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隨著 EL (電致發(fā)光)檢測技術在電池片和組件的生產過程中的普及應用,以及終端客戶對光伏電池組件的外觀和性能要求不斷加嚴,電池片的斷柵、虛印不良已成為重要的異常反饋項目。虛印、斷柵不僅影響外觀,而且降低了電池片效率,因此要從印刷的原理入手,充分考慮現(xiàn)場作業(yè)的方式,做好各關鍵點的控制。

在印刷baccni機臺進行印刷和測試的規(guī)模化生產,有不同目數膜厚線徑的網版供選擇實驗,刮條分條形刮條和板刮供實驗,印刷參數可根據要調節(jié)。絲網印刷的原理是通過刮條擠壓特定圖形的絲網彈性形變后將漿料滲透在要印刷的材料上的一種印刷方式。常見的正極圖形由主柵線和副柵線組成,柵線的重要用途是收集電流,虛印、斷柵區(qū)域的電流沒有被收集到,電池的效率會降低,在 EL 測試時則更能準確地體現(xiàn)。外觀斷柵、虛印的重要表現(xiàn)是柵線印跡中斷或模糊,如圖1和2,

而絲網參數設置不正確,網版線寬與漿料不匹配,網版堵塞,刮條磨損,漿料粘度過高或變干,硅片線痕等均會不同程度地造成斷柵、虛印。本文從涉及絲網印刷的印刷參數、網版、刮條、漿料等方面進行實驗。

設置合理的印刷參數:絲網段的重要質量控制點有圖形印刷的完整性和漿料濕重滿足工藝要求兩個方面。而絲網參數的設置對這兩個方面均有重要的影響。

第一,印刷高度過高可能會導致絲網版破損、虛印,過低可能會造成虛印、斷柵、毛邊等現(xiàn)象。所以印刷高度要在一定范圍內調節(jié),一般來說在硅片穩(wěn)定、網版彈性固定的時間內,印刷間距越高,漿料印刷的越厚,濕重越大。

第二,印刷壓力 P 過小,會導致虛印、斷柵;過大會導致網版及刮刀變形,使用壽命縮短,電池片隱裂,所以選擇合適的壓力值可以提高印刷質量、降低成本。在印刷高度、硅片穩(wěn)定、絲網彈性固定、刮刀硬度一定的條件下,在可調范圍內,印刷壓力越大,印刷厚度越薄,濕重越輕。在 BACCNI 設備上印刷壓力建議值70-90N。

第三,印刷速度是指印刷過程中的刮刀移動的速度,速度過小,會降低印刷效率;過大會出現(xiàn)毛邊、虛印。印刷速度建議在190mm/ s 至220mm/ s 之間。因此在日常的印刷中要尋找合適的印刷參數才能取得效率提升和外觀良好的雙重效果。這里使用比較好的一組參數是絲網間距設置在1.2mm,壓力在80N左右,印刷速度為220mm/ s 。

是取得較大的高寬比,即柵線既高又細,這要網版與漿料有效配合。之前存在一種現(xiàn)象是為降低印刷重量,一味降低網版線寬,而搭配的漿料較黏,頻繁出現(xiàn)斷柵和虛印現(xiàn)象,而部分虛印電池片在正面垂直檢驗時又很難發(fā)現(xiàn),極易漏檢。

實驗前使用的網版為400目18膜厚37線徑,現(xiàn)優(yōu)化為360目16um膜厚37線徑網版,過墨性提高,漿料固定為杜邦18H,配以合適的絲印參數及產線的有效監(jiān)控,明顯地改善了絲印外觀質量。同時由于之前使用的條形刮條易磨損,且要6小時更換一次,現(xiàn)引進一種新型刮條,由于接觸面大,耐磨損,不僅降低了斷柵、虛印出現(xiàn)幾率,并且其壽命為一般刮條的10倍左右,,上方為常規(guī)條形刮條,下方為改用的板式刮條。

形成標準的印刷作業(yè)規(guī)程:首先要做好網版的清潔和漿料的粘度管控,操作人員在生產一定數量的電池片時需抬高網版進行擦拭,擦拭的時候注意手法:由中間由四周擦拭,再繞四周擦拭,確認網版清潔后先進行1-3片的試生產,通過45O觀察電池片柵線是否有虛印、斷柵現(xiàn)象。同時在更換新網版時,在參數調整合適后,進行5片左右的外觀檢查,同時進行 EL 測試。漿料使用需按照少量多次的原則進行添加,若周邊漿料變干,應及時鏟出進行處理后再行使用。其次新增對燒結后的 EL 測試監(jiān)控,建議每小時至少10片以上,如有異常立即停止生產進行異常批次隔離并排查解決。另外在新材料新工藝驗證期間應適當新增抽測頻率。

片的體電阻,薄層電阻,金屬電極電阻,歐姆接觸電阻。正常單晶電池片的Rs值在1.00毫歐姆左右,可以在程序中設置將 Rs 大于一定值(建議1.5毫歐姆)的分選到某個檔位,這樣通過對該檔位的比例監(jiān)控即可快速預警虛印等異常問題。Rs 偏大通常有以下表現(xiàn)情況:

1.若發(fā)現(xiàn)某個時間段開始,整體偏大或間斷性出現(xiàn) Rs 偏大,很可能是因為印刷效果不好造成柵線和硅片沒有形成合金層,有空隙導致歐姆接觸不好。

2.伴隨開路電壓和短路電流偏低的 Rs 偏大,可能為燒結原因造成,而伴隨開路電壓和短路電流偏高的 Rs 偏大,可能為方塊電阻偏高。一般前制程比較穩(wěn)定,若某段時間持續(xù)出現(xiàn) Rs 偏高的一般均為 EL 虛印造成,顯示了一段時間 Rs 偏高,效率下降,測試對應電池片 EL 圖片虛印嚴重。通過以上4個方面對應措施的執(zhí)行,實驗后成品檢出的斷柵、虛印外觀不良率由原來的0.47%的降級不良率將至0.21%,降低了一半以上,改善明顯。

結論：通過對絲網參數的研究,絲網物料的搭配,絲網標準作業(yè)規(guī)程的建立, Rs 的監(jiān)控能大幅度地減少絲網印刷出現(xiàn)的斷柵、虛印問題。各項措施要按規(guī)定執(zhí)行,預防為主,減少批量不良。同時加裝自動檢測設備進行在線監(jiān)控已成為智能制造的趨勢。

原標題：電池片斷柵虛印改善