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、虛印不良已成為主要的異常反饋項目。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，做好各關鍵點的控制。

　　二、實驗

　　在AYSY機臺進行印刷和測試的規(guī)?；a(chǎn)，有不同目數(shù)膜厚線徑的網(wǎng)版供選擇實驗，刮條分條形刮條和板刮供實驗，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，電池的效率會降低，在EL測試時則更能準確地體現(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、漿料等方面進行實驗。

　　三、結(jié)果和討論

　　1.設置合理的印刷參數(shù)：絲網(wǎng)段的主要質(zhì)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(wǎng)參數(shù)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(wǎng)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(nèi)調(diào)節(jié)，一般來說在硅片穩(wěn)定、網(wǎng)版彈性固定的時間內(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，會導致虛印、斷柵；過大會導致網(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，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時又很難發(fā)現(xiàn)，極易漏檢。

    實驗前使用的網(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不同刮條對比

　　3.形成標準的印刷作業(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)量的電池片時需抬高網(wǎng)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(wǎng)版清潔后先進行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。同時在更換新網(wǎng)版時，在參數(shù)調(diào)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。其次增加對燒結(jié)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(chǎn)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，可以在程序中設置將Rs大于一定值（建議3.5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(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。

　　四、結(jié)論

　　通過對絲網(wǎng)參數(shù)的研究，絲網(wǎng)物料的搭配，絲網(wǎng)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(wǎng)印刷產(chǎn)生的斷柵、虛印問題。各項措施要按規(guī)定實施，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。