丝网印刷工艺对于太阳能电池生产工艺环节的重要性

太阳能电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后，已经制成PN结，可以在光照下产生电流，为了将电流导出，需要在电池表面上制备电极。丝网印刷，是目前制备太阳能电池的接触电极最普遍的一种工艺技术。栅线的高宽、栅线间隙，对于光学遮阳损耗、电阻以及银的损耗至关重要。美能 3D共聚焦显微镜是专用于光伏行业对光伏电池片表面的栅线及绒面进行质量检测的光学仪器，通过系统软件对光伏电池片上的栅线的高度与宽度、绒面上的金字塔数量进行定量检测，以反馈光伏电池片清洗制绒、丝网印刷工艺质量。

 

 

丝网印刷技术的发展趋势

根据太阳能电池的概念，工业化生产需要一系列特定的工艺步骤，并在高度自动化的生产线上实现。工艺链可分为前端部分和后端部分，前端部分包括湿化学蚀刻、热扩散和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等工艺步骤，后端部分包括金属化印刷、烧结炉和测试/分选单元。工艺环节外，还需要各种质量检测环节来发现电池外观、性能上的等问题。

 

自20世纪80年代以来，丝网印刷技术已经成为太阳能电池正面金属化的标准和成熟工艺，并一直在不断的优化和改进。同时，近年来的电镀铜技术有望克服丝网印刷的几个困问题，如银浆材料成本高、接触电阻率较高以及印刷细栅困难等。然而，粘附性差、模块可靠性差、电镀溶液污染、金属废物处理等挑战使得电镀铜技术在工业环境中不太得利。

 

丝网印刷技术的不断优化改进在很大程度上扩大了对于太阳能电池效率的潜力，因此从丝网印刷过渡到电镀铜的速度比市场预期要慢得多，在可预见的未来，丝网印刷技术仍然主导太阳能电池的金属化。

 

 

 

栅线宽度对于太阳能电池性能的影响

目前工业PERC太阳能电池的丝网印刷细栅宽度在35-40μm之间，这导致了2%-3%的光学遮蔽损失。如下图所示，尽管接触电阻和线电阻的损失略有增加，但通常将栅线宽度从40μm减少到20μm，遮光损失减少1.3%rel，仍然导致总功率损失下降约1%rel。

需要注意的是，减小触点覆盖面积会导致接触电阻的增加，因此减少前接触面积的同时，必须仔细平衡触点和接触电阻之间的权衡。并且，开发具有较低接触电阻率的新型丝网印刷浆料对于太阳能电池性能的提升也至关重要。

 

 

 

硅片表面金字塔形貌对栅线印刷的影响

太阳能电池的正面通常会有细小的纹理，以减少进入的光反射和光在半导体内部的路径长度。纹理由随机分布的金字塔（Cz-Si）或深度为几微米的凹陷（mc-Si）组成。虽然绒面金字塔结构有利于太阳能电池的光学性能，但表面粗糙度的增加不利于使用丝网印刷技术进行正面金属化。在丝网印刷过程中，丝网上覆盖银浆的一面通过刮板的传送被压在晶硅片表面上。用小的随机金字塔对晶硅片表面进行纹理处理，或使用等离子刻蚀等新方法，有助于提高金属化的质量，同时不会降低光学性能。边缘密封的效果还受到银浆的材料特性（柔软度）和表面粗糙度（通常用 Rz 值指定）以及印刷参数（主要是刮刀压力）的影响。根据银浆的特性和印刷参数，每一步印刷都会在微观尺度上逐渐损坏边缘，因此密封质量会随着丝网寿命的延长而下降。

 

 

 

美能3D共聚焦显微镜

 

美能3D共聚焦显微镜是以光学技术为原理、结合精密Z向扫描模块、3D建模算法等对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像，通过系统软件对栅线的高度与宽度、绒面上的金字塔数量进行定量检测，以反馈其中的清洗制绒、丝网印刷工艺质量。

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全自动栅线绒面测量，快速生成数据

美能3D共聚焦显微镜-栅线测量视频

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