CN112259640A - 一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，其包括如下步骤：S1.经丝网印刷银线后的电池片转移至出料带上；S2.电池片在出料带上通过快速加热模块一进行快速加热以使银浆中的有机溶剂得到快速加热挥发；S3.通过快速加热模块一加热后的电池片进入到常规烘干工序。本发明快速加热使用聚焦的高功率线光源，如激光线光源、红外光、可见光加热，使硅片在经过光源后即可大大减少溶剂在电池表面扩散，有效降低银线宽度，从而提升电池效率0.2‑0.5％。本发明适用于用银浆料印刷形成栅线的所有太阳能电池，尤其适用于使用低温固化银浆的异质结(HIT)电池。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的装置及方法。
背景技术
光伏发电已经成为一种可替代化石能源的技术，这依赖于近年不断降低的生产成本和光电转换效率的提升。按照光伏电池片的材质，太阳能电池大致可以分为两类：一类是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池；另一类是薄膜太阳能电池，主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池及铜铟镓硒太阳能电池等。目前，以高纯度硅材作为主要原材料的晶体硅太阳能电池是主流产品，所占的比例在80％以上。
现在光伏发电行业制造晶硅电池的方法，需要在电池的正方面通过丝网印刷的方法制作银导电金属电极，在完成银导线的丝网印刷后，需要将电池片送到150-250℃左右干燥2-10分钟，将其中的溶剂挥发掉，之后，再通过更高温度完成固化或烧结，这时候印刷在电池片表面的银浆就成为具有导电功能的导电电极(银导线)了。其中，银电极有两种：细栅和主栅。它们的作用是：1)通过细栅密集排布在电池表面收集电池片在光照下生成的电子，2)通过垂直于细栅分布的主栅，将细栅上的电流汇聚的主栅上，而且将铜质导线焊接在主栅上导出到外加电路上，实现晶硅电池的光生电，为人类社会使用。
制作细栅、主栅的银电极需要用印刷法把银浆(胶)印刷到电池片上，为了使其具有印刷特性，银浆(胶)其成分中含有若干种有机溶剂，有机溶剂对硅片表面微米结构的绒面具有极强的浸润性，当完成印刷之后，有机溶剂会在毛细效应的作用下，在硅片表面快速浸润扩散，比如行业内现在使用的银浆(胶)，在毛细效应的作用下，对于30μm印刷线宽的银导线，有机溶剂可以在其两侧浸润扩散达800μm的扩散带，同时，在溶剂扩散过程中会推动银颗粒的扩散，造成导电电极根部变宽。并且，也会产生一些与导电电极不连贯的独立的银颗粒成为遮光物的阻止光进入电池片内。(分别见图1未污染前及图2污染后的微观表面对比)。
一般目前常用的方法，在印刷后的硅片送入烘箱烘干，对于适用于PERC、TOPCon电池的高温银浆，烘干温度达到250℃左右，约需1分钟左右时间可以烘干。而对于HIT电池，只能用低温银浆，烘干温度通常是150℃，需要5-10分钟的烘干时间。不管哪种方法，目前的方法都无法克服溶剂在电池片表面的扩散，因而形成溶剂扩散带，银线宽度比实际印刷线宽大出5-10μm。尤其需要相对低温干燥的HIT电池，有机溶剂的扩散带污染在一张电池片表面合计占到全硅片面积的60％以上。这个污染硅片表面有机溶剂现象的存在，以及银导线线宽随之拓宽，都会影响电池充分接受太阳光的照射效果，不利于电池将光电转换性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池印刷电极后防止溶剂和银线扩散的装置，包括快速加热模块一，所述快速加热模块一对应设置在印刷后的出料带上，且位于印刷台出料端与常规烘干装置之间以用于印刷后电池片的快速加热，使表面溶剂得到快速挥发而不至于扩散到硅片其它位置。
本发明通过将印刷后的硅片快速经过进入加热区(1秒种左右)，并在加热区维持3-5秒钟，就可以有效蒸发扩散过程中的溶剂，硅片温度只要达到150-200℃左右即可。
基于上述一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的装置，本发明提供了一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，包括如下步骤：
S1.经由进料带上料至印刷台上的电池片经丝网印刷银线后在印刷台的出料端转移至出料带上；
S2.印刷后的电池片在出料带上匀速经过快速加热模块一时，通过快速加热模块一对出料带上印刷后的电池片进行连续快速加热；
S3.印刷后的电池片经过快速加热模块一的快速加热后进入到常规烘干工序。
其中，S2中，印刷后的电池片在经过快速加热模块一时的速度为100-500mm/s。
其中，S2中，印刷后的电池片在快速加热模块一内1-2秒内升温至150℃以上。
其中，S2中，印刷后的电池片在快速加热模块一内运行的时间不超过10秒。
其中，S2中，在快速加热模块一内，热源采用多个灯管并行放置在印刷后的电池片的前进方向，且灯管的排列长度为100-1000mm，灯管的宽度不小于印刷后的电池片的宽度。
其中，S2中，快速加热模块一内采用的是聚焦光热源，通过聚光模块将光热源集中形成一条线热源以使印刷后的电池片得到快速加热升温；通过并列的多个聚焦光热源实现对印刷后的电池片进行连续加热。
进一步的，在进行步骤S2之前，S1中的印刷台上还设置有对应印刷后的电池片的快速加热模块二，以在通过快速加热模块一进行快速加热之前对印刷后的电池片进行预加热。
本发明还提供了一种太阳能电池印刷设备，包括印刷机，所述印刷机连接有上述太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的装置。
本发明还提供了一种电池片，其基于上述太阳能电池印刷设备制造而成。
本发明还提供了一种太阳能电池，其为HIT、TOPCon、PERC中的任一种并基于上述电池片制备而成。
通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、本发明适用于银浆料印刷形成栅线的所有电池，包括PERC、TOPCon、HIT等，尤其适用于HIT电池；
2、使用聚焦的高功率线光热源，如激光线光源、红外光、可见光加热，使硅片在1-2秒中内达到150-200℃左右高温，烘干时间不超过10秒钟即可完成快速烘干，大大减少溶剂在电池表面扩散，有效降低银线宽度并提升电池效率0.2-0.5％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为在电子显微镜下未被污染的电池片表面微观示意图；
图2为在电子显微镜下被污染后的电池片表面微观示意图；
图3为本发明实施例所公开的一种太阳能电池印刷设备示意图。
图中数字表示：10.进料带；20.电池片；30.印刷转台；31.上料工位；32.印刷工位；33.出料工位；34.周转工位；40.快速加热模块二；50.快速加热模块一；60.出料带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
参考图3，本发明提供了一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的装置，包括印刷模块及快速加热模块一50，快速加热模块一50对应设置在出料带60上方且位于印刷模块的出料端以用于出料端上印刷后电池片40的快速加热；其中，印刷模块采用转盘式结构或线性结构等其他结构均可，本实施例以图3所示的转盘式结构的印刷模块为例，其印刷转台30包括对应进料带10的上料工位31，对应印刷机的印刷工位32，对应出料带60的出料工位33，以及卸料后装料前的周转工位34。
基于图3所示的装置，本发明提供的一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，其包括如下步骤：
S1.经由进料带10上料至上料工位31后的电池片20在印刷工位32上经丝网印刷银线后转至出料工位33，电池片20在出料工位33出料至出料带60；
S2.通过对应出料带60设置的快速加热模块一50对进入到出料带60上并匀速前进的电池片20进行快速加热以使银浆中的有机溶剂得到快速加热挥发，然后印刷后硅片进入到常规烘干工序(或者，通过延长快速加热模块一50并在后段逐步降低加热功率以实现快速烘干与常规烘干的集成，因而无需再单独设置常规烘干装置；或者，直接通过延长快速加热模块一50的加热时间完成印刷后的电池片20的烘干；对此不做具体限定)；其中，在快速加热模块一50内，光热源采用多个灯管并行放置在印刷后的电池片20的前进方向，且灯管的排列长度为100-1000mm，灯管的宽度不小于印刷后的电池片20的宽度；其中，在快速加热模块一50的进料端还设置有对应光热源的聚光模块，通过聚光模块将对应进料端的光集中形成一条线热源以使对应进料端的印刷后的电池片20得到快速加热升温，在快速加热模块一50的进料端后端保持面热源加热；或者，设置多个并列的聚光模块实现对电池片20的连续线热源加热以提高加热效率等方式，对此不做具体限定。
其中，印刷后的电池片20在经过快速加热模块一50时的速度为100-500mm/s；同时，为提供加热效率，印刷后的电池片20在快速加热模块二40及快速加热模块一50内1-2秒内升温至150℃以上且加热时间不超过10秒。
实施例2：
本实施例2与实施例1的不同之处在于，还包括快速加热模块二40，快速加热模块二40对应设置在印刷转台30的出料工位33上方，经由进料带10上料至上料工位31后的电池片20在印刷工位32上经丝网印刷银线后转至出料工位33，在出料工位33通过快速加热模块二40对出料工位33上的电池片20进行快速加热，然后，电池片20在出料工位33出料至出料带60；其中，为了保证硅片在印刷前上料工位31的温度不能超过25℃，在印刷转台30的周转工位34对应设置有降温模块，可以为吹风模式或水冷模式等。
本发明适用于银浆料印刷形成栅线的所有电池，包括PERC、TOPCon、HIT等，尤其适用于HIT电池；通过使用聚焦的高功率线光源，如激光线光源、红外光、可见光加热，使硅片在1-2秒中内达到150-200℃左右高温，烘干时间不超过10秒钟即可完成快速烘干，大大减少溶剂在电池表面扩散，有效降低银线宽度并提升电池效率0.2-0.5％。
对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的装置，其特征在于，包括快速加热模块一，所述快速加热模块一对应设置在出料带上且位于印刷台出料端与常规烘干装置之间以用于印刷后电池片的快速加热。
2.一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，其基于权利要求1所述的装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1.经由进料带上料至印刷台上的电池片经丝网印刷银线后在印刷台的出料端转移至出料带上；
S2.印刷后的电池片在出料带上匀速经过快速加热模块一时，通过快速加热模块一对出料带上印刷后的电池片进行连续快速加热；
S3.印刷后的电池片经过快速加热模块一的快速加热后进入到常规烘干工序。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，其特征在于，S2中，印刷后的电池片在经过快速加热模块一时的速度为100-500mm/s。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，其特征在于，S2中，印刷后的电池片在快速加热模块一内1-2秒内升温至150℃以上。
5.根据权利要求2所述的一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，其特征在于，S2中，印刷后的电池片在快速加热模块一内运行的时间不超过10秒。
6.根据权利要求2所述的一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，其特征在于，S2中，在快速加热模块一内，热源采用多个灯管并行放置在印刷后的电池片的前进方向，且灯管的排列长度为100-1000mm，灯管的宽度不小于印刷后的电池片的宽度。
7.根据权利要求2所述的一种太阳能电池印刷电极后防止银线扩散的方法，其特征在于，S2中，快速加热模块一内采用的是聚焦光热源，通过聚光模块将光热源集中形成一条线热源以使印刷后的电池片得到快速加热升温；通过并列的多个聚焦光热源实现对印刷后的电池片进行连续加热。
8.一种太阳能电池印刷设备，包括印刷机，其特征在于，所述印刷机连接有权利要求1-7任一项所述的装置。
9.一种电池片，其特征在于，基于权利要求8所述的太阳能电池印刷设备制造而成。
10.一种太阳能电池，其特征在于，为HIT、TOPCon、PERC中的任一种并基于权利要求9所述的电池片制备而成。
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