晶体硅太阳能电池片二次印刷中细栅线对主栅焊接拉力影响的研究

刘长飞 杨广伟 张军杰 李学民 王盼 张朔龙(晶澳太阳能有限公司宁晋基地工艺,河北邢台 055550)



晶体硅太阳能电池片二次印刷中细栅线对主栅焊接拉力影响的研究

刘长飞 杨广伟 张军杰 李学民 王盼 张朔龙
(晶澳太阳能有限公司宁晋基地工艺,河北邢台 055550)

【摘 要】本文我们将研究晶体硅太阳能电池二次印刷中细栅线以及不同底层细栅银浆料对于主栅焊接拉力的影响。实验采取是否印刷细栅线的对比、使用不同的底层细栅线银浆和使用具有不同焊接性的焊带对比来验证不同条件下主栅焊接拉力差异。结果表明,当没有细栅线贯穿主栅时焊接拉力值较有细栅线贯穿的偏小100N左右,且不同的焊带在不同的焊接温度下的焊接拉力值趋势相同,表现为有细栅线贯穿主栅的焊接拉力值高;使用不同的底层细栅线银浆时,主栅焊接拉力值差异明显,测试表明细栅线对于主栅焊接拉力有一定的影响。

【关键词】晶体硅太阳能电池 二次印刷 细栅线 主栅焊接拉力

【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

随着煤炭等传统能源的日益枯竭，太阳能作为取之不尽用之不竭的清洁能源越来越受到人们的重视，它也将会得到越来越广泛的应用。太阳能硅电池片是利用太阳能资源的一种方式，二次印刷是适应晶体硅太阳能电池片的栅线细化以及浆料消耗少要求而被提出的，在一次印刷中主要通过细化栅线和减少银浆耗量来提高效率和降低成本，然而在网布材质和浆料没有达到较好的匹配的情况下会因栅线变细而导致Rs升高，影响短路电流，最终导致效率的损失[1]。随后人们提出了二次印刷，通过两次印刷来实现了细栅线的细化和效率的提升。二次印刷中主栅主要作用是汇集细栅线收集的电流，细栅线和电池片形成很好的欧姆接触将电流导出，因而选用不同的浆料分别作为三、四号机的浆料，对于四号机的浆料需要有很好的导电性以及可焊接性，三号机浆料则需要与电池片形成很好的欧姆接触以便将产生电流收集导出。强的主栅拉拔力可减少电极接触性的衰减，提供强的电极连接以延长组件保证的输出功率的时间[2]。二次印刷工艺中由于三号机浆料收集电流的作用，现在提效主要是在三号机浆料上改进，但引进不同的三号机浆料时，主栅的焊接拉力也会受到一定的影响。本文主要研究细栅线对于主栅焊接拉力的影响研究，我们现在采取的二次印刷方式是先印细栅线后再套印主栅。通常认为主栅拉力主要由四号机浆料所印刷的主栅所决定的，与三号机浆料没关系，但随着工艺的进步以及浆料的更新换代，我们发现更换不同的三号机浆料时，主栅拉拔力总有差异，甚至有时低于3N，不符合工业中太阳能电池正银浆料附着力在3N以上的要求[3]，进而怀疑三号机浆料对于主栅的拉拔力有一定的提升作用。本文我们将研究没有细栅线贯穿主栅时的主栅拉拔力和两种不同厂家三号机浆料搭配同种四号机浆料对于主栅拉拔力的影响。

表一 所需的浆料和焊带

表二(a)

表二(b)

表三 所需的浆料和焊带

表四 不同3号机浆料搭配相同4号机浆料的拉拔力

图一(a)

图一(b)

图一(c)

图二 轮廓仪下的细栅贯穿主栅形貌

图三(a)

图三(b)

图三(c)

2 细栅线对主栅拉力影响的实验验证

实验中选取一条印刷线，为了排除使用不同网版而导致差异的因素，选用一套正栅线网版，将3号机网版对应(三主栅电池片)主栅位置的两条栅线用胶带粘上从而将其堵上，这样达到了在4号机套印时对应的主栅不会有细栅线贯穿，同时保留着一条主栅线有细栅线贯穿，选用的3号机浆料为A，4号机浆料为B，印刷中将四号机增重固定到相同的量。印刷完后，测试主栅焊接拉力，选用了三种不同厂家的焊带，观察具有不同焊接性的焊带焊接试验片时的结果是否一致。

实验后挑选的试验片做正栅焊接拉力测试，结果如表二。

由表二得到以下的拉拔力趋势图一，有细栅贯穿主栅的对比组和没有细栅线贯穿主栅的实验组。

由表二以及图一可知，没有细栅线贯穿主栅的拉拔力确实较小，整体偏低100N左右；针对不同的焊带，由于各自的可焊接性不一样因而它们的拉拔力有所差异，从图一中我们可知不同的焊带和在不同的焊接温度下，有无细栅线贯穿的拉拔力趋势是相同的，没有细栅贯穿的主栅在做焊接拉力测试时都表现为拉拔力值较有细栅线贯穿的小，这可验证细栅线对于主栅拉拔力有一定的提升作用；主栅拉拔力主要由四号机浆料起作用的，它其中的玻璃粉比例不用太高，只要能将电池片表面腐蚀掉部分氮化硅膜与电池片表面形成很好的表面亲和力就行，三号机浆料需要将氮化硅膜腐蚀并形成良好的欧姆接触，收集电流。由图二可知细栅线贯穿主栅，在焊带焊接后，焊带与细栅线也有部分的接触，细栅线横向贯穿，整条细栅线经烧结后都与电池片表面有一定的亲附力，当电池片经焊接后，在拉力计的拉动下，细栅线会对焊带产生一个横向的张力，进而提升了焊接拉拔力。

3 不同三号机浆料搭配相同四号机浆料对于主栅拉拔力的影响

实验固定一条印刷线，采取与上个实验相同的方法将正栅三号机网版的对应两条主栅位置的细栅线用胶带粘上，选用不同的三号机浆料D1、D2搭配四号机浆料B，实验过程中为排除网版的差异影响，因而实验不同三号机浆料时我们都使用同一套正栅网版，在更换三号机浆料时将网版卸下擦拭干净再用。

测试完数据如表四。

由表四我们得到图三，印有不同三号机浆料下的主栅拉拔力趋势图和两种三号机浆料各自在贯穿主栅和没有贯穿主栅下的拉拔力趋势图。

从表四和图三(a)中可知不同的三号机浆料搭配相同的四号机浆料的主栅焊接拉力值有所差异，因为不同的三号机浆料固含量不同，以及每个厂家设计浆料时侧重点有所差异，有的侧重于提升效率但对其的耐焊性考虑不足等，因而结果也是不一样的，最终的焊接拉力各不相同；同时图三(b)、图三(c)再次印证了没有细栅线贯穿的主栅拉拔力较有细栅线贯穿的拉力值偏低。

4 结语

本文通过两次实验的验证，三号机浆料贯穿主栅时对于主栅焊接拉力有一定的提升的作用。浆料具有优异的耐焊性是指能有足够的银不被焊料吸收使得焊料覆盖银母线达到铜焊带与电池有很强的结合力[2]，浆料中的玻璃粉也起着很大的作用[4]，三号机浆料主要为了形成欧姆接触，收集电流，但其自身的成分也使它具有一定的可焊性，因而在拉力测试中起到了不可忽略的作用；另外引进不同三号机浆料时需考虑其对主栅焊接拉力的效果，验证其是否可行，也可通过调节烧结工艺来调节使其达到最优的效果。三号机浆料印刷的细栅线对于主栅焊接拉力提升的作用，可作为实际生产中调结焊接拉力的考虑因素。

参考文献

[1]李良,李化阳,闻震利,张良,姚剑,任海兵.基于分步印刷的晶体硅太阳电池正面电极印刷技术[J].太阳能,2013,23:16-18.

[2]Jerome Moyer,张伟铭,韩晶,周晓兵.高效无铅太阳能电池背银浆料的研究[A].中国可再生能源学会、江苏省常州市人民政府、中国可再生能源学会太阳能光伏专委会.第十届中国太阳能光伏会议论文集:迎接光伏发电新时代[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]甘卫平,罗林,熊志军,向峰,岳映霞.玻璃粉软化温度对晶硅太阳能电池性能的影响[J].材料导报,2013,22:12-16.

作者简介:刘长飞(1989—),男,河北邢台人,工艺工程师,学士,研究方向:晶体硅太阳能电池。