丝网培训及测试培训资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,丝网工艺培训,内 容,1,、丝网印刷知识,2,、烧结知识,3,、测试分档知识,P,1,丝网部分,P,2,太阳能电池基本流程,前清洗（制绒）,扩散,后清洗（刻蚀、去,PSG,）,PECVD,丝网,/,烧结,/,测试,P,3,丝网印刷,/,烧结,/,测试流程,P,4,WB,传送,1#,印刷机,银浆背电极印刷,（如,Dupont PV505,）,WB,传送,1#,烘箱,WB,传送,2#,印刷机,铝浆背电场印刷（,如儒兴,RX8212D,）,WB,传送,2#,烘箱,WB,传送,3#,印刷机,银浆栅极印刷,（,如,Dupont PV16A,）,WB,传送,电极烧结,(,烘干,+,烧结,),WB,传送,测试,分选,丝网机台,Baccini,L1-L4,线均为,BACCINI,机台,P,5,丝网印刷原理,把带有图案的模版附着于丝网上进行印刷,通常丝网由尼龙、聚酯、,复合,或金属网制作而成,硅片直接放在带有图案的丝网下面，浆料在刮条的挤压下穿过丝网间的网孔,只有图像部分能穿过，印刷到承印物上,P,6,丝网印刷行程,P,7,加入浆料,刮刀施加压力朝丝网另一端移动,丝网与承印物之间保持一定的间隙,浆料从网孔中挤压到基片上,丝网张力而产生反作用力,-,回弹力,丝网与基片只呈移动式线接触,刮板抬起，丝网脱离基片,工作台返回到上料位置，完成一个印刷行程,刮条,丝网印刷参数,P,8,丝网间隙,从印刷位置向上移动至停止位置的速度,刮条的下压深度,印刷时刮条的下压压力,印刷速度,回墨刀速度,丝网网版调整参考,P,9,Snap-off(,网版间距,)Park(,网版正常停止位置,),（,3000,）,m,Speed upward(,网版向上运动速度,),（,35-45,）,mm/s,在保证印刷质量的前提下,网版间距越小越好,一般为（,-900-1300,）,m,太小易粘版或模糊不清,过大易印刷不良和损坏网版,印第二道时可适当加大间距,丝网刮条调整参考,P,10,Down-stop(,刮条深度,)Park(,刮条正常停止位置,),（,5000,）,m,Pressure(,印刷压力,),（,6080,）,N,在保证印刷质量的前提下,刮条下降深度和压力越小越好,刮条深度一般为,(-900-1300)m,刮条下降过深或压力过大,易碎片和损坏网版,刮条下降深度不够或压力太小易印刷不良或粘版,P,11,其中三个参数为工艺常调节：,1,、,sanp-off-,主要控制网板至台面的高度,2,、,pressure-,刮刀压在网板上的压力,3,、,printing speed-,刮刀在网板上移动的速度,4,、,down-stop-,主要刮刀的下压深度,背电极印刷,P,12,作用：使用银浆印刷，背面导体，作为背电极，为组件提供可焊性。,银浆是由银粉,无机添加物和有机载体组成,银浆使用前搅拌,24H,使用中采取少量多次的添加方式，添加完毕后要继续放到搅拌机上进行搅拌搅,有良好的欧姆接触特性和焊接性能,附着性好（拉力）,影响所印银浆的湿重因素有：丝网目数、网线直径、开孔率、印刷头压力、印刷头硬度、印刷速度及浆料粘度,背电场印刷,P,13,作用：使用铝浆印刷，背面导体，作为背面电场，收集电流。,铝浆由铝粉,无机添加物和有机载体组成,使用前先搅拌约,30,分钟,均匀后使用,影响所印铝浆的湿重因素有：丝网目数、网线直径、开孔率、印刷头压力、印刷头硬度、印刷速度及浆料粘度,正电极印刷,P,14,作用：银浆：正面导体，作为正电极收集电荷。,银浆是由银粉,无机添加物和有机载体组成,银浆使用前搅拌,24H,使用中采取少量多次的添加方式，添加完毕后要继续放到搅拌机上进行搅拌搅,影响所印银浆的湿重因素有：丝网目数、网线直径、开孔率、印刷头压力、印刷头硬度、印刷速度及浆料粘度,影响丝网印刷的因素,P,15,1,、印刷压力的影响,在印刷过程中刮胶要对丝网保持一定的压力，且这个力必须是适当的。印刷压力过大，易使网版、刮胶使用寿命降低，使丝网变形，导致印刷图形失真。印刷压力过小，易使浆料残留在网孔中，造成虚印和粘网。在适当的范围内加大印刷压力，透墨量会减小（浆料湿重减小），栅线高度下降，宽度上升。,2,、印刷速度的影响,印刷速度的设定必须兼顾产量和印刷质量。对印刷质量而言，印刷速度过快，浆料进入网孔的时间就短，对网孔的填充性变差，印刷出的栅线平整性受损，易产生葫芦状栅线。印刷速度上升，栅线线高上升，线宽下降，湿重在某一速度下达到最大值，低于此速度，速度增大湿重增大，高于此值，速度增大湿重减小。印刷速度变慢，下墨量增加，湿重上升。,3,、丝网间隙的影响,在其他条件一定的情况下，丝网间隙与湿重大致关系：最初两者几乎呈比例上升，之后丝网间隙加大，湿重降低，最后突然变为零。丝网印刷时使用的是曲线的前半段（即呈比例上升段）。由此可知，丝网间隙加大，下墨量多，湿重增大。丝网间隙过大，易使印刷图形失真；过小，容易粘网。刮胶硬度的影响刮胶材料一般为聚胺脂或氟化橡胶，硬度,60-90A,。刮胶硬度越大，印刷的图形越精确，原图的重现性越好。因此，正面栅线的印刷就需要选用硬度较高刮胶。刮胶硬度小，其他参数不变的情况下湿重就大，线高增加，线宽变大,。,P,16,4,、刮胶角度的影响,刮胶角度的调节范围为,45-75,度。实际的刮胶角度与浆料有关，浆料黏度越高，流动性越差，需要刮胶对浆料向下的压力越大，刮胶角度接就越小。在印刷压力作用下，刮胶与丝网摩擦。开始一刷时近似直线，刮胶刃口对丝网的压力很大，随着印刷次数增加，刃口呈圆弧形，作用于丝网单位面积的压力明显减小，刮胶刃口处与丝网的实际角度小于,45,度，易使印刷线条模糊，粘网。在可调范围内，减小刮胶角度，下墨量增加，湿重加大。刮胶刃口钝，下墨量多，线宽大。,5,、浆料黏度的影响,印刷时浆料黏度的变化（触变性）：浆料的黏度与流动性呈反比，黏度越低，流动性越大，可在一定程度保证印刷的质量。浆料黏度过大，透墨性差，印刷时易产生桔皮、小孔。浆料黏度过小，印刷的图形易扩大（栅线膨胀），产生气泡、毛边。,6,、纱厚、膜厚的影响,一般情况下，丝网目数越低，线径越粗，印刷后的浆料层越高，因此丝网目数较高时，印刷后浆料层就低一些。对于同目数的丝网，纱厚越厚，透墨量越少。在一定范围内，感光胶膜越厚，下墨量越大，印刷的栅线越高。但膜厚增大，易造成感光胶脱落。,P,17,7,、印刷台面的影响,印刷台面的水平度：印刷时电池片被吸附于印刷台面，若台面不平，电池片在负压下易破裂。一般台面的水平度应小于,0.02mm,。,印刷台面与网版的平行度：决定了印刷浆料的一致性。一般二者平行度应小于,0.04mm,。,参数相互关系：,如以下,1,、压力与间距：压力越大时，间距也大；因为压力大时，刮刀与网板接触的地方凸出来也多，间距小的话，硅片承受的压力加大，碎片的概率会加大。两个参数当中的一个改变,另外一个不改,就可能加大硅片碎的可能性或影响印刷质量。,2,、印刷速度影响到产能,同时也影响到印刷到硅片浆料的多少。,丝网故障处理参考,P,18,故障现象,造成原因,解决方法,备注,粘板,丝网间距太小,加大丝网间距,调大,snap-off,绝对值,印刷刮条不平,检查刮条的平整度,可放在玻璃门上检查,平整度,硅片有厚薄不均,检查来料,网板张力太小,更换网板,更换网板前后测量网板张力,丝网刮不干净,增大刮条下降深度（调大,Down-stop,绝对值）和印刷压力（,Pressure,）,不建议增大印刷压力,硅片吸附不住,印刷衬纸太脏,更换干净的衬纸,单一台面出现粘板时 该可能性较大,台面太脏,用干净的酒精无尘布擦拭台面,真空吸力太小,调大真空吸力,浆料粘稠度太大,搅拌时间太长,减少搅拌时间,网板内浆料不要加的太多，及时擦干净刮浆板,浆料在网板内停留时间过长,经常用刮浆板刮浆料,加完浆料未及时盖上盖子导致有机溶剂挥发,加完浆料后及时盖上盖子,漏浆,轻微漏浆,用干净的无尘布擦拭网板,网板破,更换网板,P,19,故障现象,造成原因,解决方法,备注,印刷,偏移,衬纸脏导致相机自动识别系统识别错误,更换衬纸,设备故障,电机复位,更换新的网板后没有校准相机,重新校准,相机,X/Y/Z,轴或角度发生偏移,调整,X/Y/Z,轴使得网板印刷图形与硅片四边完全,对称,漏浆,网板微破且不影响图形,用薄胶带粘住漏浆部位,印刷偏移,见上面（印刷偏移解决方法）,Working Beam,上定位卡口处有浆料,用干净的酒精布擦拭干净,网板破坏严重无法用胶带粘住,更换网板,P,20,故障现象,造成原因,解决方法,备注,隐裂,台面上有碎屑,清理碎屑或重新更换衬纸,换纸后有不平,重新更换衬纸,网板上沾有碎屑,用干净的无尘布擦拭网板,压力偏大,降低压力,实际压力比设定压力大出很多,刮刀高度上升,虚印,印刷参数不适宜,抬高丝网间距，适当加大压力,/,减小丝网间距，适当减小压力,观察刮条刮拭的网板是否干净，加浆料时采取少加多次的方式进行加浆料,刮条不平,更换刮条,网板使用时间太长,更换网板,印刷,不良,网板及刮条高度太高,降低网板及刮条高度或降低电机高度,刮条不平,更换刮条,P,21,故障现象,造成原因,解决方法,备注,Ag,浆偏重,减小,snap-off,；减小,down-stop,；增大,pressure,；减小speed,改变,snap-off,的效果最明显，但需注意,snap-off,值改变过大会出现印刷不良,Ag,浆偏轻,增大,snap-off,；增大,down-stop,；减小,pressure,；增大,speed,栅线变细,网板高度太高,降低,snap-off,，适当减小压力,栅线变粗,网板过度使用,更换新的网板,用干净的酒精布擦拭后再用,网板高度太低,升高,snap-off,，适当增加压力,断栅,网孔堵塞,用干净的无尘布将网板擦拭干净,工作台内温度低,关闭窗或通知外围对室内温度进行调整,新网板网孔没张开,用酒精布擦拭,烧结部分,P,22,L1-L2,线：,Despatch,烧结炉,L3-L4,线：,CT,烧结炉,P,23,烧结的原理,P,24,印刷成型的电极经过烘干流程后,在接近熔点的高温作用下,通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递,气孔排除,体积收缩,强度提高,逐渐变成具有一定的几何形状和坚固整体的过程,烧结是一个自发的不可逆过程，系统表面能降低是推动烧结进行的基本动力,表面张力能使凹,/,凸表面处的蒸气压,P,分别低于和高于平面表面处的蒸气压,P0,，并可以用开尔文本公式表达,(,球形表面,),：,固体颗粒,其凸处呈正压,凹处呈负压,故存在着使物质自凸处向凹处迁移,表面烧结可以通过流动,扩散和液相或气相传递等方式推动物质的迁移,烧结过程示意图,P,25,粉状成型体的烧结过程示意图,烧结,SEM,照片参考,P,26,a),烧结前,b),烧结后,烧结的,SEM,照片,烧结温度的设定,P,27,温区,Dry1,Dry2,Dry3,Dry4,FRN1,FRN2,FRN3,FRN4,FRN5,FRN6,带速,温度,200,250,270,300,400,445,570,675,837,872,230 mm/min,温度可根据实际情况作出适当的调整，一般很少做大幅度的变动,当工艺初始化、更换浆料型号、特殊规格的硅材料，可考虑采用差异较大的烧结温度进行烧结,烧结温度的设定,P,28,区域,功能,组成,加热元件,温度范围,烘干区,对,3#,丝网印刷后硅片表面浆料进行烘干,Dry1Dry2,Dry3,Dry4,加热元件为电热丝,各温区单独可调,通常温度不超过,500,烧结区,去除浆料中的有机树脂粘结剂,铝背场及珊线烧结,预烧结区,FRN1,FRN2,FRN3,FRN4,主烧结区,FRN5,FRN6,加热元件为近红外线加热管,14,区加热管功率偏低,56,区加热管功率偏高，,各温区温度单独可调,14,温区可设置到,700,56,温区可设置到,1050,冷却区,硅片冷却,冷却区,水冷,给水温度在,15-25,烧结对电池片的影响,P,29,银浆的烧结很重要，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和,FF,的影响,铝浆烧结可形成良好的欧姆接触。,(,欧姆接触,金属与半导体间没有整流作用的接触称为欧姆接触。在这种接触中，电流通过接触时的压降往往小到可以不计。,),背面场经烧结后形成铝硅合金，杂质在铝硅合金中的溶解度要远大于在硅中的溶解度，通过吸杂作用可减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外线的响应,(,提高内量子效应,),烧结后的氮化硅表面颜色应该均匀，无明显的色差,电极无断线,背场无铝珠,电池最大弯曲度不超过标准,烧结故障处理参考,P,30,故障表现,诊 断,措 施,外观,铝珠,印刷过厚,降低印刷厚度，调整印刷参数提高印刷压力、减小丝网间距,绒面过大,提醒制绒工序改善,浆料不匹配,更换其他型号浆料,铝疱,印刷厚度偏薄,增大印刷厚度，调整印刷参数降低印刷压力、增大丝网间距,印刷不均匀,网版破损,更换网版,刮胶磨损,更换刮胶,刮胶安装不良,重新安装刮胶,绒面过大,提醒制绒工序改善,浆料问题,浆料不均匀,重新搅拌,浆料异常,更换另一个批次的浆料,浆料型号,更换其他型号浆料,P,31,外观,翘曲,刮胶安装不良,重新安装刮胶或者更换新刮胶,印刷过厚,降低印刷厚度，调整印刷参数提高印刷压力、减小丝网间距,硅片过薄,更换抗弯曲浆料,网版张力不均匀,更换网版,硅片厚薄不均,原材料问题,虚印断线,印刷头在印刷行进过程中抖动,需请设备人员进行相应调整解决,网版制版不良,更换网版，反馈供应商,印刷参数设置不合理,调整印刷参数,加大压力，减小丝网间隙,刮胶翘曲或者破损,重新安装刮胶或者更换新刮胶,网版张力不均,更换网版,堵网,擦拭网版或更换网版,印刷台面或者网框支架不平,需请设备人员进行相应调整解决,P,32,外观,部分区域过厚或者过薄甚至缺印,硅片本身厚度不均匀,原材料问题,印刷台面或者网框支架不平,需请设备人员进行相应调整解决,印刷参数,降低丝网间隙、加大压力,刮胶安装不良,重新安装刮胶,印刷头在印刷行进过程中压力或者速度不均匀,需请设备人员进行相应调整解决,浆料不够,工艺规定禁止,节点,网版制版不良,更换网版，反馈供应商,印刷参数设置不合理,降低压力,刮胶不良,更换刮胶或使用方型刮胶,漏浆,网版制版不良,更换网版，反馈供应商,网版破损,修补或更换网版,印刷台面、传送皮带等有浆料残留,清理印刷台面、传送皮带等,P,33,外观,印刷偏移,设备问题,需请设备人员进行相应调整解决,网版未对好,重新校对网版,网版制版不良,更换网版，反馈供应商,印刷碎片,印刷参数设置不合理,降低压力，提高丝网间隙,定位夹具过紧,调整定位夹具,真空吸碎,调小真空吸力,传送过程中撞碎,调节传送装置,非印刷原因,找寻其它工序以及材料问题进行相应解决,正电极云纹,网版制版不良,更换网版，反馈供应商,背电极脱落,多次印刷和烘干,工艺规定禁止,沿背电极裂片,背电极、背场印刷过厚,调节印刷参数,加大印刷压力，增加丝网间隙,烘干条件,适当降低烘干温度,测试部分,P,34,P,35,测试分档的目的,1,、通过测试数据监控生产电池片的效率及暗电流等参数是否正常；,2,、对生产的电池片进行分档，将相同电性能的电池片分在一起以便做成组件。,P,36,测试的重要参数,T,测试温度,E,测试光强,P,mpp,最大输出功率,U,mpp,最大输出电压,I,mpp,最大输出电流,U,oc,开路电压,I,sc,短路电流,FF,填充因子,R,s,串联电阻（,VOC,处的斜率）,R,sh,漏电电阻,（,ISC,处的斜率）,E,ff,电池效率,Irev,暗电流,P,37,太阳电池的等效电路图,P,38,测试的标准条件,光源辐照度：,1000W/m,2,；,测试温度：,25,；AM1.5,地面太阳光谱辐照度分布。,测试之前进行标片校准,光谱特征,光谱特性的意义,太阳能电池并不能把任何一种光都同样的转换成电。例如通常红光转换成电的比例与蓝光转变为电的比例是不同的。,由于光的颜色（波长）不同，转变为电的比例也不同，这种特性称为光谱特性。,光谱特征通常用收集效率来表示，即一单位的光入射到太阳能电池上，产生多少电子（和空穴）,光源的辐射光谱特性和太阳能电池的光谱特性,不同的太阳能电池与不同的光源匹配程度是不一样的，光强和光谱不同，会影响太阳能电池的输出变化。,测试机的模拟光源,自然太阳光,脉冲模拟太阳光（,Berger,）,很难进行光源质量测量,光源寿命：,1,年,IV,测量过程中可能造成光强变化（脉冲衰减）,脉冲氙灯与,AM1.5,的光谱失配,描述太阳能电池的,4,个重要参数,光电池工作时共有三股电流,光生电流,I,L,在光生电压,V,作用下的,pn,结正向电流,I,F,流经外电路的电流,I,I,L,和,I,F,都流经,pn,结内部，但方向相反。,根据,p-n,结整流方程，在正向偏压下，通过结的正向电流为：,I,F,=Isexp(qV/kT)-1,如光电池与负载电阻接成通路，通过负载的电流应该是,I=I,F,-I,L,=Isexp(qV/kT)-1-I,L,V,是光生电压,Is,是反向饱和电流,开路电压,Voc,和短路电流,Isc,44,在,p-n,结开路情况下（,R=,），此时,pn,结两端的电压即为开路电压,Voc,I=0,，即：,I,L,=I,F,将,I=0,代入光电池的电流电压方程，得开路电压为：,Voc,kT/q ln(I,L,/Is+1),如将,pn,结短路（,V=0,），因而,IF=0,，这时所得的电流为短路电流,Isc,显然，短路电流等于光生电流,Isc=I,L,填充因子,FF,45,输出功率等于该点所对应的矩形面积,其中只有一点是输出最大功率，称为最佳工作点,该点的电压和电流分别称为最佳工作电压,Vop,和最佳工作电流,Iop,填充因子定义为：,FF=Vop,Iop/Voc,Isc=Pmax/Voc,Isc,它表示了最大输出功率点所对应的矩形面积在,Voc,和,Isc,所组成的矩形面积中所占的百分比,特性好的太阳能电池就是能获得较大功率输出的太阳能电池，也就是,Voc,，,Isc,和,FF,乘积较大的电池,该值应在,0.70-0.85,范围之内,能量转化效率,46,表示入射的太阳光能量有多少能转换为有效的电能,=,（太阳能电池的输出功率,/,入射的太阳光功率）,x100%,=,（,Vop,Iop/Pin,S,）,100%,=Voc,Isc,FF/Pin,S,其中,Pin,是入射光的能量密度，,S,为太阳能电池的面积,当,S,是整个太阳能电池面积时，,称为实际转换效率,当,S,是指电池中的有效发电面积时，,叫本征转换效率,影响,EFF,的因素,表面反射损失,10%,表面电极遮光损失,515%,不能充分吸收光的能量,体内复合,表面复合,影响,ISC,的因素,ISC,损失,电池内的复合过程（表面、体内、,p-n,结区）,决定了,V,OC,的大小的主要物理过程是半导体的复合,半导体复合率越高，少子扩散长度越短，,Voc,也就越低。体复合和表面复合都是重要的,在,p-Si,衬底中，影响非平衡少子总复合率的三种复合机理是：复合中心复合、俄歇复合及直接辐射复合,总复合率主要取决三种复合中复合率最大的一个,例如：对于高质量的硅单晶，当掺杂浓度高于,10,17,cm-3,时，则俄歇复合产生影响，使少子寿命降低,VOC,损失,影响,VOC,的因素,P,50,51,影响,Rs,的因素,RsRsh,的影响,漏电电阻,Rsh,对光电流的影响较小，而对开路电压的影响较大,Rs,对开路电压的影响几乎没有，但对短路电流却有很大的影响,Rs,是由材料的体电阻、薄层电阻、电极接触电阻、及电极本身传导电流的电阻所构成的总串联电阻,Rsh,是在,P-N,结形成的不完全的部分所导致的漏电流，称为旁路电阻或者漏电电阻,P,52,53,影响,Rs,的因素,THANKS,