表1:晶体硅太阳能电池的制造需要进行多次丝网印刷步骤。应用材料公司Baccini产品可以帮助实现绿色框中的步骤。
多年来,太阳能丝网印刷设备在精度和自动化方面有了很大进步,具备了在微米级尺寸上重复进行多次印刷的能力。这一发展开创了全新的先进应用,如双重印刷和选择性发射极金属镀膜。Baccini公司在20世纪70年代在微电子领域开发了丝网印刷技术,并在20世纪80年代将这一技术扩展到太阳能金属镀膜领域。今天,Baccini公司已成为应用材料公司Baccini集团,以多项先进技术引领业界的发展。
基本的太阳能丝网印刷
印刷过程从硅片放置到印刷台上开始。非常精细的印刷丝网固定在网框上,放置在硅片上方;丝网封闭了某些区域而其它区域保持开放,以便导电浆料能够通过【图2】。硅片和丝网的距离要严格地控制(称为印刷间隙)。由于正面需要更加纤细的金属线,因此用于正面印刷的丝网其网格通常比用于背面印刷的要细小得多。
表2:印刷丝网上包含打开和闭合的区域,通过打开的区域,导电浆料可以被印刷到硅片上。
把适量的浆料放置于丝网之上,用刮刀涂抹浆料,使其均匀填充于网孔之中。刮刀在移动的过程中把浆料通过丝网网孔挤压到硅片上【图3】。这一过程的温度,压力,速度和其他变量都必须严格控制。
表3:在丝网一端放置导电浆料,用刮刀在将浆料涂抹于丝网,并从网孔中挤压到硅片上。
每次印刷步骤后,硅片被放入烘干炉,使导电浆料凝固。接着,硅片被送入另一个不同的印刷机,在其正面或背面印制更多的线路。所有印刷步骤完成后,将硅片放入高温炉里烧结。
硅片正面和背面的印刷
每块太阳能电池的正面和背面都有通过丝网印刷淀积的导线【图4】,它们的功能是不同的。正面的线路比背面的更细;有些制造商会先印刷背面的导电线,然后将硅片翻过来再印刷正面的线路,从而最大程度地降低在加工过程中可能产生的损坏。在正面(面向太阳的一面),大多数晶体硅太阳能电池的设计都采用非常精细的电路(“手指线”)把有效区域采集到的光生电子传递到更大的采集导线——“母线”上,接着再传递到组件的电路系统中。正面的手指线要比背面的线路细得多(窄到80μm)。正因为如此,正面的印刷步骤需要更高的精度和准确性。
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