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解決太陽能電池制造問題的印刷技術

2011-09-19 10:51 來源：互聯網責編：江佳

摘要：: 太陽電池制造商必須提高每平方米表面積的效率和生產能力又不增加投資。現在，SMT組裝中的細間距絲網印刷技術是金屬化技術的新進展。制造下一代太陽電池面臨的問題，對于電子制造行業并不陌生。

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　　【CPP114】訊：太陽電池制造商必須提高每平方米表面積的效率和生產能力又不增加投資。現在，SMT組裝中的細間距絲網印刷技術是金屬化技術的新進展。制造下一代太陽電池面臨的問題，對于電子制造行業并不陌生。
　　
　　DarrenBrown，DEK國際公司
　　
　　影響制造太陽電池組件的生產率和成本效益的因素很多，金屬化工藝也許是解決這些問題的最好方法。硅芯片基板的金屬化是制造晶硅（cSi）太陽電池的關鍵連接工藝。收集太陽電池產生的電流，這是很重要的，它直接影響電池的能量轉換效率。用絲網印刷技術對硅芯片進行金屬化，最適合太陽電池生產，是下一代太陽電池生產商首選的工藝技術（圖1）。
　　絲網印刷是一種精密的印刷技術，應用在各個行業中，從產品標簽到埋入式無源電子組件和導電油墨，導電油墨和制造cSi太陽電池密切相關。制造晶硅太陽電池已有幾十年的歷史，很久以來和不太久之前，這個快速增長的行業就已經在挑戰絲網印刷技術，要求以很小的、可以忽略不計的誤差把纖細的導體精確和可重復地印到基板上。制造太陽電池時還要考慮一些材料特性，如觸變性和流變性。
　　
　　目前，絲網印刷技術和太陽電池工藝的關系十分密切，從而促使絲網印刷技術提高了印刷的精度和重復性，超過了摻雜劑硅芯片上印刷導電圖案的一般要求。例如，表面貼裝電路板組件經常要求超細間距印刷，把焊膏印刷到很多間距為0.3毫米或小于0.3毫米，直徑為0.3毫米的焊盤上。焊膏中包含的化學物質比使用絲網印刷技術進行太陽電池硅芯片金屬化的材料中包含的化學物質更多。最早的焊膏由懸浮在助焊劑中的微小錫球和鉛球組成，現在的無鉛焊膏則包含銅、銀和銦等。焊膏一般印刷在裸電路板的導電銅焊盤上，然后把電子器件或組件的引線或引腳精確放到印刷了焊膏的銅焊盤上，再把電路板進入焊爐進行再流焊，形成牢固的電氣和機械連結。
　　人們探討了其他的金屬化工藝和材料，例如熱熔融技術，但是大多數太陽電池制造商還是選擇絲網技術作為首選的方法，使用的材料的選擇范圍很小，用銀膏形成硅芯片正面的指狀導電條，用鋁膏形成硅芯片背面的表面涂層。
　　
　　制造商面臨的挑戰
　　
　　制造新一代太陽電池給制造工藝的每個部分都帶來一系列新挑戰。這些挑戰對類似行業，例如對電子組件制造業來說并不陌生。
　　
　　生產太陽電池的公司的要求中，關鍵的是對金屬化的兩個要求：一是提高硬件和設備的性能，一是加強工藝開發，提高太陽電池本身的效率。提高硬件和設備的性能關系到增加產量和提高成品率，這是制造商熟悉的問題——通過減少芯片破損和控制工藝使從生產線出來的每塊芯片時都是合格的。加強工藝開發則要求提高對設備提供商的要求。設備供應商不再是簡單地提供有生產效率的機器。設備的設計人員必須了解太陽電池制造商對設備的要求和工藝技術水平，開發新技術，使太陽電池制造商既能保持高成品率和高產量，生產出更好的太陽電池。
　　
　　注重生產率的太陽電池制造商要求每條金屬化生產線的產量超過2400芯片/小時。目前，典型的金屬化生產線的產量在1200到1400芯片/小時之間，把產量提高一倍是很高的要求，更不用說提高易碎基板的運送和在傳送速度而不增加破損。太陽電池制造商還希望較小的廠房空間有更大的生產量、降低總體成本。
　　
　　絲網印刷技術要向金屬化生產線發展，要求它超過太陽電池生產商的產量目標，又要滿足制造商對生產車間實際面積的考慮。為滿足這些要求開發的一種技術，一條生產線每小時能生產3000塊芯片，它的長度和1200塊/小時的生產線一樣，寬度只比常規生產線寬25％。這種技術使用多個印刷頭并行操作，這對生產是有利，如果生產線上有印刷頭停下，其它印刷頭繼續工作。
　　
　　如果常規的1200塊/小時生產線停下，生產完全停止，暫停5分鐘就意味著少生產100塊芯片，相當于生產率每小時損失8.3％。如果一條常規生產線每小時生產3000塊芯片，生產線暫停5分鐘就少生產250片芯片。使用多印刷頭技術，每小時印刷3000塊芯片，只有一個印刷頭暫停工作，但其他印刷頭繼續印刷，暫停5分鐘少生產84塊芯片。因此，只有一個印刷頭暫停工作時一小時的產量是2916塊芯片，生產率只損失2.8％，還是可以接受的。