淺談噴墨印刷技術(shù)在太陽(yáng)能電池上的應(yīng)用

一、太陽(yáng)能電池 1.太陽(yáng)能電池上的信息標(biāo)識(shí) 由于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)線每天可以生產(chǎn)兩萬(wàn)片左右，對(duì)于同一個(gè)批次，同一條生產(chǎn)線上的產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中直接印出標(biāo)識(shí)，便于對(duì)將來(lái)出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行管理，從而能夠查找出哪條生產(chǎn)線，哪天生產(chǎn)的以及哪個(gè)班組生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池有問(wèn)題。鑒于上述原因，急需找到一種印刷技術(shù)，在生產(chǎn)的過(guò)程中，在太陽(yáng)能電池上面標(biāo)注上這些信息。如果在生產(chǎn)線上隨機(jī)標(biāo)注這些信息，目前只有采用噴墨印刷這種方式進(jìn)行，這是因?yàn)椋?①因?yàn)樘?yáng)能電池是通過(guò)表面采光獲得能量的，所以需要盡可能大的保留受光面積。故在對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行信息標(biāo)注的過(guò)程中，要求標(biāo)注信息占用太陽(yáng)能電池表面的面積盡可能小，大約在2～3mm的距離內(nèi)標(biāo)注上4個(gè)左右的數(shù)字信息，如日期、生產(chǎn)批次等。 ②要求這些標(biāo)注的信息能夠隨著需要記錄的信息的變化而不斷變化，做到可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接控制。 ③除上述兩點(diǎn)要求以外，還要求標(biāo)注信息的速度要同太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)速度想?yún)f(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)在流水線上生產(chǎn)。 ④對(duì)于印刷的標(biāo)識(shí)，還要求在太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)800℃的高溫?zé)Y(jié)，標(biāo)識(shí)通過(guò)儀器容易辨別。 ⑤太陽(yáng)能電池上用于標(biāo)識(shí)信息的色料最好為生產(chǎn)過(guò)程中印刷電極線的銀漿，如果銀漿顆粒度大小合適，即可采用。 2.太陽(yáng)能電池的電極線新的印刷方式 目前使用的絲網(wǎng)印刷都屬于接觸印刷，需要一定的印刷壓力才能夠印刷出我們需要的電極線。由于太陽(yáng)能電池隨著技術(shù)不斷的提高，其厚度不斷降低，如果仍然采用這種傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷方式，在生產(chǎn)過(guò)程中就存在將太陽(yáng)能電池壓壞的可能性，這樣對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量來(lái)說(shuō)就得不到保障。所以，就要求我們尋找一種新的印刷方式，沒(méi)有印刷壓力，不需要接觸即可達(dá)到太陽(yáng)能電池的電極線的要求。 電極線的要求：在一個(gè)15cm×15cm的正方形區(qū)域,噴出很多條電極線,并且要求這些電極線的細(xì)度在90μm,高度20μm,要有一定的截面積,保證電流的流通。此外，還要求在一秒鐘內(nèi)就要完成一片太陽(yáng)能電池電極線的印刷。 二、噴墨印刷技術(shù) 1.噴墨印刷的方式 噴墨印刷方式有20 多種，基本原理都是先產(chǎn)生小墨滴，再將之引導(dǎo)至設(shè)定的位置上，大致可歸納成連續(xù)式和間歇式。所謂連續(xù)式噴墨，是無(wú)論印紋或非印紋，都以連續(xù)的方式產(chǎn)生墨滴，再將非印紋的墨滴回收或分散；而間歇式噴墨只有在印紋部分才產(chǎn)生墨滴。 ①連續(xù)式噴墨印刷 以偏離的墨滴印刷墨流經(jīng)加壓噴出、振動(dòng)、分解成小墨滴后，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)，由于靜電作用，小墨滴在飛越此電場(chǎng)后不論帶電與否，均直前飛行。在通過(guò)偏離電磁場(chǎng)時(shí)，荷電量大的墨滴會(huì)受到較強(qiáng)的吸引，從而曲折較大的幅度；反之，則偏折較小。而不帶電的墨滴將積于集墨溝內(nèi)回收。 以不偏離的墨滴印刷和上述一類很類似，惟一不同在于偏離的電荷被回收，不偏離的電荷反而直行形成印紋。 使不需用的墨滴電荷分裂墨流仍是加壓由管口噴出，但管孔更為纖細(xì)，其直徑大約為10～15μm。其管孔細(xì)到噴出的墨滴會(huì)自動(dòng)分解成一顆顆的極小墨滴，再使這些細(xì)小的墨滴經(jīng)過(guò)同電極的荷電環(huán)。由于這些墨滴相當(dāng)微小，會(huì)因?yàn)橥噪姾上喑獾木壒?，?dǎo)致這些電荷的墨滴再度分裂成霧狀，此時(shí)它就失去方向性而不能印刷。反之，不帶電荷的印墨就不會(huì)分裂形成印紋，可用作連續(xù)調(diào)的印刷。 ②間歇式噴墨印刷。 以靜電拉引。由于靜電拉引力而噴墨，在噴孔處的印墨會(huì)形成凸出的半月形，再以一電極板并列之，凸出印墨的表面張力，會(huì)受到并列電極板上的高電壓破壞，因而墨滴會(huì)被靜電力拉引出來(lái)。這些墨滴都帶有靜電，可向垂直或水平方向偏移，射到設(shè)定的位置上或是遮蔽板上回收。 熱氣泡式噴墨。將墨水瞬間加熱，使在電阻器附近的氣體膨脹，也會(huì)有少量的墨會(huì)變成蒸汽，將墨水?dāng)D壓推出噴嘴，使其飛行至紙面上，形成印紋。墨滴噴出后溫度隨即降低，使墨盒內(nèi)的溫度也迅速降低，再由毛細(xì)管原理將突出的墨水拉回墨盒內(nèi)。 2.噴墨印刷的應(yīng)用 由于噴墨印刷是一種無(wú)接觸、無(wú)壓力、無(wú)印版的數(shù)碼印刷方式，具有傳統(tǒng)印刷無(wú)可比擬的優(yōu)越性。它與承印物的材料和形狀無(wú)關(guān)，除了紙張、印版外，還可以使用金屬、陶瓷、玻璃、絲綢、紡織品等，適應(yīng)能力很強(qiáng)。同時(shí)，噴墨印刷不需要膠片、烤版、拼版、曬版等工序，在印刷領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。 3.噴墨印刷中的油墨控制 在噴墨印刷時(shí)，為了保證結(jié)果，必須對(duì)印刷油墨的參數(shù)做到比較合適的控制，印刷時(shí)控制的條件有以下幾個(gè)。 ①為了不阻塞噴墨頭，必須通過(guò)0.2μm的過(guò)濾器。 ②氯化鈉含量須低于100ppm。氯化鈉會(huì)使染料沉降下來(lái)，而且氯化鈉含有腐蝕性，尤其在氣泡噴墨系統(tǒng)它容易將噴頭腐蝕。雖然噴頭都是用鈦金屬制成，但在高溫下還是會(huì)被氯化鈉腐蝕。 ③黏度控制1～5cp（1cp=1×10-3Pa·S），微壓電噴墨系統(tǒng)的黏度要求較高，氣泡噴墨系統(tǒng)的黏度要求較低。 ④表面張力30～60dyne/cm（1dyne=1×10-5N），微壓電噴墨系統(tǒng)的表面張力要求較低，氣泡噴墨系統(tǒng)的表面張力要求較高。 ⑤干燥速度要?jiǎng)偤茫烊菀兹娔^或斷墨，太慢容易擴(kuò)散，使網(wǎng)點(diǎn)重疊嚴(yán)重。 ⑥穩(wěn)定性，用于氣泡噴墨系統(tǒng)的染料熱穩(wěn)定性要好，因?yàn)闅馀輫娔到y(tǒng)的油墨要加熱至400℃的高溫，如果染料不能耐高溫將會(huì)分解或變色。 在太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)企業(yè)為了降低成本，要求太陽(yáng)能電池所選用的硅片越來(lái)越薄，如果選用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷，在壓力的作用下會(huì)把硅片壓碎。而噴墨印刷技術(shù)屬于無(wú)壓印刷，可以通過(guò)增加噴墨頭的方式提高生產(chǎn)的速度，在不久的將來(lái)噴墨印刷技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域一定會(huì)有更好的發(fā)展的。