一种太阳能光伏电池印刷设备及印刷方法与流程

本发明涉及太阳能光伏电池片生产领域，具体涉及一种太阳能光伏电池印刷设备及印刷方法。

背景技术：

1、目前太阳能电池的制作过程中，丝网印刷是制备电池电极的常用方法。然而，现有的丝网印刷设备印刷精度低，表现为栅线宽、高度低、高宽比小；太阳能电池的光电转换过程中太阳光从电池正面进入器件，过宽表面栅线将遮挡部分太阳光，造成光遮挡损失无法参与光电转换，遮光面积大而影响电池片转换效率。同时，网版所需的高目数网布成本过高；另外受压板印刷接触模式的影响，在追求光伏太阳能薄片化趋势下，硅片破片率高且无法避免栅线断裂、栅线加粗等差的印刷品质问题。

2、现有技术中，如专利申请号为201620281131.6，专利名称为一种高转换效率的晶体硅太阳能电池的实用新型专利，其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，使得晶体硅太阳能电池的复合副栅线高度更高。但是，其工艺复杂，使用丝网印刷机第一次印刷完浆料后，需要使用烘干机将浆料烘干，再使用喷墨印刷第二次印刷浆料，增加了设备成本和时间成本；同时，其操作难度大，因为使用不同的设备完成两次印刷，在第二次喷墨印刷时，需要二次定位，且很难保证喷墨印刷的电极浆料精准的落在第一层电极浆料上，可能会导致电极的质量不一致，从而造成太阳能电池的性能下降。

3、专利申请号为201620281131.6，专利名称为一种高转换效率的晶体硅太阳能电池的实用新型专利，其第二次印刷浆料使用了喷墨印刷设备，但是，印刷太阳能电池所需的浆料含有大量的金属粉颗粒和玻璃氧化物，其固含量一般为80~90%，浆料的流动性较差，所以，在使用喷墨印刷设备印刷太阳能电池的过程中，很容易造成喷嘴堵塞，由此也带来了栅线断裂等差的印刷品质问题。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种太阳能光伏电池印刷设备及印刷方法。

2、本发明第一方面提出了一种太阳能光伏电池印刷设备，包括用于喷射电极浆料的喷墨印刷头，所述喷墨印刷头包括喷墨系统、相对喷墨系统旋转的筒状印刷头主体，所述喷墨系统包括设置在印刷头主体内部的第一喷墨系统和第二喷墨系统，所述印刷头主体侧壁上固定设有喷嘴组件，所述喷嘴组件随印刷头主体旋转至喷墨系统下方时产生停顿，所述第一喷墨系统和第二喷墨系统依次驱动浆料穿过喷嘴组件，在传输中的硅片上喷射第一层电极浆料和第二层电极浆料，两层浆料叠合在一起形成电极栅线。

3、进一步，所述印刷头主体顶部内侧设有清洗喷嘴组件的喷嘴清洁组件，所述喷嘴清洁组件包括氮气喷射装置以及浆料回收装置。

4、进一步，所述印刷头主体一端的端面中心线上转动连接有主轴，所述主轴伸入印刷头主体内部的一端固定连接有承载架，承载架上设有控制喷墨印刷头运转的主板，所述喷墨系统和所述喷嘴清洁组件均固定在承载架上，且与主板连接；所述主轴伸出印刷头主体外部的一端连接有驱动印刷头主体转动的旋转电机。

5、进一步，所述第一喷墨系统和第二喷墨系统结构相同，均包括相互管连接的储墨组件和喷墨组件。

6、进一步，所述储墨组件包括恒温的墨盒，所述墨盒包括设置在顶部的浆料补充接口、设置在底部的与喷墨组件连接的浆料输送接口，所述墨盒还设有搅拌内部浆料的搅拌装置。

7、进一步，所述喷墨组件包括喷墨底座，所述喷墨底座内部设有分别与储墨组件和喷嘴组件连通的浆料腔，所述浆料腔顶部设有压电陶瓷和震动隔膜，所述压电陶瓷在脉冲电压作用下产生形变，挤压浆料腔中的浆料通过喷嘴组件喷出。

8、进一步，所述喷墨组件还连接有电压转换器，所述压电陶瓷两侧均设有电极，所述电极与电压转换器连接。

9、进一步，所述喷嘴组件包括与第一喷墨系统和第二喷墨系统配合的喷嘴面板，喷嘴面板上设有多组独立的喷嘴组，所述喷嘴组的喷嘴口径为3~30微米。

10、进一步，所述太阳能光伏电池印刷设备还包括硅片承载及传输系统，所述硅片承载及传输系统包括定位单元、印刷位单元、传出位单元以及承载硅片的承载台面，所述承载台面底部设有对硅片表面升温辅助加热装置。

11、本发明第二方面提出了一种太阳能电池印刷方法，采用如上面所述的太阳能光伏电池印刷设备，所述太阳能电池印刷方法包括如下步骤：s1、将硅片放置在硅片承载及传输系统的承载台面上，硅片承载及传输系统将硅片传送至定位单元；s2、定位单元的相机扫描承载台面上硅片坐标进行定位，并将定位坐标数据发送至plc系统；s3、硅片承载及传输系统将硅片传输至喷墨印刷头下面；s4、plc系统根据定位坐标数据和预设的补偿参数计算定位补偿值，并向喷墨系统发出打印信号；s5、喷墨系统接收打印信号，第一喷墨系统和第二喷墨系统中的压电陶瓷依次在脉冲电压作用下产生形变，挤压浆料腔中的浆料通过喷嘴组中喷到硅片上；s6、喷嘴清洁组件对喷嘴组进行吹气清理。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、本发明的喷墨印刷头中设有第一喷墨系统和第二喷墨系统，两者在很短的时间间隔内先后完成在传输中的硅片上喷射第一层电极浆料和第二层电极浆料，两层浆料叠合在一起形成高度更高，宽度窄的电极栅线。减少了栅线的遮光面积同时可以提高太阳能电池的电流密度，降低串联电阻，从而提高电池片转换效率。本发明实现了在一台设备上完成两次印刷，工艺过程简单，节省了太阳能电池制造的设备成本和时间成本；同时，通过控制硅片的传输速度和两次印刷的时间间隔，可以精准的叠合第一层电极浆料和第二层电极浆料，提高了电极的印刷质量，从而提高了太阳能电池的性能。

14、2、本发明在太阳能电池印刷过程中，采用喷嘴清洁组件中的氮气喷射装置，喷射氮气对旋转至喷嘴清洁组件上方的喷嘴组件进行清洗，能够有效的去除喷嘴中残留的浆料，避免浆料堆积固化造成的喷嘴堵塞。喷嘴清洗工作是在设备保持运转的过程中完成的，从而维持了太阳能电池印刷的连续性，提高了生产效率；同时也避免由于喷嘴堵塞造成的栅线断裂等差的印刷品质问题，提高了栅线的印刷品质。

15、3、本发明采用的喷墨印刷设备可以精确控制嘴口开闭，可以印刷不同的栅线图形，满足客户的多元化产品需求；而使用传统的网版印刷定制化图形，需要根据图形切换不同的网版，由于喷墨印刷不需要根据印刷图形的变化切换不同的网版，进一步降低了生产成本。

技术特征：

1.一种太阳能光伏电池印刷设备，包括用于喷射电极浆料的喷墨印刷头，其特征在于，所述喷墨印刷头包括喷墨系统（200）、相对喷墨系统（200）旋转的筒状印刷头主体（100），所述喷墨系统（200）包括设置在印刷头主体（100）内部的第一喷墨系统（800）和第二喷墨系统（900），所述印刷头主体（100）侧壁上固定设有喷嘴组件（400），所述喷嘴组件（400）随印刷头主体（100）旋转至喷墨系统（200）下方时产生停顿，所述第一喷墨系统（800）和第二喷墨系统（900）依次驱动浆料穿过喷嘴组件（400），在传输中的硅片（500）上喷射第一层电极浆料和第二层电极浆料，两层浆料叠合在一起形成电极栅线。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池印刷设备，其特征在于，所述印刷头主体（100）顶部内侧设有清洗喷嘴组件（400）的喷嘴清洁组件（600），所述喷嘴清洁组件（600）包括氮气喷射装置（610）以及浆料回收装置（620）。

3.根据权利要求2所述的太阳能光伏电池印刷设备，其特征在于，所述印刷头主体（100）一端的端面中心线上转动连接有主轴（110），所述主轴（110）伸入印刷头主体（100）内部的一端固定连接有承载架（120），承载架（120）上设有控制喷墨印刷头运转的主板（300），所述喷墨系统（200）和所述喷嘴清洁组件（600）均固定在承载架（120）上，且与主板（300）连接；所述主轴（110）伸出印刷头主体（100）外部的一端连接有驱动印刷头主体（100）转动的旋转电机（130）。

4.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池印刷设备，其特征在于，所述第一喷墨系统（800）和第二喷墨系统（900）结构相同，均包括相互管连接的储墨组件（210）和喷墨组件（220）。

5.根据权利要求4所述的太阳能光伏电池印刷设备，其特征在于，所述储墨组件（210）包括恒温的墨盒（211），所述墨盒（211）包括设置在顶部的浆料补充接口（213）、设置在底部的与喷墨组件（220）连接的浆料输送接口（215），所述墨盒（211）还设有搅拌内部浆料的搅拌装置（212）。

6.根据权利要求4所述的太阳能光伏电池印刷设备，其特征在于，所述喷墨组件（220）包括喷墨底座（224），所述喷墨底座（224）内部设有分别与储墨组件（210）和喷嘴组件（400）连通的浆料腔（225），所述浆料腔（225）顶部设有压电陶瓷（222）和震动隔膜（223），所述压电陶瓷（222）在脉冲电压作用下产生形变，挤压浆料腔（225）中的浆料通过喷嘴组件（400）喷出。

7.根据权利要求6所述的太阳能光伏电池印刷设备，其特征在于，所述喷墨组件（220）还连接有电压转换器（228），所述压电陶瓷（222）两侧均设有电极（221），所述电极（221）与电压转换器（228）连接。

8.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池印刷设备，其特征在于，所述喷嘴组件（400）包括与第一喷墨系统（800）和第二喷墨系统（900）配合的喷嘴面板（410），喷嘴面板（410）上设有多组独立的喷嘴组（420），所述喷嘴组（420）的喷嘴口径为3~30微米。

9.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池印刷设备，其特征在于，所述太阳能光伏电池印刷设备还包括承载及传输系统（700），所述承载及传输系统（700）包括定位单元（710）、印刷位单元（720）、传出位单元（730）以及承载硅片（500）的承载台面，所述承载台面底部设有对硅片（500）表面升温辅助加热装置。

10.一种太阳能电池印刷方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的太阳能光伏电池印刷设备，所述太阳能电池印刷方法包括如下步骤：s1、将硅片（500）放置在硅片承载及传输系统（700）的承载台面上，承载及传输系统（700）将硅片（500）传送至定位单元（710）；s2、定位单元（710）的相机扫描承载台面上硅片（500）坐标进行定位，并将定位坐标数据发送至plc系统；s3、承载及传输系统（700）将硅片（500）传输至喷墨印刷头下面；s4、plc系统根据定位坐标数据和预设的补偿参数计算定位补偿值，并向喷墨系统（200）发出打印信号；s5、喷墨系统（200）接收打印信号，第一喷墨系统（800）和第二喷墨系统（900）中的压电陶瓷（222）依次在脉冲电压作用下产生形变，挤压浆料腔（225）中的浆料通过喷嘴组（420）中喷到硅片（500）上；s6、喷嘴清洁组件（600）对喷嘴组（420）进行吹气清理。

技术总结
本发明提供了一种太阳能光伏电池印刷设备及印刷方法，包括用于喷射电极浆料的喷墨印刷头，所述喷墨印刷头包括喷墨系统、相对喷墨系统旋转的筒状印刷头主体，所述喷墨系统包括设置在印刷头主体内部的第一喷墨系统和第二喷墨系统，所述印刷头主体侧壁上固定设有喷嘴组件，所述喷嘴组件随印刷头主体旋转至喷墨系统下方时产生停顿，所述第一喷墨系统和第二喷墨系统依次驱动浆料穿过喷嘴组件，在传输中的硅片上喷射第一层电极浆料和第二层电极浆料，两层浆料叠合在一起形成电极栅线。本发明实现了在一台设备上完成两次印刷，工艺过程简单，加工精度高，节省了太阳能电池制造的设备成本和时间成本，同时提高了生产效率。

技术研发人员：王海翔,刘强,李力
受保护的技术使用者：江苏皓兮新能源技术开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15