劉長飛 楊廣偉 張軍杰 李學(xué)民 王盼 張朔龍(晶澳太陽能有限公司寧晉基地工藝,河北邢臺 055550)

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晶體硅太陽能電池片二次印刷中細柵線對主柵焊接拉力影響的研究

劉長飛 楊廣偉 張軍杰 李學(xué)民 王盼 張朔龍
(晶澳太陽能有限公司寧晉基地工藝,河北邢臺 055550)

【摘 要】本文我們將研究晶體硅太陽能電池二次印刷中細柵線以及不同底層細柵銀漿料對于主柵焊接拉力的影響。實驗采取是否印刷細柵線的對比、使用不同的底層細柵線銀漿和使用具有不同焊接性的焊帶對比來驗證不同條件下主柵焊接拉力差異。結(jié)果表明,當(dāng)沒有細柵線貫穿主柵時焊接拉力值較有細柵線貫穿的偏小100N左右,且不同的焊帶在不同的焊接溫度下的焊接拉力值趨勢相同,表現(xiàn)為有細柵線貫穿主柵的焊接拉力值高;使用不同的底層細柵線銀漿時,主柵焊接拉力值差異明顯,測試表明細柵線對于主柵焊接拉力有一定的影響。

【關(guān)鍵詞】晶體硅太陽能電池 二次印刷 細柵線 主柵焊接拉力

【Abstract】In this paper, we studied the crystalline silicon solar cells in the double printing fine gate lines and different underlying fine gate lines silver pastes for the influence of the main gate welding pull.We verified the difference in main gate welding pull under different conditions by printing the fine gate lines or not, using different underlying fine gate line silver pastes and different PV ribbons.The result shows that if there is no fine gate line run though the main gate, the main gate welding pull is 100N smaller than there is.And the trend of main gate welding pull is same as above, whatever using which kind of PV ribbons or under which welding temperatures, but the main gate welding pull is higher when the fine gate lines run though the main gate.The difference of main gate welding pull is obvious when using different underlying fine gate line sliver pastes, so we can know that the fine gate lines have a certain effect on the main gate welding pull.

【Key words】crystalline Silicon solar cells; double printing; fine grid lines; main gate welding pull

1 序言

隨著煤炭等傳統(tǒng)能源的日益枯竭，太陽能作為取之不盡用之不竭的清潔能源越來越受到人們的重視，它也將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。太陽能硅電池片是利用太陽能資源的一種方式，二次印刷是適應(yīng)晶體硅太陽能電池片的柵線細化以及漿料消耗少要求而被提出的，在一次印刷中主要通過細化柵線和減少銀漿耗量來提高效率和降低成本，然而在網(wǎng)布材質(zhì)和漿料沒有達到較好的匹配的情況下會因柵線變細而導(dǎo)致Rs升高，影響短路電流，最終導(dǎo)致效率的損失[1]。隨后人們提出了二次印刷，通過兩次印刷來實現(xiàn)了細柵線的細化和效率的提升。二次印刷中主柵主要作用是匯集細柵線收集的電流，細柵線和電池片形成很好的歐姆接觸將電流導(dǎo)出，因而選用不同的漿料分別作為三、四號機的漿料，對于四號機的漿料需要有很好的導(dǎo)電性以及可焊接性，三號機漿料則需要與電池片形成很好的歐姆接觸以便將產(chǎn)生電流收集導(dǎo)出。強的主柵拉拔力可減少電極接觸性的衰減，提供強的電極連接以延長組件保證的輸出功率的時間[2]。二次印刷工藝中由于三號機漿料收集電流的作用，現(xiàn)在提效主要是在三號機漿料上改進，但引進不同的三號機漿料時，主柵的焊接拉力也會受到一定的影響。本文主要研究細柵線對于主柵焊接拉力的影響研究，我們現(xiàn)在采取的二次印刷方式是先印細柵線后再套印主柵。通常認為主柵拉力主要由四號機漿料所印刷的主柵所決定的，與三號機漿料沒關(guān)系，但隨著工藝的進步以及漿料的更新?lián)Q代，我們發(fā)現(xiàn)更換不同的三號機漿料時，主柵拉拔力總有差異，甚至有時低于3N，不符合工業(yè)中太陽能電池正銀漿料附著力在3N以上的要求[3]，進而懷疑三號機漿料對于主柵的拉拔力有一定的提升作用。本文我們將研究沒有細柵線貫穿主柵時的主柵拉拔力和兩種不同廠家三號機漿料搭配同種四號機漿料對于主柵拉拔力的影響。

表一 所需的漿料和焊帶

表二(a)

表二(b)

表三 所需的漿料和焊帶

表四 不同3號機漿料搭配相同4號機漿料的拉拔力

圖一(a)

圖一(b)

圖一(c)

圖二 輪廓儀下的細柵貫穿主柵形貌

圖三(a)

圖三(b)

圖三(c)

2 細柵線對主柵拉力影響的實驗驗證

實驗中選取一條印刷線，為了排除使用不同網(wǎng)版而導(dǎo)致差異的因素，選用一套正柵線網(wǎng)版，將3號機網(wǎng)版對應(yīng)(三主柵電池片)主柵位置的兩條柵線用膠帶粘上從而將其堵上，這樣達到了在4號機套印時對應(yīng)的主柵不會有細柵線貫穿，同時保留著一條主柵線有細柵線貫穿，選用的3號機漿料為A，4號機漿料為B，印刷中將四號機增重固定到相同的量。印刷完后，測試主柵焊接拉力，選用了三種不同廠家的焊帶，觀察具有不同焊接性的焊帶焊接試驗片時的結(jié)果是否一致。

實驗后挑選的試驗片做正柵焊接拉力測試，結(jié)果如表二。

由表二得到以下的拉拔力趨勢圖一，有細柵貫穿主柵的對比組和沒有細柵線貫穿主柵的實驗組。

由表二以及圖一可知，沒有細柵線貫穿主柵的拉拔力確實較小，整體偏低100N左右；針對不同的焊帶，由于各自的可焊接性不一樣因而它們的拉拔力有所差異，從圖一中我們可知不同的焊帶和在不同的焊接溫度下，有無細柵線貫穿的拉拔力趨勢是相同的，沒有細柵貫穿的主柵在做焊接拉力測試時都表現(xiàn)為拉拔力值較有細柵線貫穿的小，這可驗證細柵線對于主柵拉拔力有一定的提升作用；主柵拉拔力主要由四號機漿料起作用的，它其中的玻璃粉比例不用太高，只要能將電池片表面腐蝕掉部分氮化硅膜與電池片表面形成很好的表面親和力就行，三號機漿料需要將氮化硅膜腐蝕并形成良好的歐姆接觸，收集電流。由圖二可知細柵線貫穿主柵，在焊帶焊接后，焊帶與細柵線也有部分的接觸，細柵線橫向貫穿，整條細柵線經(jīng)燒結(jié)后都與電池片表面有一定的親附力，當(dāng)電池片經(jīng)焊接后，在拉力計的拉動下，細柵線會對焊帶產(chǎn)生一個橫向的張力，進而提升了焊接拉拔力。

3 不同三號機漿料搭配相同四號機漿料對于主柵拉拔力的影響

實驗固定一條印刷線，采取與上個實驗相同的方法將正柵三號機網(wǎng)版的對應(yīng)兩條主柵位置的細柵線用膠帶粘上，選用不同的三號機漿料D1、D2搭配四號機漿料B，實驗過程中為排除網(wǎng)版的差異影響，因而實驗不同三號機漿料時我們都使用同一套正柵網(wǎng)版，在更換三號機漿料時將網(wǎng)版卸下擦拭干凈再用。

測試完數(shù)據(jù)如表四。

由表四我們得到圖三，印有不同三號機漿料下的主柵拉拔力趨勢圖和兩種三號機漿料各自在貫穿主柵和沒有貫穿主柵下的拉拔力趨勢圖。

從表四和圖三(a)中可知不同的三號機漿料搭配相同的四號機漿料的主柵焊接拉力值有所差異，因為不同的三號機漿料固含量不同，以及每個廠家設(shè)計漿料時側(cè)重點有所差異，有的側(cè)重于提升效率但對其的耐焊性考慮不足等，因而結(jié)果也是不一樣的，最終的焊接拉力各不相同；同時圖三(b)、圖三(c)再次印證了沒有細柵線貫穿的主柵拉拔力較有細柵線貫穿的拉力值偏低。

4 結(jié)語

本文通過兩次實驗的驗證，三號機漿料貫穿主柵時對于主柵焊接拉力有一定的提升的作用。漿料具有優(yōu)異的耐焊性是指能有足夠的銀不被焊料吸收使得焊料覆蓋銀母線達到銅焊帶與電池有很強的結(jié)合力[2]，漿料中的玻璃粉也起著很大的作用[4]，三號機漿料主要為了形成歐姆接觸，收集電流，但其自身的成分也使它具有一定的可焊性，因而在拉力測試中起到了不可忽略的作用；另外引進不同三號機漿料時需考慮其對主柵焊接拉力的效果，驗證其是否可行，也可通過調(diào)節(jié)燒結(jié)工藝來調(diào)節(jié)使其達到最優(yōu)的效果。三號機漿料印刷的細柵線對于主柵焊接拉力提升的作用，可作為實際生產(chǎn)中調(diào)結(jié)焊接拉力的考慮因素。

參考文獻

[1]李良,李化陽,聞?wù)鹄?張良,姚劍,任海兵.基于分步印刷的晶體硅太陽電池正面電極印刷技術(shù)[J].太陽能,2013,23:16-18.

[2]Jerome Moyer,張偉銘,韓晶,周曉兵.高效無鉛太陽能電池背銀漿料的研究[A].中國可再生能源學(xué)會、江蘇省常州市人民政府、中國可再生能源學(xué)會太陽能光伏專委會.第十屆中國太陽能光伏會議論文集:迎接光伏發(fā)電新時代[C].2008:5.

[3]Chen Ning,Zhang Liying,et al,Effect of glass power in sliver paste on crystalline silicon cell series resistance[J],Electron Process Techn,2011,32(3):125.

[4]甘衛(wèi)平,羅林,熊志軍,向峰,岳映霞.玻璃粉軟化溫度對晶硅太陽能電池性能的影響[J].材料導(dǎo)報,2013,22:12-16.

作者簡介:劉長飛(1989—),男,河北邢臺人,工藝工程師,學(xué)士,研究方向:晶體硅太陽能電池。