探究光伏電池組件斷柵虛印如何控制？

　　一、引言

　　隨著EL（電致發(fā)光）檢測技術(shù)在電池片和組件的生產(chǎn)過程中的普及應(yīng)用，以及終端客戶對(duì)光伏電池組件的外觀和性能要求不斷加嚴(yán)，電池片的斷柵、虛印不良已成為主要的異常反饋項(xiàng)目。虛印、斷柵不僅影響外觀，而且降低了電池片效率，因此需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(guān)鍵點(diǎn)的控制。

　　二、實(shí)驗(yàn)

　　在AYSY機(jī)臺(tái)進(jìn)行印刷和測試的規(guī)?；a(chǎn)，有不同目數(shù)膜厚線徑的網(wǎng)版供選擇實(shí)驗(yàn)，刮條分條形刮條和板刮供實(shí)驗(yàn)，印刷參數(shù)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。絲網(wǎng)印刷的原理是通過刮條擠壓特定圖形的絲網(wǎng)彈性形變后將漿料滲透在需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，柵線的主要作用是收集電流，虛印、斷柵區(qū)域的電流沒有被收集到，電池的效率會(huì)降低，在EL測試時(shí)則更能準(zhǔn)確地體現(xiàn)。外觀斷柵、虛印的主要表現(xiàn)是柵線印跡中斷或模糊，如圖1和2，而絲網(wǎng)參數(shù)設(shè)置不正確，網(wǎng)版線寬與漿料不匹配，網(wǎng)版堵塞，刮條磨損，漿料粘度過高或變干，硅片線痕等均會(huì)不同程度地造成斷柵、虛印。本文從涉及絲網(wǎng)印刷的印刷參數(shù)、網(wǎng)版、刮條、漿料等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖1電池片斷柵不良

　　三、結(jié)果和討論

　　1.設(shè)置合理的印刷參數(shù)：絲網(wǎng)段的主要質(zhì)量控制點(diǎn)有圖形印刷的完整性和漿料濕重滿足工藝要求兩個(gè)方面。而絲網(wǎng)參數(shù)的設(shè)置對(duì)這兩個(gè)方面均有重要的影響。

　　第一，印刷高度過高可能會(huì)導(dǎo)致絲網(wǎng)版破損、虛印，過低可能會(huì)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(nèi)調(diào)節(jié)，一般來說在硅片穩(wěn)定、網(wǎng)版彈性固定的時(shí)間內(nèi)，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(huì)導(dǎo)致虛印、斷柵；過大會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)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(zhì)量、降低成本。在印刷高度、硅片穩(wěn)定、絲網(wǎng)彈性固定、刮刀硬度一定的條件下，在可調(diào)范圍內(nèi)，印刷壓力越大，印刷厚度越薄，濕重越輕。在ASYS設(shè)備上印刷壓力建議值50-90N。

　　第三，印刷速度是指印刷過程中的刮刀移動(dòng)的速度，速度過小，會(huì)降低印刷效率；過大會(huì)出現(xiàn)毛邊、虛印。印刷速度建議在180mm/s至225mm/s之間。因此在日常的印刷中要尋找合適的印刷參數(shù)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(shù)是絲網(wǎng)間距設(shè)置在1.4mm，壓力在70N左右，印刷速度為220mm/s。

　　2.探求匹配的網(wǎng)版漿料與刮條：柵線印刷的理想效果是取得較大的高寬比，即柵線既高又細(xì)，這需要網(wǎng)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(wǎng)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(yàn)時(shí)又很難發(fā)現(xiàn)，極易漏檢。

　　實(shí)驗(yàn)前使用的網(wǎng)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(wǎng)版，過墨性提高，漿料固定為杜邦18H，配以合適的絲印參數(shù)及產(chǎn)線的有效監(jiān)控，明顯地改善了絲印外觀質(zhì)量。同時(shí)由于之前使用的條形刮條易磨損，且要6小時(shí)更換一次，現(xiàn)引進(jìn)一種新型刮條，由于接觸面大，耐磨損，不僅降低了斷柵、虛印產(chǎn)生幾率，并且其壽命為一般刮條的10倍左右，如圖3，上方為常規(guī)條形刮條，下方為改用的板式刮條。

　　圖3不同刮條對(duì)比

　　3.形成標(biāo)準(zhǔn)的印刷作業(yè)規(guī)程：首先要做好網(wǎng)版的清潔和漿料的粘度管控，操作人員在生產(chǎn)一定數(shù)量的電池片時(shí)需抬高網(wǎng)版進(jìn)行擦拭，擦拭的時(shí)候注意手法：由中間由四周擦拭，再繞四周擦拭，確認(rèn)網(wǎng)版清潔后先進(jìn)行1-3片的試生產(chǎn)，通過45°觀察電池片柵線是否有虛印、斷柵現(xiàn)象。同時(shí)在更換新網(wǎng)版時(shí)，在參數(shù)調(diào)整合適后，進(jìn)行5片左右的外觀檢查，同時(shí)進(jìn)行EL測試。

　　漿料使用需按照少量多次的原則進(jìn)行添加，若周邊漿料變干，應(yīng)及時(shí)鏟出進(jìn)行處理后再行使用。其次增加對(duì)燒結(jié)后的EL測試監(jiān)控，建議每小時(shí)至少10片以上，如有異常立即停止生產(chǎn)進(jìn)行異常批次隔離并排查解決。另外在新材料新工藝驗(yàn)證期間應(yīng)適當(dāng)增加抽測頻率。

　　4.通過效率測試程序卡控Rs來監(jiān)控印刷異常：Rs主要包含四部分，硅片的體電阻，薄層電阻，金屬電極電阻，歐姆接觸電阻。正常多晶電池片的Rs值在2.50毫歐姆左右，可以在程序中設(shè)置將Rs大于一定值（建議3.5毫歐姆）的分選到某個(gè)檔位，這樣通過對(duì)該檔位的比例監(jiān)控即可快速預(yù)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(gè)時(shí)間段開始，整體偏大或間斷性出現(xiàn)Rs偏大，很可能是因?yàn)橛∷⑿Ч缓迷斐蓶啪€和硅片沒有形成合金層，有空隙導(dǎo)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(jié)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(shí)間連續(xù)出現(xiàn)Rs偏高的一般均為EL虛印造成，圖4和5顯示了一段時(shí)間Rs偏高，效率下降，測試對(duì)應(yīng)電池片EL圖片虛印嚴(yán)重。

　　圖4Rs與效率對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

　　通過以上4個(gè)方面對(duì)應(yīng)措施的執(zhí)行，實(shí)驗(yàn)后成品檢出的斷柵、虛印外觀不良率由原來的0.47%的降級(jí)不良率將至0.21%，降低了一半以上，改善明顯。


　　四、結(jié)論

　　通過對(duì)絲網(wǎng)參數(shù)的研究，絲網(wǎng)物料的搭配，絲網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)規(guī)程的建立，Rs的監(jiān)控能大幅度地減少絲網(wǎng)印刷產(chǎn)生的斷柵、虛印問題。各項(xiàng)措施要按規(guī)定實(shí)施，預(yù)防為主，減少批量不良。同時(shí)加裝自動(dòng)檢測設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控已成為智能制造的趨勢(shì)。