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晶体硅太阳能电池的丝网印刷技术

作者：安艳龙 刘世元

来源：《电子技术与软件工程》2016年第22期

摘 要

在实施晶硅太阳电池生产制造期间，最为主要的环节就是硅芯片基板的金属化这一工艺，是晶硅太阳能电池形成电极的过程，也对电池能量的转换效率具有较大的影响。当前，通过不断的研究以及大量的实践经验表明，针对硅芯片实施金属化采取丝网印刷技术是最为理想的方案，满足太阳电池生产的需求，成为首要的重要工艺技术。基于此，本文针对晶体硅太阳能电池的丝网印刷技术展开详细的分析，并提出科学的质量控制举措，旨在为实践工作提供有价值的理论借鉴。

【关键词】晶体硅 太阳能电池 丝网印刷技术 分析及探究

目前对太阳能电池生厂商而言面临两极分化的挑战，首先急需提升太阳能电池的功率，使得单位面积的发电量不断增加。其次为在不增加有关投资的情况下，利用现有的工艺对总体生产力进行提升。在实施金属化期间，丝网印刷技术作为一项优化工艺，应用此技术制作太阳电池板的背以及正电极、背电场的生产工艺获得到了广泛的应用，并且工艺逐渐完善成熟，在当前以及未来的发展中，成为太阳能电池制作重要的加工方式。 1 丝网印刷技术概述

丝网印刷技术主要是指经刮条挤压丝网弹性形变，于需要进行印刷的材料上对浆料漏印，作为良好的印刷方式，成为当前应用较为广泛的电池工艺。通过实施丝网印刷的举措，把存在金属的导电浆料经丝网网孔于硅片上展开压印，进而产生电极或电路，最后把光生电子从电池内导出。将金属浆料印于已产生p-n结的多晶硅硅片上面，实施背面银铝浆印刷以后产生了背电极，进而利于组件的焊接。实施第二道印刷铝浆，形成重掺杂获得P+层，由于铝背场将载流子复合有效减少或者削弱，增加对正电荷的收集进而提升开压。实施第三道印刷银浆，主要目的为促进对电子的吸收产生上电极，如图1所示。

于电池的反面采用银浆印刷背电极获得电池片的背电极。对背电极印刷提出的有关的浆料要求包含以下几方面：背电极是电池的物理正极，必需具备较强的焊接性能。并且采取的背电极浆料，通常应用Ag浆，也可应用Ag/A1浆，应用的优势为一方面具有较低的成本，另一方面焊接性能较强。其中背电场的功能为，A1是一种P型杂质，在烧结完毕以后能够于背面扩散产生P+层，利于构建起P+P结，进而有效抑制电子向背面运动，在进行工业化生产期间，常采用的背电场浆料一般为铝浆。于电池片的正面，采用银浆料印刷一排间隔均匀的主电极、细栅线。其中电池的物理负极为正面电极，栅线的功能为对电流实施收集，正电极的发展需要

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将又高又细作为目标。主栅的功能除了针对电流实施有效收集以外，其应具备较强焊接性功能。通常在工业化生产期间，银浆是正面电极用到的浆料。 2 太阳能电池生产工序中丝网印刷技术的应用价值

硅太阳电池生产包含的工序列举如下：硅片、前清洗、扩散、后清洗、PECVD、印刷背电极（烘干）、印刷铝背场（烘干）、印刷正面电极、烧结、测试分选。作为太阳能电池生产环节中必不可缺少的关键工序内容，丝网印刷的工作主要有印刷背电极、铝背场以及正电极。印刷质量的好坏与否，对电池片的性能包括电池片外观等均可构成直接的影响。因此，充分获得较高的印刷质量是重要的工作。

经采取丝网印刷形式，推动包含高度化学活性的金属浆料于硅片上面进行印刷，并且在彻底烘干的情况下，保持金属浆料处于固化状态中。采取高温加快烧结的方式，使活性物质作为辅助渠道，推动在金属、硅片表面产生合金层，最后获取有效接触并产生铝背场。 3 丝网印刷技术质量控制举措

在工业化生产期间，为了充分确保电池片印刷具有较高的质量，应该要掌握好电池片抽测印刷浆料的重量，同时保障图形印刷具备完整性。重点的检查工作为以下内容，包括背电极印刷图案完整性、线条流畅性、有无发生偏移或者漏浆问题、是否存在硅片崩边状况；背电场印刷图案完整性，是否存在偏移、漏浆、崩边情况，有无漏硅、缺失、脱落问题，以及是否具有铝珠、铝苞或者铝刺等情况；正面电极印刷图案，检查是否缺损、具有偏移、毛边或者崩边和断线问题，以及主电极缺失和正电极翘曲等现象。加强质量管理，充分提升对每一程序印刷重量以及外观检测的重视度。 4 丝网印刷技术未来的发展形势

伴随太阳能光伏产业不断壮大规模的形势，为了获得更高的工作效率以及经济效益，工艺的流程会逐渐增多，对高产量、针对更薄硅片的能力进行处理等内容会具有更高的关注度。当前晶体硅太阳能电池工厂的产量约为每小时1500硅片的效率，业界将每小时最少3000硅片的生产效率定为未来的发展目标，所以需要采取先进机械自动化技术实现最小的破片率针对硅片展开处理工作。基于此，要求丝网印刷相关工艺具备更高的速度，并且充分保障线条的宽度以及对齐方式等具有原有精确度。伴随硅片越来越薄的发展形势，也会相继促进不断提升软处理技术，进而从整体上实现对由于硅片越来越薄而出现易碎问题的处理，推动硅片高质高量的制造生产。 5 结语

在太阳能电池生产工序中，丝网印刷技术的应用具有重要的实际意义。作为一种应用在积淀金属线的重要技术，晶体硅太阳能电池丝网印刷具备较高的成本效益，当前于工业化生产工作期间已经获得普遍的应用实践。当前的丝网印刷系统集高度自动化、高产量以及超薄硅片处

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理能力于一体，通过不断的应用与实践，并展开更加深入的研究，会促进晶体硅太阳能电池丝网印刷技术的不断发展以及完善，进而获得更高的电池效率以及实现降低太阳能电力成本的更高目标。 参考文献

[1]胡子琦.晶体硅太阳能电池丝网印刷工艺的研究[D].北京：北京交通大学，2013. [2]黄婷婷.晶体硅太阳能电池丝网印刷工艺的改进[D].无锡：江南大学，2013.

[3]应用材料公司.晶体硅太阳能电池的丝网印刷技术[J].电子与电脑，2010（07）：61-65. [4]邱燕.晶体硅太阳电池的丝网印刷技术及质量控制[J].太阳能，2015（01）：74-76. [5]夏正宁，赵俊霞.太阳能电池片中丝网印刷中的故障及解决方法[J].电子世界，2014（09）：35-36. 作者单位

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