1. 激光转印技术原理
激光图形转印技术(Pattern Transfer Printing 简称 PTP)是一种新型的非接触式的印刷技术,该技术在特定柔性透光材料上涂覆所需浆料,采用高功率激光束高速图形化扫描,将浆料从柔性透光材料上转移至电池表面,形成栅线。
2. 激光转印技术作用
通过非接触激光印刷技术(PTP)改善高效太阳能电池细栅印刷工艺,能够突破传统丝网印刷的线宽极限,轻松实现 25um 以下的线宽,在电池片硅片上印刷更大高宽比的超细栅线,帮助电池实现超细密栅电池,匹配选择性发射极技术,提升太阳能电池效率的同时,大幅度节省浆料耗量20%以上,最终降低电池生产、发电成本。

新型无接触激光转印技术

3. 激光转印技术优势
① 激光转印的栅线更细,现在可以做到18um以下浆料节省30%,在PERC上已经得到论证,HJT电池使用的是低温银浆,颗粒度小,转印可以达到更新的线宽,从而降低银浆耗量,提升电池效率,TOPCON工艺是N型双面银浆,对银浆耗量更为敏感,在TOPCon、HJT等路线上的节省量会更高;
② 印刷高度一致性、均匀性优良,误差在2um,低温银浆也同样适用;
③ 可以改变柔性膜的槽型,根据不同的电池结构,来实现即定的栅线形状,改善电性能;
④ 激光转印为非接触式印刷,可以避免挤压式印刷存在的隐裂、破片、污染、划伤等问题。同时,未来硅片薄片化趋势,薄片化会带来更多隐裂问题,激光转印由于非接触式印刷,可以有效解决这个问题。
⑤ 作为丝网印刷的替代技术,图案转移印刷(PTP)技术已显示出潜力,可以印刷高纵横比的窄电极,PTP技术可以制造平均宽度为18um的电极,但是在手指宽度为22um的情况下,六个母线结构的电池效率最高,对于正面金属化,需要在光损坏和电损耗之间进行权衡。
⑥ 一方面,由于前侧的阴影较少,具有较窄电极的太阳能电池会产生较高的电流,另一方面,由于接触电阻和横向电阻对总串联电阻的贡献增加,薄电极导致填充系数(FF)减小。优化电极的数量以及增加母线的数量是使FF损耗最小化,同时又使窄电极的全部电势最大化的两种可能方法。
4. 激光转印技术流程
主要包含:填充过程和转移过程

新型无接触激光转印技术

将带有沟槽的透明聚合物薄膜放到填充位置,在此位置,两个具有不同倾斜度的刮刀胶条将浆料填充到沟槽中,第一个刮刀将浆料填充到沟槽中,但是由于向薄膜表面倾斜60°,因此将浆料的一部分铲起,形成了沟槽中的凹面糊状表面。

第二个刮刀的倾角为130°,用浆料填充剩余的空间,同时从薄膜表面去除多余的浆料。然后,将充满沟槽的薄膜旋转180°并移至打印位置。
同时将基板安装在移动的卡盘上,并以200um的距离放置在薄膜下方,一个接一个的用波长为1070nm的激光照射,发射激光辐照度通过透明膜,其能量首先被浆料表面吸收,产生的热能使浆料和沟槽之间的界面区域中的有机成分气化,并在浆料/薄膜界面处形成高压蒸汽层,当在浆料/薄膜界面处建立足够的压力时,浆料会释放到基材表面上。
5. 不同激光功率的影响
PTP的浆料转移过程随着激光功率的增加而逐渐变化,转印过程中不同激光功率情况:
① 工作激光功率太低而不能在浆料/薄膜界面上产生足以克服聚合物膜和浆料之间的粘合强度的压力,焊膏无法转移,并留在沟槽内。
② 当操作激光功率刚好足够高以在界面区域中产生足以克服浆料和聚合物膜之间的粘附力的压力时,观察到最佳转移。因此浆料被释放到下面的基材上面,并且印刷线具有最佳的几何形状,仅有很少的飞溅痕迹,当产生的压力克服了浆料的内聚力并从浆料主体中去除了一小部分颗粒时,就会发生飞溅,这些被称为碎片的颗粒随后会发现散布在印刷电极周围,
③ 在第三种情况下,我们称其为爆炸性转移,所施加的激光功率明显高于之前的情况,远远超过了粘合强度,因此完全释放了焊膏,过大的压力不仅会克服内聚强度,从而从主体上去除大量颗粒,而且会加速喷出的浆料到表面上并使其朝更宽的线宽变形。
新型无接触激光转印技术
a. 当工作激光低于激光功率阈值时,不进行转移
b. 最佳传输,激光功率略高于阈值
c. 当激光功率明显高于激光功率阈值时爆炸,印刷电极的几何形状取决于激光功率,激光功率越高,电极的纵横比越低,通常使用比最佳传输域值稍高的激光功率来避免由于激光不均匀而造成的中断,但是,较高的激光功率会在焊膏的主体周围产生一定量的碎屑,并且会牺牲印刷电极的最佳长宽比。

来源:光伏技术

END

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原文始发于微信公众号(光伏产业通):新型无接触激光转印技术

作者 808, ab