絲網印刷工藝對于太陽能電池生產工藝環(huán)節(jié)的重要性

太陽能電池經過制絨、擴散及PECVD等工序后，已經制成PN結，可以在光照下產生電流，為了將電流導出，需要在電池表面上制備電極。絲網印刷，是目前制備太陽能電池的接觸電極最普遍的一種工藝技術。柵線的高寬、柵線間隙，對于光學遮陽損耗、電阻以及銀的損耗至關重要。美能3D共聚焦顯微鏡是專用于光伏行業(yè)對光伏電池片表面的柵線及絨面進行質量檢測的光學儀器，通過系統(tǒng)軟件對光伏電池片上的柵線的高度與寬度、絨面上的金字塔數量進行定量檢測，以反饋光伏電池片清洗制絨、絲網印刷工藝質量。

絲網印刷技術的發(fā)展趨勢

根據太陽能電池的概念，工業(yè)化生產需要一系列特定的工藝步驟，并在高度自動化的生產線上實現(xiàn)。工藝鏈可分為前端部分和后端部分，前端部分包括濕化學蝕刻、熱擴散和等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）等工藝步驟，后端部分包括金屬化印刷、燒結爐和測試/分選單元。工藝環(huán)節(jié)外，還需要各種質量檢測環(huán)節(jié)來發(fā)現(xiàn)電池外觀、性能上的等問題。

自20世紀80年代以來，絲網印刷技術已經成為太陽能電池正面金屬化的標準和成熟工藝，并一直在不斷的優(yōu)化和改進。同時，近年來的電鍍銅技術有望克服絲網印刷的幾個困問題，如銀漿材料成本高、接觸電阻率較高以及印刷細柵困難等。然而，粘附性差、模塊可靠性差、電鍍溶液污染、金屬廢物處理等挑戰(zhàn)使得電鍍銅技術在工業(yè)環(huán)境中不太得利。

絲網印刷技術的不斷優(yōu)化改進在很大程度上擴大了對于太陽能電池效率的潛力，因此從絲網印刷過渡到電鍍銅的速度比市場預期要慢得多，在可預見的未來，絲網印刷技術仍然主導太陽能電池的金屬化。

柵線寬度對于太陽能電池性能的影響

目前工業(yè)PERC太陽能電池的絲網印刷細柵寬度在35-40μm之間，這導致了2%-3%的光學遮蔽損失。如下圖所示，盡管接觸電阻和線電阻的損失略有增加，但通常將柵線寬度從40μm減少到20μm，遮光損失減少1.3%rel，仍然導致總功率損失下降約1%rel。

需要注意的是，減小觸點覆蓋面積會導致接觸電阻的增加，因此減少前接觸面積的同時，必須仔細平衡觸點和接觸電阻之間的權衡。并且，開發(fā)具有較低接觸電阻率的新型絲網印刷漿料對于太陽能電池性能的提升也至關重要。

硅片表面金字塔形貌對柵線印刷的影響

太陽能電池的正面通常會有細小的紋理，以減少進入的光反射和光在半導體內部的路徑長度。紋理由隨機分布的金字塔（Cz-Si）或深度為幾微米的凹陷（mc-Si）組成。雖然絨面金字塔結構有利于太陽能電池的光學性能，但表面粗糙度的增加不利于使用絲網印刷技術進行正面金屬化。在絲網印刷過程中，絲網上覆蓋銀漿的一面通過刮板的傳送被壓在晶硅片表面上。用小的隨機金字塔對晶硅片表面進行紋理處理，或使用等離子刻蝕等新方法，有助于提高金屬化的質量，同時不會降低光學性能。邊緣密封的效果還受到銀漿的材料特性（柔軟度）和表面粗糙度（通常用 Rz 值指定）以及印刷參數（主要是刮刀壓力）的影響。根據銀漿的特性和印刷參數，每一步印刷都會在微觀尺度上逐漸損壞邊緣，因此密封質量會隨著絲網壽命的延長而下降。

美能3D共聚焦顯微鏡

美能3D共聚焦顯微鏡是以光學技術為原理、結合精密Z向掃描模塊、3D建模算法等對器件表面進行非接觸式掃描并建立表面3D圖像，通過系統(tǒng)軟件對柵線的高度與寬度、絨面上的金字塔數量進行定量檢測，以反饋其中的清洗制絨、絲網印刷工藝質量。

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美能3D共聚焦顯微鏡-柵線測量視頻

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