制作上下電極

2.3.6制作上下電極

2.3.6.1上下電極的設(shè)計(jì)

電極就是與pn結(jié)兩端形成緊密歐姆接觸的導(dǎo)電材料。習(xí)慣上把制作在電池光照面上的電極稱為上電極。把制作在電池背面的電極稱為下極或背電極。陽電池對(duì)上電極的要求，在于其與硅接觸時(shí)電阻要低，與硅之間的黏著力要強(qiáng)、可焊性要高等。此外可以大量生產(chǎn)及低制造成本也是主要的要求之一制造電極的方法制造電極的方法主要有真空蒸鍍、化學(xué)鍍鎳，鋁漿印刷燒結(jié)等。鋁漿印刷是近幾年比較成熟和在商品化電池生產(chǎn)中大量被采用的工藝方法，這種太陽電池的金屬電極作法與IC上的金屬電極作法有很大的不同。

制作上下電極材料要求能與硅形成牢固的接觸接觸電阻比較小，應(yīng)是一種歐姆接觸有優(yōu)良的導(dǎo)電性遮擋面積小，一般小于8%收集效率高可焊性強(qiáng)成本低廉污染比較小。歐姆接觸歐姆接觸是指金屬與半導(dǎo)體的接觸，而其接觸面的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體本身的電阻，使得組件操作時(shí)，大部分的電壓降在活動(dòng)區(qū)(Activeregion)而不在接觸面。歐姆接觸指的是它不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，而且不會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變

欲形成好的歐姆接觸，有二個(gè)先決條件：（1）金屬與半導(dǎo)體間有低的勢(shì)壘高度(BarrierHeight)（2）半導(dǎo)體有高濃度的雜質(zhì)摻入(N≧10EXP12cm-3)

真空蒸鍍法一般用光刻方法或用帶電極圖形掩膜的電極模具板。掩膜由線切割機(jī)，光刻加工或激光加工的不銹鋼箔或鈹銅箔制成。

化學(xué)鍍鎳制作電極利用鎳鹽（氯化鎳或硫酸鎳）溶液在強(qiáng)還原劑次磷酸鹽的作用下，依靠鍍件表面具有的催化作用，使次磷酸鹽分解出生態(tài)原子氫將鎳離子還原成金屬鎳，同時(shí)次磷酸鹽分解析出磷，因此在鍍件表面上獲得鎳磷合金的沉積鍍層

化學(xué)鍍鎳的配方很多，堿性溶液用于半導(dǎo)體鍍鎳比酸性溶液好，下面是一種典型鍍液的配方：氯化鎳30g/l氯化銨50g/l檸檬酸銨65g/l次磷酸鈉10g/l絲網(wǎng)印刷制作電極真空蒸鍍和化學(xué)鍍鎳制作電極的方法是一種傳統(tǒng)的制作方法，但存在工藝成本較高，耗能量大，批量小，不適宜于自動(dòng)化生產(chǎn)，為了降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)量，人們將厚膜集成電路的絲網(wǎng)漏印工藝引入太陽電池的生產(chǎn)中。目前，該工藝已走向成熟，使線條的寬度可降到50

m，高度達(dá)到10～20

m。上電極金屬柵線的設(shè)計(jì)

上電極的設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方向是上電極金屬柵線的設(shè)計(jì)。圖為幾種在地面應(yīng)用電池中使用的上電極的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于普通的電極設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原則是使電池的輸出最大，即電池的串聯(lián)電阻盡可能小和電池的光照作用面積盡可能大。上電極金屬柵線的設(shè)計(jì)金屬電極一般由兩部分構(gòu)成，主線是直接將電流輸?shù)酵獠康妮^粗部分，柵線則是為了把電流收集起來傳遞到主線上去的較細(xì)的部分。(a)示出主線和柵線的上電極設(shè)計(jì)的示意圖。根據(jù)這種對(duì)稱性電極可以分解成12個(gè)相同的單電池；(b)典型的單電池的重要尺寸主線的最佳尺寸WB如果電極各部分是線性地逐漸變細(xì)的，則m值為4，如果寬度是均勻的，則m值為3.當(dāng)柵線的間距變得非常小以致橫向電流損耗可忽略不計(jì)時(shí)，出現(xiàn)最佳值。于是，最佳值由下面條件給出，即Jmp和Vmp分別為最大功率點(diǎn)的電流密度和電壓;

smf和

smb分別為電極的柵線和主線的金屬層的薄層電阻實(shí)際上，不可能得到這個(gè)最佳值，在特定的條件下，要保持產(chǎn)品有較高的成品率，WF及S的最小值均受到工藝條件的限制。若把柵線寬度WF取作在特定工藝條件下的最小值，則對(duì)應(yīng)于這個(gè)最小的S值能夠用漸近法求出，對(duì)某個(gè)設(shè)定值S'，可計(jì)算出相應(yīng)的各部分功率損失ρsf，ρcf，ρsf和ρst。然后可按下式求出一個(gè)更接近最佳值的值S"這個(gè)過程將很快收斂到相應(yīng)于最佳值的一個(gè)不變的值上。從式（10）計(jì)算的S值是一個(gè)過高的估計(jì)值，由此可求出最佳的初試值。用式（10）所算出的S值的一半作初試值即可得出一個(gè)穩(wěn)定的迭代結(jié)果。正面柵線設(shè)計(jì)正面柵線設(shè)計(jì)細(xì)柵線數(shù)：44最邊緣的細(xì)柵線到電池邊緣的距離為1.7mm0.125×44＋1.7×2＋43×2.7＝125兩根細(xì)柵線之間的距離為2.7mm,細(xì)柵線寬0.125主柵線的寬度1.5mm對(duì)于下電極的要求是盡可能布滿背面。2.3.6.3絲網(wǎng)印刷原理絲網(wǎng)印刷是把帶有圖像或圖案的模版被附著在絲網(wǎng)上進(jìn)行印刷的。通常絲網(wǎng)由尼龍、聚酯、絲綢或金屬網(wǎng)制作而成。當(dāng)承印物直接放在帶有模版的絲網(wǎng)下面時(shí)，絲網(wǎng)印刷油墨或涂料在刮刀的擠壓下穿過絲網(wǎng)中間的網(wǎng)孔，印刷到承印物上（刮刀有手動(dòng)和自動(dòng)兩種）。絲網(wǎng)上的模版把一部分絲網(wǎng)小孔封住使得顏料不能穿過絲網(wǎng)，而只有圖像部分能穿過，因此在承印物上只有圖像部位有印跡。換言之，絲網(wǎng)印刷實(shí)際上是利用油墨滲透過印版進(jìn)行印刷的印刷板及金屬膏在網(wǎng)印技術(shù)中，最重要的兩個(gè)成分是印刷板及金屬膏。印刷板的構(gòu)造，系使用一個(gè)鋁的邊框，上頭架著許多人造纖維或不銹鋼線。一般印刷板上的不銹鋼線的密度大約是每公分約80～100條左右，不銹鋼線的直徑約10um左右，而線與線之間的距離約為10um左右。此外印刷板上還覆蓋著感光膠.印刷板及金屬膏金屬膏的成分對(duì)金屬電極的形成有著很重要的影響。它的內(nèi)部成分包括：1、有機(jī)溶劑：它的作用在于使得金屬膏呈現(xiàn)流體態(tài)，以利于印刷的進(jìn)行。2、有機(jī)結(jié)合劑:它的作用在于固定金屬粉末。3、導(dǎo)電金屬材料：它一般是銀的粉末，顆粒大小約在數(shù)十微米左右。它的重量約占整個(gè)金屬膏的60%～80%左右。4、玻璃粉：玻璃粉系由一些低熔點(diǎn)、高活性氧化物粉末組成。它可以對(duì)硅表面進(jìn)行刻蝕反應(yīng)，而幫助銀粉與硅表面的結(jié)合。其添加量約為5～10%。絲網(wǎng)印刷原理一開始硅片并沒與印刷板接觸，在把金屬膏添加到印刷板之后，然后使用一金屬或橡膠制的滾輪由印刷板一端施壓滑向另一端，如此一來，金屬膏就會(huì)依據(jù)印刷板上的圖形，印制到晶片上了。在這工藝中，重要的工藝參數(shù)包括有滾輪壓力、滾輪速度、晶片與印刷板的距離等。在網(wǎng)印工藝之后，晶片要置于100～200℃的環(huán)境下，進(jìn)行干燥處理，以去除有機(jī)揮發(fā)物。20印刷的原理：絲網(wǎng)印刷是通過刮條擠壓絲網(wǎng)彈性形變后將漿料漏印在需要印刷的材料上的一種印刷方式，這也是目前普遍采用的一種電池工藝。4/16/2024印刷的原理背面金屬電極網(wǎng)印技術(shù)背面金屬電極通常也是采用網(wǎng)印技術(shù)來制造，它與正面電極的不同點(diǎn)在于金屬膏成分同時(shí)含有銀粉與鋁粉。這是因?yàn)椋y粉本身無法與p-硅形成歐姆接觸。而鋁粉雖然可以與p-硅形成歐姆接觸，但焊接性差，因此兩者必須混合在一起作為背面金屬電極的材料。背面金屬電極雖然從原理上來看，一整層連續(xù)的背面電極的電阻極小，但工業(yè)界還是習(xí)慣采用如正面電極般的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)橐徽麑舆B續(xù)的背面電極會(huì)因不同的熱膨脹系數(shù)，而使得晶片在高溫處理時(shí)發(fā)生撓曲變形

背面電極及電場(chǎng)圖示電池片絲網(wǎng)印刷的三步驟背電極印刷及烘干漿料：Ag/Al漿如Ferro3398

背電場(chǎng)印刷及烘干漿料：Al漿如FerroFX53-038正面電極印刷及烘干漿料：Ag漿如FerroCN33-462背面AgAl漿可焊電極印刷絲網(wǎng)的材質(zhì)：不銹鋼絲網(wǎng)目數(shù)：280目目數(shù)的定義：單位面積（英寸或cm）上絲網(wǎng)孔的數(shù)量。2.絲直徑：46～53μm3.絲網(wǎng)厚度：82～90μm4.膜厚：15μm5.靜態(tài)張力：25N背面電極印刷參數(shù)在印刷圖形完好時(shí)，印刷頭壓力在范圍內(nèi)盡可能的小。背面Al漿可焊電極印刷絲網(wǎng)材質(zhì)：不銹鋼絲網(wǎng)目數(shù)：320目絲直徑：23～28μm絲網(wǎng)厚度：46μm膜厚：15μm膜和絲網(wǎng)總厚度：60～63μm正面柵線設(shè)計(jì)絲網(wǎng)材質(zhì)：不銹鋼絲網(wǎng)目數(shù)：280目線直徑：30μm絲厚度：50μm膜厚：15μm膜和絲網(wǎng)的總厚度：65μm靜態(tài)張力：26N正面電極的印刷參數(shù)

參數(shù)的調(diào)整以圖形完整、線條飽滿、印刷漿料重量適當(dāng)為基準(zhǔn)。4/16/202432一號(hào)機(jī)接片查片一號(hào)機(jī)印刷背極一號(hào)烘干箱烘干三號(hào)機(jī)印刷正柵

二號(hào)烘干箱烘干

二號(hào)機(jī)印刷背場(chǎng)燒結(jié)爐燒結(jié)檢測(cè)送檢

工藝流程簡介4/16/202433載片籃傳送帶推片器：將載片籃內(nèi)的片子推到印刷傳送帶上待印刷1號(hào)印刷機(jī)烘干箱印刷傳送帶印刷機(jī)頭印臺(tái)

一號(hào)印刷機(jī)是印刷背極的設(shè)備，它主要是在硅片的背面用銀漿印刷上背極，再經(jīng)過烘干箱烘干后將硅片送入下道工序。一號(hào)機(jī)的工藝流程4/16/202434

二號(hào)印刷機(jī)主要是在硅片上通過鋁漿的印刷形成背場(chǎng)，再通過烘干箱烘干后將硅片送入下道工序。二號(hào)機(jī)的工藝流程二號(hào)印刷機(jī)烘干箱4/16/202435

三號(hào)印刷機(jī)是在硅片的表面用銀漿印上正柵，在此工序我們必須特別要注意斷柵、結(jié)點(diǎn)、漏漿的發(fā)生。三號(hào)機(jī)的工藝流程三號(hào)印刷機(jī)4/16/202436常見印刷問題處理方法常見印刷問題處理方法圖片示例3#機(jī)單個(gè)印臺(tái)有規(guī)律的虛印先調(diào)節(jié)單個(gè)印臺(tái)的補(bǔ)償值，若無效則看印臺(tái)有無問題，例如：印臺(tái)是否裝緊，印臺(tái)是否不平整。3#機(jī)每個(gè)印臺(tái)虛印減小網(wǎng)距，用膠條擦拭被堵部位，再雙向印刷后恢復(fù)正常印刷模式。4/16/202437常見印刷問題處理方法常見印刷問題處理方法圖片示例3#機(jī)下刀位粗線先看膠條是否太靠近圖形，若沒有則減少壓力，加大行程、加大網(wǎng)距或抬高機(jī)械頭位置，若還沒有改善，更換網(wǎng)版。3#機(jī)固定一根細(xì)柵線印粗更換膠條或網(wǎng)版4/16/202438常見印刷問題處理方法常見印刷問題處理方法圖片示例1#機(jī)背電極虛印1、先看貼在網(wǎng)版上的膠帶是否太靠近圖形。2、加大壓力，減小網(wǎng)距，若還沒有改善則換網(wǎng)版。2#機(jī)刮痕先更換膠條若無效則更換網(wǎng)版無4/16/202439常見印刷問題處理方法常見印刷問題處理方法圖片示例3#機(jī)主柵線旁有指甲大小的虛印抬高網(wǎng)距，加大壓力3#側(cè)著看兩邊有大塊虛印先減小網(wǎng)距或加大壓力看是否有明顯減小，若無改善則更換膠條。無4/16/202440常見印刷問題處理方法常見印刷問題處理方法圖片示例印刷圖形偏移調(diào)整印刷參數(shù)，在調(diào)節(jié)P中的X、Y、Z。4/16/202441常見印刷問題處理方法常見印刷問題處理方法圖片示例斷柵使用干凈的抹布擦拭網(wǎng)版，或者用干凈的抹布蘸松油醇擦拭網(wǎng)版,然后再用干凈的抹布擦拭網(wǎng)版。如果是堵網(wǎng)的話，抬起網(wǎng)版，用膠條輕輕對(duì)堵住的地方進(jìn)行刮拭，然后用干凈的抹布將網(wǎng)版擦拭干凈。如果短線還出現(xiàn)的話，抬起網(wǎng)版，將印刷頭停在靠近自己的地方，按下F5鍵向上抬起網(wǎng)版，先使用帶酒精的刷子將堵網(wǎng)的地方擦干凈，再次使用干凈的抹布蘸松油醇擦拭網(wǎng)版，然后再用干凈的抹布擦拭網(wǎng)版即可。檢查是否是因?yàn)殇X粉掉落造成的。如何更換印臺(tái)紙

1、將安裝印臺(tái)的四個(gè)螺絲擰開。2、準(zhǔn)備好所需要的工具（扳手、內(nèi)六角扳手、新印臺(tái)紙）

3、擰開安裝固定印臺(tái)紙轉(zhuǎn)軸的螺母。4、分別抽出固定

印臺(tái)紙的轉(zhuǎn)軸

取下舊的印臺(tái)紙。6、另一側(cè)裝上

新的印臺(tái)紙。5、取下舊印臺(tái)紙里的轉(zhuǎn)軸并安裝在一側(cè)。

7、將印臺(tái)紙的一端用膠帶粘到另一側(cè)的轉(zhuǎn)軸上。8、新的印臺(tái)紙必須安裝在內(nèi)側(cè)。如何更換網(wǎng)版如何更換膠條50046生產(chǎn)人員常用的選項(xiàng)有：C：cycleP：PrintDataO：OperatorPageA：alarm操作界面4/16/202447本頁顯示了機(jī)器運(yùn)行時(shí)的報(bào)警和預(yù)告信息（只讀）。報(bào)警信息傳輸?shù)铰曇魣?bào)警器和紅色拄燈，并且使機(jī)器停止；預(yù)告信息不傳輸?shù)铰曇魣?bào)警器和紅色拄燈。設(shè)備選項(xiàng)8-1machineDiagnostic設(shè)備診斷顯示報(bào)警信息預(yù)告信息4/16/202448EnableMagazineLoader運(yùn)行載片籃裝載裝置EnablePrinting

運(yùn)行印刷EnableBufferCent.DeviceX.Y.T運(yùn)行緩沖區(qū)前的照相機(jī)EnableOvenHeating運(yùn)行烘干EnableBuffer?運(yùn)行緩沖區(qū)EnableFlip-Over運(yùn)行翻片器EnableWaferAlignment硅片位置校準(zhǔn)有效CheckBreakageBefore檢查上料硅片是否破損CheckBreakageAfter檢查印刷后有無破損硅片設(shè)備選項(xiàng)2-1Cycle設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)時(shí)無需勾選4/16/202449Printtype：Squeegeeandflood印刷方式：先印刷后刮漿料SCREEN絲網(wǎng)Snap-offPosition：絲網(wǎng)距離這是印刷時(shí)電池片與絲網(wǎng)之間的距離。涉及到Z軸項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，Z軸向下取正，也就是說，距離是負(fù)值。ParkPosition：停放距離印刷后電池與絲網(wǎng)間的距離，是負(fù)值。Speedupward：向上的速度印刷完之后，Z軸（絲網(wǎng)支架）由印刷位置上升到停放位置時(shí)的速度。SQUEEGEE膠條Down-stopPosition：印刷時(shí)刮刀向下運(yùn)行的深度以印刷時(shí)網(wǎng)版下平面為零點(diǎn)位置，向下為負(fù)值，向上為正值。這個(gè)參數(shù)的大小決定了印刷時(shí)刮刀下壓網(wǎng)版時(shí)網(wǎng)版形變的大小。刮刀向下深度越深印刷的厚度就會(huì)變薄，反之印刷的厚度就會(huì)變厚。

ParkPosition：印刷后印刷頭的位置Pressure：壓力印刷期間，控制豎直的滾軸達(dá)到其下放位置。這個(gè)位置必須被設(shè)定電池平面以下并保留一個(gè)小的量值（0.30.4mm應(yīng)該能滿足），以至于實(shí)際的壓力能達(dá)到設(shè)定值。