一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备、印刷工艺及其电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备、印刷工艺及其电池，属于太阳能电池技术领域，该设备包括依次连接的背电极丝网印刷机、烘干炉一、背电场丝网印刷机、烘干炉二、正电极丝网印刷机、烘干炉三和正电极喷墨印刷机；所述正电极喷墨印刷机由主机、与主机连接的喷头及传动装置组成；所述主机用于正电极图案的设定和印刷指令控制；所述喷头用于将金属浆料按照主机中设定正电极图案喷涂在太阳能电池上；所述传动装置负责太阳能电池的传输路线。采用本发明制得太阳能电池的复合副栅线高度更高，宽度更窄，这种窄而高的副栅线可以大大提高太阳能电池的电流密度，降低串联电阻，从而大大提升电池的转换效率。
【专利说明】
一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备、印刷工艺及其电池
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种印刷设备，具体涉及一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备、印刷工艺及其电池，属于太阳能电池技术领域。
【背景技术】
[0002]晶体硅太阳能的电极由正面电极和背面电极组成，背面电极由Al背场和Ag背电极组成，正面电极由Ag正电极组成。Ag正电极由Ag主栅线和Ag细栅线组成，一般Ag主栅线为3-6根且平行均匀分布，宽度0.8-1.5mm，Ag细栅线为80-120根且平行均匀分布，宽度45_65μπι;Ag主栅线和Ag细栅线呈垂直。Ag正电极对电池的转换效率影响大，因此研究者对Ag正电极的研究越来越重视。Ag正电极的要求:宽度尽量窄，可以大大减少遮光面积;高宽足够高，可以减少Ag细栅线断栅几率，降低电池的串联电阻，提高电流的收集效率，从而提升电池的转化效率。为了达到这种效果，出现了两次印刷技术，即先印刷较窄的Ag细栅线，然后在窄的Ag细栅线再印刷一次较宽的Ag细栅线，使得得到的Ag细栅线高度大，宽度小。
[0003]两次印刷技术由于全部借助丝网印刷设备，丝网印刷的金属浆料有延展拓宽性，使得Ag细栅线宽度的降低遇到了瓶颈。因此，如何开发一种Ag细栅线更窄的太阳能电池和两次印刷设备成为研究者关注的重点。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备、印刷工艺及其电池，可大大提高太阳能电池副栅线的高宽比，提升电池的转换效率。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，该设备包括依次连接的背电极丝网印刷机、烘干炉一、背电场丝网印刷机、烘干炉二、正电极丝网印刷机、烘干炉三和正电极喷墨印刷机；
[0006]所述正电极喷墨印刷机由主机、与主机连接的喷头及传动装置组成；
[0007]所述主机用于正电极图案的设定和印刷指令控制；
[0008]所述喷头用于将金属浆料按照主机中设定正电极图案喷涂在太阳能电池上；
[0009]所述传动装置负责太阳能电池的传输路线。
[0010]作为改进，所述喷头由金属浆料腔体、设置在金属浆料腔体上的喷嘴、压电陶瓷片和电源组成；
[0011]所述主机与电源连接，所述电源与压电陶瓷片连接，通过主机的控制，所述压电陶瓷片与金属浆料腔体配合控制金属浆料腔体内金属浆料从喷嘴挤出。
[0012]作为改进，所述喷嘴为圆形，喷嘴直径为10-30μπι。
[0013]作为改进，所述喷头的分辨率为1000-2880dpi。
[0014]作为改进，按重量份计，金属浆料由75-85%金属颗粒、2-5 %玻璃料和10_20 %有机体系组成。
[0015]作为改进，所述正电极喷墨印刷机用于喷墨印刷出Ag正电极。
[0016]作为改进，正电极喷墨印刷机可喷墨印刷出高度为5_15μπι，宽度为15_30μπι的正电极。
[0017]另外，本发明还提供了一种利用上述任一项所述晶体硅太阳能电池两次印刷设备的印刷工艺，包括以下步骤:
[0018]a)利用背电极丝网印刷机在硅片表面印刷Ag背电极；
[0019]b)将印刷有Ag背电极的硅片在烘干炉一内烘干；
[0020 ] c)利用背电场丝网印刷机在硅片表面印刷Al背场；
[0021 ] d)将印刷有Al背场的硅片在烘干炉二内烘干；
[0022 ] e)利用正电极丝网印刷机在硅片表面丝网印刷Ag正电极；
[0023]f)将硅片上的丝网印刷Ag正电极在烘干炉三内烘干；
[0024]g)利用正电极喷墨印刷机在硅片表面喷墨印刷Ag正电极。
[0025]另外，本发明还提供了一种采用上述印刷工艺制得的晶体硅太阳能电池，该电池由上至下依次包括正电极、减反膜、N+层、P型硅、Al背场和Ag背电极；
[0026]所述N+层层叠在P型硅的上表面，所述减反膜层叠在N+层上表面，所述正电极穿过减反膜与N+层连接，所述正电极包括丝网印刷Ag正电极、喷墨印刷Ag正电极，所述丝网印刷Ag正电极固定在N+层上，所述喷墨印刷Ag正电极位于所述丝网印刷Ag正电极的上部；
[0027]所述丝网印刷Ag正电极由丝网印刷主栅线和丝网印刷副栅线组成；
[0028]所述喷墨印刷Ag正电极由喷墨印刷主栅线和喷墨印刷副栅线组成；
[0029]所述Al背场层叠在P型硅的下表面，所述Ag背电极穿过所述Al背场与P型硅固定。
[0030]作为改进，所述丝网印刷副栅线的高度为10_18μπι，宽度为25_35μπι;
[0031]所述喷墨印刷副栅线的高度为5_15μπι，宽度为15_30μπι。
[0032]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0033]I)本发明的喷墨印刷利用压电陶瓷片在电压作用下发生微小形变，利用形变产生的压力将金属浆料从喷嘴挤出，印刷的图形分辨率高；
[0034]2)本发明利用丝网印刷和喷墨印刷形成两次印刷，替代现有的丝网印刷+丝网印刷的两次印刷模式，使得太阳能电池的复合副栅线高度更高，宽度更窄，这种窄而高的副栅线可以大大提高太阳能电池的电流密度，降低串联电阻，从而大大提升电池的转换效率。
【附图说明】
[0035]图1为本发明印刷设备的流程结构示意图；
[0036]图2为本发明中嗔墨印刷机的结构不意图；
[0037]图3为本发明制得的晶体硅太阳能电池结构示意图；
[0038]图中:1、背电极丝网印刷机，2、烘干炉一，3、背电场丝网印刷机，4、烘干炉二，5、正电极丝网印刷机，6、烘干炉三，7、正电极喷墨印刷机，8、主机，9、喷头，10、电源，11、压电陶瓷片，12、金属浆料腔体，13、喷嘴，14、Ag背电极，15、Al背场，16、P型硅，17、N+层，18、减反膜，19、丝网印刷Ag正电极，20、喷墨印刷Ag正电极。
【具体实施方式】
[0039]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。本文所使用的术语“上”、“下”以及类似的表达只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0040]如图1、图2所示，一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，该设备包括依次连接的背电极丝网印刷机1、烘干炉一 2、背电场丝网印刷机3、烘干炉二 4、正电极丝网印刷机5、烘干炉三6和正电极喷墨印刷机7;
[0041]所述正电极喷墨印刷机7由主机8、与主机8连接的喷头9及传动装置组成；
[0042]所述主机8用于正电极图案的设定和印刷指令控制；
[0043]所述喷头9用于将金属浆料按照主机8中设定正电极图案喷涂在太阳能电池上；
[0044]所述传动装置负责太阳能电池的传输路线。
[0045]作为实施例的改进，所述喷头9由金属浆料腔体12、设置在金属浆料腔体12上的喷嘴13、压电陶瓷片11和电源10组成；
[0046]所述主机8与电源10连接，所述电源10与压电陶瓷片11连接，通过主机8的控制，所述压电陶瓷片11与金属浆料腔体12配合控制金属浆料腔体12内金属浆料从喷嘴13挤出。利用压电陶瓷片11在电压作用下发生微小形变，利用形变产生的压力将金属浆料从喷嘴13挤出，印刷的图形分辨率高。
[0047]作为实施例的改进，所述喷嘴13为圆形，喷嘴13直径为10_30μπι，能在压电陶瓷片11的作用下，使金属浆料及时、有效的挤出，确保印刷的图形分辨率高。
[0048]作为实施例的改进，所述喷头9的分辨率为1000_2880dpi，确保印刷的图形分辨率尚O
[0049]作为实施例的改进，按重量份计，金属浆料由75-85%金属颗粒、2-5%玻璃料和10-20 %有机体系组成，本领域技术人员可根据需要选择有机体系的具体组分，通过将金属颗粒、玻璃料和有机体系按比例混合，使得金属浆料性能稳定，满足印刷的质量要求。
[0050]作为实施例的改进，所述正电极喷墨印刷机7用于喷墨印刷出Ag正电极，作为进一步的改进，正电极喷墨印刷机7可喷墨印刷出高度为5-15μπι，宽度为15-30μπι的正电极。
[0051]另外，本发明还提供了一种利用上述任一项所述晶体硅太阳能电池两次印刷设备的印刷工艺，包括以下步骤:
[0052 ] a)利用背电极丝网印刷机I在硅片表面印刷Ag背电极14;
[0053 ] b)将印刷有Ag背电极14的硅片在烘干炉一 2内烘干；
[0054]c)利用背电场丝网印刷机3在娃片表面印刷Al背场15;
[0055 ] d)将印刷有Al背场15的硅片在烘干炉二4内烘干；
[0056]e)利用正电极丝网印刷机5在硅片表面丝网印刷Ag正电极19;
[0057]f)将硅片上的丝网印刷Ag正电极19在烘干炉三6内烘干；
[0058]g)利用正电极喷墨印刷机7在硅片表面喷墨印刷Ag正电极20。
[0059]采用上述印刷工艺制得的晶体硅太阳能电池，如图3所示，由上至下依次包括正电极、减反膜18、N+层17、P型硅16、A1背场15和Ag背电极14;
[0060]所述N+层17层叠在P型硅16的上表面，所述减反膜18层叠在N+层17上表面，所述正电极穿过减反膜18与N+层17连接，所述正电极包括丝网印刷Ag正电极19、喷墨印刷Ag正电极20，所述丝网印刷Ag正电极19固定在N+层17上，所述喷墨印刷Ag正电极20位于所述丝网印刷Ag正电极19的上部；
[0061]所述丝网印刷Ag正电极19由丝网印刷主栅线和丝网印刷副栅线组成；
[0062]所述喷墨印刷Ag正电极20由喷墨印刷主栅线和喷墨印刷副栅线组成；
[0063]所述Al背场15层叠在P型硅16的下表面，所述Ag背电极14穿过所述Al背场15与P型娃16固定。
[0064]进一步的，所述丝网印刷副栅线的高度为10_18μπι，宽度为25_35μπι;所述喷墨印刷副栅线的高度为5_15μπι，宽度为15-30μπι。
[0065]本发明通过喷墨印刷利用压电陶瓷片11在电压作用下发生微小形变，利用形变产生的压力将金属浆料从喷嘴13挤出，印刷的图形分辨率高;本发明利用丝网印刷和喷墨印刷形成两次印刷，替代现有的丝网印刷加丝网印刷的两次印刷模式，使得太阳能电池的复合副栅线高度更高，达到15_33μπι，宽度更窄，达到25-35μπι，这种窄而高的副栅线可以大大提高太阳能电池的电流密度，降低串联电阻，从而大大提升电池的转换效率。
[0066]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，其特征在于: 该设备包括依次连接的背电极丝网印刷机(I)、烘干炉一(2)、背电场丝网印刷机(3)、烘干炉二 (4)、正电极丝网印刷机(5)、烘干炉三(6)和正电极喷墨印刷机(7); 所述正电极喷墨印刷机(7)由主机(8)、与主机(8)连接的喷头(9)及传动装置组成； 所述主机(8)用于正电极图案的设定和印刷指令控制； 所述喷头(9)用于将金属浆料按照主机(8)中设定正电极图案喷涂在太阳能电池上； 所述传动装置负责太阳能电池的传输路线。2.根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，其特征在于: 所述喷头(9)由金属浆料腔体(12)、设置在金属浆料腔体(12)上的喷嘴(13)、压电陶瓷片(11)和电源(10)组成； 所述主机(8)与电源(10)连接，所述电源(10)与压电陶瓷片(11)连接，通过主机(8)的控制，所述压电陶瓷片(11)与金属浆料腔体(12)配合控制金属浆料腔体(12)内金属浆料从喷嘴(13)挤出。3.根据权利要求2所述的一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，其特征在于:所述喷嘴(13)为圆形，喷嘴(13)直径为10-30μπι。4.根据权利要求2或3所述的一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，其特征在于:所述喷头(9)的分辨率为1000-2880dp i。5.根据权利要求2所述的一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，其特征在于:按重量份计，金属浆料由75-85 %金属颗粒、2-5 %玻璃料和10-20 %有机体系组成。6.根据权利要求1所述的一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，其特征在于:所述正电极喷墨印刷机(7)用于喷墨印刷出Ag正电极。7.根据权利要求6所述的一种晶体硅太阳能电池两次印刷设备，其特征在于:正电极喷墨印刷机(7)可喷墨印刷出高度为5-15μπι，宽度为15-30μπι的正电极。8.—种利用权利要求1-7任一项所述晶体硅太阳能电池两次印刷设备的印刷工艺，其特征在于，包括以下步骤: a)利用背电极丝网印刷机(I)在硅片表面印刷Ag背电极(14); b)将印刷有Ag背电极(14)的硅片在烘干炉一(2)内烘干； c)利用背电场丝网印刷机(3)在硅片表面印刷Al背场(15); d)将印刷有Al背场(15)的硅片在烘干炉二(4)内烘干； e)利用正电极丝网印刷机(5)在娃片表面丝网印刷Ag正电极(19); f)将硅片上的丝网印刷Ag正电极(19)在烘干炉三(6)内烘干； g)利用正电极喷墨印刷机(7)在娃片表面喷墨印刷Ag正电极(20)。9.一种采用权利要求8所述印刷工艺制得的晶体硅太阳能电池，其特征在于: 该电池由上至下依次包括正电极、减反膜(18)、N+层(17)、P型硅(16)、A1背场(15)和Ag背电极(14)； 所述N+层(17)层叠在P型硅(16)的上表面，所述减反膜(18)层叠在N+层(17)上表面，所述正电极穿过减反膜(18)与N+层(17)连接，所述正电极包括丝网印刷Ag正电极(19)、喷墨印刷Ag正电极(20)，所述丝网印刷Ag正电极(19)固定在N+层(17)上，所述喷墨印刷Ag正电极(20)位于所述丝网印刷Ag正电极(19)的上部； 所述丝网印刷Ag正电极(19)由丝网印刷主栅线和丝网印刷副栅线组成； 所述喷墨印刷Ag正电极(20)由喷墨印刷主栅线和喷墨印刷副栅线组成； 所述Al背场(15)层叠在P型硅(16)的下表面，所述Ag背电极(14)穿过所述Al背场(15)与P型娃(16)固定。10.根据权利要求9所述的一种晶体硅太阳能电池，其特征在于: 所述丝网印刷副栅线的高度为10-18μπι，宽度为25-35μπι; 所述喷墨印刷副栅线的高度为5-15μπι，宽度为15-30μπι。
【文档编号】B41M1/12GK105856807SQ201610211261
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】石强, 秦崇德, 方结彬, 黄玉平, 何达能, 陈刚
【申请人】广东爱康太阳能科技有限公司