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解決太陽能電池制造問題的印刷技術(shù)
2011-09-19 10:51 來源:互聯(lián)網(wǎng) 責(zé)編:江佳
- 摘要:
- 太陽電池制造商必須提高每平方米表面積的效率和生產(chǎn)能力又不增加投資,F(xiàn)在,SMT組裝中的細間距絲網(wǎng)印刷技術(shù)是金屬化技術(shù)的新進展。制造下一代太陽電池面臨的問題,對于電子制造行業(yè)并不陌生。
現(xiàn)在,設(shè)備占用面積是太陽電池制造商非常關(guān)心的問題。這個問題也是其他電子組裝商長期以來一直關(guān)心的問題。他們關(guān)心這個問題的原因是相同的:總體成本。充份利用廠房將使制造商的投資更快得到回報(ROI),他們不需要建設(shè)新廠房就能提高生產(chǎn)率。由于有這樣的需要,出現(xiàn)了新一代小而緊湊的金屬化方案,它是設(shè)計成模塊化的,可以擴展——可以按照市場需求的增大很容易地迅速擴大生產(chǎn),但是生產(chǎn)線又十分緊湊,占用的空間很小。
使用的材料金屬化工藝用的材料方面似乎變得簡單了。對熱熔融技術(shù)的興趣已經(jīng)下降,人們把注意力集中到一組簡單的導(dǎo)電化學(xué)物質(zhì)配方上。因此,具有工藝專長的供應(yīng)商可以加強金屬化工藝,把開發(fā)重點放在提高提太陽電池的效率上,而不是去對付分散的材料供應(yīng)。
對于金屬化工藝專家,關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)是要在硅芯片正面生成足夠的導(dǎo)電指狀圖案來傳導(dǎo)硅芯片產(chǎn)生的電流,又不會把芯片表面遮住太多面積。芯片表面上被太陽光遮住的部分——包括過份印刷的導(dǎo)電條部分,都不能產(chǎn)生電流,這會降低電池可能達到的最大效率。
與此相反,印刷在芯片上的導(dǎo)電條太少,也會降低電池的效率,這是由于硅是半導(dǎo)體,硅的自然表面阻抗很大。導(dǎo)電條太少時,硅芯片表面產(chǎn)生的實際電流很多,但被收集起來的電流很少。
硅芯片上接受陽光部分和被遮蓋部分達到最佳平衡,有利于提高能量轉(zhuǎn)換效率。印刷在芯片上的細小的指狀導(dǎo)電條覆蓋的面積要比較少,但要使導(dǎo)電條在垂直方向上比較厚,能有效導(dǎo)電。這樣做的目的是使導(dǎo)體有比較大的高寬比,通常是寬50微米,高22微米。這個問題目前備受關(guān)注。其他的因素,例如絲網(wǎng)印刷中使用的乳膠絲網(wǎng),它的精度對能量轉(zhuǎn)換效率也有影響。目前正在開發(fā)的各種技術(shù)中,有新的模板技術(shù),導(dǎo)電條可能由幾層構(gòu)成或電鑄形成,就象混合屏幕那樣。
自行制造絲網(wǎng)和模板絲網(wǎng)印刷設(shè)備制造商在開發(fā)金屬化工藝時是在三個層次進行:
確定標(biāo)準(zhǔn)的乳膠絲網(wǎng)并且用一組可印刷材料對印刷工藝進行優(yōu)化;使用最新的乳膠絲網(wǎng)技術(shù),其中使用更強的合金,網(wǎng)的金屬絲也更細,并且和新的光學(xué)成像技術(shù)結(jié)合起來;制造精密的混合模板。
隨著人們能夠在硅芯片上形成更細的導(dǎo)電條,部分問題轉(zhuǎn)變?yōu)楸苊庠谟∷⒐に囍挟a(chǎn)生缺陷。已經(jīng)是很窄的導(dǎo)電條必須印刷得很完美,但是,導(dǎo)電條的寬度和高度變小會增加阻抗,會降低太陽電池的能量轉(zhuǎn)換效率。
當(dāng)然,拙劣的印刷會造成導(dǎo)體斷裂,無論斷裂是多么細小,會使電路斷路,使太陽電池中含有斷路的部份不起作用。要解決這個問題,可以利用SMT組件中解決焊點可靠性的經(jīng)驗和知識。
結(jié)論
對于太陽電池制造商,要達到很高的生產(chǎn)率,必須根據(jù)要求的產(chǎn)量對絲網(wǎng)印刷工藝和材料進行優(yōu)化,控制金屬化生產(chǎn)線的性能,避免芯片破損和生產(chǎn)線停工。所有這些需要生產(chǎn)線要保持在小面積內(nèi)。解決了這些問題,更有效、能量轉(zhuǎn)換效率更高的太陽電池和最終的太陽能組件與陣列就指日可待了。
使用的材料金屬化工藝用的材料方面似乎變得簡單了。對熱熔融技術(shù)的興趣已經(jīng)下降,人們把注意力集中到一組簡單的導(dǎo)電化學(xué)物質(zhì)配方上。因此,具有工藝專長的供應(yīng)商可以加強金屬化工藝,把開發(fā)重點放在提高提太陽電池的效率上,而不是去對付分散的材料供應(yīng)。
對于金屬化工藝專家,關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)是要在硅芯片正面生成足夠的導(dǎo)電指狀圖案來傳導(dǎo)硅芯片產(chǎn)生的電流,又不會把芯片表面遮住太多面積。芯片表面上被太陽光遮住的部分——包括過份印刷的導(dǎo)電條部分,都不能產(chǎn)生電流,這會降低電池可能達到的最大效率。
與此相反,印刷在芯片上的導(dǎo)電條太少,也會降低電池的效率,這是由于硅是半導(dǎo)體,硅的自然表面阻抗很大。導(dǎo)電條太少時,硅芯片表面產(chǎn)生的實際電流很多,但被收集起來的電流很少。
硅芯片上接受陽光部分和被遮蓋部分達到最佳平衡,有利于提高能量轉(zhuǎn)換效率。印刷在芯片上的細小的指狀導(dǎo)電條覆蓋的面積要比較少,但要使導(dǎo)電條在垂直方向上比較厚,能有效導(dǎo)電。這樣做的目的是使導(dǎo)體有比較大的高寬比,通常是寬50微米,高22微米。這個問題目前備受關(guān)注。其他的因素,例如絲網(wǎng)印刷中使用的乳膠絲網(wǎng),它的精度對能量轉(zhuǎn)換效率也有影響。目前正在開發(fā)的各種技術(shù)中,有新的模板技術(shù),導(dǎo)電條可能由幾層構(gòu)成或電鑄形成,就象混合屏幕那樣。
自行制造絲網(wǎng)和模板絲網(wǎng)印刷設(shè)備制造商在開發(fā)金屬化工藝時是在三個層次進行:
確定標(biāo)準(zhǔn)的乳膠絲網(wǎng)并且用一組可印刷材料對印刷工藝進行優(yōu)化;使用最新的乳膠絲網(wǎng)技術(shù),其中使用更強的合金,網(wǎng)的金屬絲也更細,并且和新的光學(xué)成像技術(shù)結(jié)合起來;制造精密的混合模板。
隨著人們能夠在硅芯片上形成更細的導(dǎo)電條,部分問題轉(zhuǎn)變?yōu)楸苊庠谟∷⒐に囍挟a(chǎn)生缺陷。已經(jīng)是很窄的導(dǎo)電條必須印刷得很完美,但是,導(dǎo)電條的寬度和高度變小會增加阻抗,會降低太陽電池的能量轉(zhuǎn)換效率。
當(dāng)然,拙劣的印刷會造成導(dǎo)體斷裂,無論斷裂是多么細小,會使電路斷路,使太陽電池中含有斷路的部份不起作用。要解決這個問題,可以利用SMT組件中解決焊點可靠性的經(jīng)驗和知識。
結(jié)論
對于太陽電池制造商,要達到很高的生產(chǎn)率,必須根據(jù)要求的產(chǎn)量對絲網(wǎng)印刷工藝和材料進行優(yōu)化,控制金屬化生產(chǎn)線的性能,避免芯片破損和生產(chǎn)線停工。所有這些需要生產(chǎn)線要保持在小面積內(nèi)。解決了這些問題,更有效、能量轉(zhuǎn)換效率更高的太陽電池和最終的太陽能組件與陣列就指日可待了。
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