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解決太陽能電池制造問題的印刷技術(shù)

2011-09-19 10:51 來源：互聯(lián)網(wǎng) 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(chǎn)能力又不增加投資。現(xiàn)在，SMT組裝中的細間距絲網(wǎng)印刷技術(shù)是金屬化技術(shù)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(yè)并不陌生。

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小C專訪｜正博總經(jīng)理范

小C專訪·煒岡股份董事

　　【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(chǎn)能力又不增加投資。現(xiàn)在，SMT組裝中的細間距絲網(wǎng)印刷技術(shù)是金屬化技術(shù)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(yè)并不陌生。
　　
　　DarrenBrown，DEK國際公司
　　
　　影響制造太陽電池組件的生產(chǎn)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(chǎn)生的電流，這是很重要的，它直接影響電池的能量轉(zhuǎn)換效率。用絲網(wǎng)印刷技術(shù)對硅芯片進行金屬化，最適合太陽電池生產(chǎn)，是下一代太陽電池生產(chǎn)商首選的工藝技術(shù)（圖1）。
　　絲網(wǎng)印刷是一種精密的印刷技術(shù)，應用在各個行業(yè)中，從產(chǎn)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(yè)就已經(jīng)在挑戰(zhàn)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，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(wǎng)印刷技術(shù)和太陽電池工藝的關系十分密切，從而促使絲網(wǎng)印刷技術(shù)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(jīng)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(zhì)比使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)進行太陽電池硅芯片金屬化的材料中包含的化學物質(zhì)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(xiàn)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(jié)。
　　人們探討了其他的金屬化工藝和材料，例如熱熔融技術(shù)，但是大多數(shù)太陽電池制造商還是選擇絲網(wǎng)技術(shù)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(zhàn)
　　
　　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(zhàn)。這些挑戰(zhàn)對類似行業(yè)，例如對電子組件制造業(yè)來說并不陌生。
　　
　　生產(chǎn)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(fā)，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(chǎn)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(chǎn)線出來的每塊芯片時都是合格的。加強工藝開發(fā)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(chǎn)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(shù)水平，開發(fā)新技術(shù)，使太陽電池制造商既能保持高成品率和高產(chǎn)量，生產(chǎn)出更好的太陽電池。
　　
　　注重生產(chǎn)率的太陽電池制造商要求每條金屬化生產(chǎn)線的產(chǎn)量超過2400芯片/小時。目前，典型的金屬化生產(chǎn)線的產(chǎn)量在1200到1400芯片/小時之間，把產(chǎn)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(chǎn)量、降低總體成本。
　　
　　絲網(wǎng)印刷技術(shù)要向金屬化生產(chǎn)線發(fā)展，要求它超過太陽電池生產(chǎn)商的產(chǎn)量目標，又要滿足制造商對生產(chǎn)車間實際面積的考慮。為滿足這些要求開發(fā)的一種技術(shù)，一條生產(chǎn)線每小時能生產(chǎn)3000塊芯片，它的長度和1200塊/小時的生產(chǎn)線一樣，寬度只比常規(guī)生產(chǎn)線寬25％。這種技術(shù)使用多個印刷頭并行操作，這對生產(chǎn)是有利，如果生產(chǎn)線上有印刷頭停下，其它印刷頭繼續(xù)工作。
　　
　　如果常規(guī)的1200塊/小時生產(chǎn)線停下，生產(chǎn)完全停止，暫停5分鐘就意味著少生產(chǎn)100塊芯片，相當于生產(chǎn)率每小時損失8.3％。如果一條常規(guī)生產(chǎn)線每小時生產(chǎn)3000塊芯片，生產(chǎn)線暫停5分鐘就少生產(chǎn)250片芯片。使用多印刷頭技術(shù)，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(xù)印刷，暫停5分鐘少生產(chǎn)84塊芯片。因此，只有一個印刷頭暫停工作時一小時的產(chǎn)量是2916塊芯片，生產(chǎn)率只損失2.8％，還是可以接受的。