图；

图4表示本发明中涉及的钢板印刷网A版；

图5表示本发明中涉及的钢板印刷网B版；

图6为图5中印刷主栅线的钢版印刷网上若干圆孔的局部放大图。

附图标号：副栅线-1，主栅线-2，金属框架-3，不锈钢薄片-4，不锈钢丝-5，感光胶膜-6，网孔-7，网结-8，对位点-9，细栅线槽-11，圆孔-21。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例：如图1所示，制作一块硅片尺寸为156*156mm规格的晶硅太阳能电池正面电极，其中副栅线1总长度为150.5mm，副栅线1的数量为97根，所述副栅线的开口设计宽度为25um，主栅线2的数量为5根。

如图4和图5和图6所示，首选制作A板和B板两块钢板印刷网，制作过程如下：

a)提供两块大小、厚度和结构相同的不锈钢薄片4，在不锈钢薄片4四周设有金属框架3；

b)勾勒需要制造的对应的晶硅太阳能电池正面电极的图形，图形中副栅线开口宽度设计为21um，其略小于成品中副栅线的开口设计宽度，副栅线长度设计为150.5mm，也可略小于成品中副栅线长度，将副栅线等分成7段，每段长为21.5mm；

c)根据副栅线的等分结构间隔分离形成A和B两种图形，即从上到下，第一、第三、第五、第七段组成B图形，第二、第四、第六段组成A图形，其位置都不变动，其中第一、第三、第四、第五和第七段上都设有主栅线；

d)在两块不锈钢薄片上分别通过蚀刻或者激光切割工艺开设与A图形和B图形对应的副栅线槽11，其槽宽为21um；根据A图形和B图形上主栅线结构通过蚀刻或者激光切割工艺间隔开设若干圆孔21，从而形成A板和B板；本实施例中，一条主栅线对应开设四排圆孔，每排圆孔设计的直径为0.2mm，圆孔的间距为20um。

其次，根据制作形成的A板和B板两块钢板印刷网，制备晶硅太阳能电池正面电极，其包括如下步骤：

1、提供钢版印刷网中A版，通过钢版印刷工艺在太阳能电池上形成部分分段的细栅线和部分主栅线；

2、提供提供钢版印刷网中B版，通过对位点9，在已有印刷A版图形基础上，再印刷B版图形，最终形成整个电极结构。

本实施例中，第二次印刷时，印刷机会通过摄像头的校准机制将钢版印刷网版B版上的图形精确的印刷到已有A版图形额电池上，完美地实现整个电极的印刷。

本实施例中，钢板印刷过程中所用刮刀为不锈钢钢片，厚度为0.3 mm；不锈钢钢片的长度在190mm。

本实施例中，步骤1和步骤2所使用的浆料型号相同，且具有优异的烘干后附着性。本实施例中，A版和B版的印刷次序可以调换。

本发明在不增加工艺的复杂性的情况下，巧妙的解决了普通钢板印刷板张力变化大，栅线形貌粗细变化、不稳定等缺陷，大大提高了太阳能电池的使用寿命和转换效率，具有显著的特点。

显然，上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。

Claims (11)

1.一种钢板印刷网的制备方法，其用于晶硅太阳能电池正面电极的印刷，所述太阳能电池正面电极包括若干条相互平行的副栅线以及若干条与副栅线相交且垂直的主栅线，其特征在于包括以下步骤：

a)提供两块大小、厚度和结构相同的不锈钢薄片；

b)勾勒需要制造的对应的晶硅太阳能电池正面电极的图形，根据图中副栅线结构将副栅线等分形成至少6段以上结构；

c)根据副栅线的等分结构间隔分离形成A和B两种图形；

d)在两块不锈钢薄片上分别通过蚀刻或者激光切割工艺开设与A图形和B图形对应的副栅线槽；根据A图形和B图形上主栅线结构通过蚀刻或者激光切割工艺间隔开设若干圆孔，从而形成A板和B板。

2.根据权利要求1所述的钢板印刷网的制备方法，其特征在于：所述A图形和B图形中副栅线分段数量差异小于等于1。

3.根据权利要求1所述的钢板印刷网的制备方法，其特征在于：所述图中副栅线等分长度每段为7-30mm。

4.根据权利要求1所述的钢板印刷网的制备方法，其特征在于：所述A板和B板上的圆孔设计直径为0.1-0.5mm，圆孔间的间距不得超过50um。

5.一种晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，所述正面电极包括若干条相互平行的副栅线以及若干条与副栅线相交且垂直的主栅线，其特征在于包括以下步骤：

A)根据权利要求1所述的制备方法形成A板和B板；

B)采用钢版印刷工艺分别利用A板和B板在太阳能电池上分次印刷组合形成完整的细栅线和主栅线结构。

6.根据权利要求5所述的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于：使用A板和B板印刷同一正面电极时所用印刷浆料相同。

7.根据权利要求5或6所述的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于：所述A板和B板上分别设有印刷对位点。

8.根据权利要求5所述的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于：所述A板和B板上形成的副栅线槽的段数差异小于等于1。

9.根据权利要求5或8所述的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于：所述A板和B板上每段副栅线槽长度相同，且长度为7-30mm。

10.根据权利要求5所述的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于：所述A板和B板上的圆孔设计直径为0.1-0.5mm，圆孔间的间距不得超过50um。

11.根据权利要求5所述的晶硅太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于：所述钢版印刷工艺中使用的刮刀为不锈钢钢片，其厚度在0.2-0.5mm；不锈钢钢片的长度大于太阳能电池中硅片的长度。