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CN111098586A - 一种制备晶硅太阳能电池电极的压印装置 - Google Patents

一种制备晶硅太阳能电池电极的压印装置 Download PDF

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electrode
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顾生刚
夏利鹏
刘海金
郭星妙
杨二存
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Tianjin Aiko Solar Energy Technology Co Ltd
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Tianjin Aiko Solar Energy Technology Co Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明公开了一种制备晶硅太阳能电池电极的压印装置，包括壳体、活塞和驱动机构，壳体底面是平板且该平板是具有镂空的栅线电极图形的镂空板，活塞周缘与壳体内壁相接触使得活塞与镂空板之间形成一用于盛放浆料的封闭空间，活塞由驱动机构驱动可做上下往复运动，活塞在向下运动过程中挤压浆料，使浆料通过镂空板的镂空部分漏印在硅片上，从而形成与镂空部分形状相对应的电极。本发明制备的电极栅线线条均匀一致，不会有峰谷的起伏情况，电极的高宽比更高，而且浆料在封闭的下部空间中通过挤压漏印，浆料中的溶剂不易挥发，不同成分比例能够长时间保持一致，本发明制备的电极栅线长时间连续性好，既提高电极质量，提高电池性能，又能降低制造成本。

Description

一种制备晶硅太阳能电池电极的压印装置
技术领域
本发明属于晶硅太阳能电池电极的制备技术，特别涉及一种制备晶硅太阳能电池电极的压印装置。
背景技术
光伏能源作为清洁能源之一，目前已经在全世界获得了巨大的发展，其中晶体硅电池作为光伏能源的主力军，在光伏能源发展的过程中起到了举足轻重的作用，同时晶体硅太阳能电池自身也得到了长足的发展，各种新技术不断涌现并得到了应用，不断推动光伏发电提效降本，光伏电价目前已经逐步逼近了平价上网电价。
无论哪种电池结构，金属电极都是不可或缺的导出电流的最主要的部分，形成金属电极的方式多种多样，例如热蒸发金属法、电镀法、喷墨打印法以及丝网印刷法等等。其中，采用丝网印刷法制备电极的方式以其成本最低的优势从众多的技术方法中脱颖而出，成为目前工业化生产光伏电池的首选，也是目前最为成熟、使用最为广泛的金属化电极方法。
但是，通过丝网印刷法制备金属电极存在着以下缺陷：
⑴网版开口处的网结或者钢丝线会在电极栅线上面形成高低起伏，在线条波谷处具有较高的栅线线电阻，目前先进的网版无网结技术也仅是通过减少开口处钢丝线的比例增加开口率来降低栅线电极的起伏变化，但是却不能消除线条纵切面顶端的峰谷起伏。
⑵由于网版在从下刀位到收刀位、从刮刀的边缘到中间位置的印刷过程中，整个网版所受的力并不均匀，因此形成的线条形貌也不均匀，对于遮光和电阻的影响也不相同，电极栅线的不均匀会造成光和电的损失。
⑶浆料在网版上面经过多次反复地印刷，浆料中容易过网的小分子树脂成分比例逐渐减少，而不容易过网的长链分子树脂成分的比例不断增加，同时溶剂不断挥发，浆料的过网性越来越差，断栅虚印情况逐渐增加，造成电池性能下降。
⑷网版的张力等性能会随着使用次数的增加迅速衰减，造成所制备的栅线电极越来越差，电池性能也随着网版使用次数的增加而降低。
虽然有尝试使用钢板印刷的方式替换丝网印刷的方式来解决网结对栅线电极影响的问题，但是，钢板的弹性不如丝网网版，且钢板印刷并不能克服丝网网版印刷的固有缺陷，因此钢板印刷尚停留在概念阶段，并没有付诸使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、制造成本低、可降低电池生产成本、提高电池电极质量、进而提高电池性能的制备晶硅太阳能电池电极的压印装置。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：一种制备晶硅太阳能电池电极的压印装置，其特征在于，它包括壳体、内置于壳体中的活塞、与活塞相连的驱动机构，所述壳体的底面是平板且该平板是具有镂空的栅线电极图形的镂空板，所述活塞的周缘与壳体的内壁相接触使得活塞与镂空板之间形成一用于盛放浆料的封闭空间，所述活塞由驱动机构驱动可做上下往复运动，活塞在向下运动过程中挤压浆料，使浆料通过镂空板的镂空部分漏印在硅片上，从而形成与镂空部分形状相对应的电极。
本发明制备的电极栅线线条均匀一致，不会有峰谷的起伏情况，电极的高宽比更高，而且浆料在封闭的下部空间中通过挤压漏印，浆料中的溶剂不易挥发，不同成分比例能够长时间保持一致，因此使用本发明制备的电极栅线长时间连续性好，既可提高电极质量，进而提高电池性能，又能够降低电池的制造成本，而且，本发明结构简单、制造成本低，实用性强，适于广泛推广和使用，可推动光伏行业的进一步发展。
作为本发明的一种优选实施方式，所述壳体为凹槽形，所述驱动机构位于所述壳体的上方，所述压印装置还包括竖向设置的连接杆，所述连接杆的上端与所述驱动机构的动力输出端相连，所述连接杆的下端连接在所述活塞的上表面上。
本发明所述壳体主要由侧板和镂空板组成，所述镂空板可拆卸安装在所述侧板的底边上。在制作不同图形的电极时，通过更换具有不同镂空图形的镂空板即可实现。
本发明所述镂空板上的镂空部分主要由数个平行排布的镂空长孔组成，所述镂空长孔是一完整通孔，或者所述镂空长孔分为多个孔段，每个孔段的形状是三角形、圆形、长方形或椭圆形等具有封闭轮廓线的图形。
本发明所述壳体采用金属材料、合金材料、玻璃材料、有机树脂材料、陶瓷材料或碳纤维材料制成。使用这些材料制成的镂空板在使用过程中不会发生形变，可以反复多次使用，使用寿命长，成本低，因而，使用本发明制备的栅线电极也不会随着使用次数的增加存在明显变差的问题。
本发明所述驱动机构是气缸、油压缸、丝杠滑轨电极或直线电极。
本发明所述的电极是正面栅线电极或背面栅线电极。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明制备的电极栅线线条均匀一致，不会有峰谷的起伏情况，电极的高宽比更高，而且浆料在封闭的下部空间中通过挤压漏印，浆料中的溶剂不易挥发，不同成分比例能够长时间保持一致，因此使用本发明制备的电极栅线长时间连续性好，既可提高电极质量，进而提高电池性能，又能够降低电池的制造成本。
⑵本发明的镂空板在使用过程中不会发生形变，可以反复多次使用，使用寿命长，成本低，因而，使用本发明制备的栅线电极也不会随着使用次数的增加存在明显变差的问题。
⑶本发明结构简单，制造成本低，易于实现，适合于大规模量产，可推动光伏行业的进一步发展。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例1的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，是本发明一种制备晶硅太阳能电池电极的压印装置，它包括凹槽形的壳体1、内置于壳体1中的活塞2、连接杆3和驱动机构，壳体可以采用金属材料、合金材料、玻璃材料、有机树脂材料、陶瓷材料或碳纤维材料制成。在本实施例中，驱动机构采用气缸4，在其它实施例中，驱动机构可以采用油压缸、丝杠滑轨电极或直线电极。壳体1的底面是平板且该平板是具有镂空的栅线电极图形的镂空板5，镂空板5上的镂空部分7主要由数个平行排布的镂空长孔组成，镂空长孔是一完整通孔。活塞2的周缘与壳体1的内壁相接触使得活塞2与镂空板5之间形成一用于盛放浆料6的封闭空间，气缸4位于壳体1的上方，连接杆3的上端与气缸4的动力输出端相连，连接杆3的下端连接在活塞2的上表面上。活塞2由气缸4驱动可做上下往复运动，活塞2在向下运动过程中挤压浆料6，使浆料6通过镂空板5的镂空部分7漏印在硅片8(硅片8放置在承载台面9上)上，从而在硅片8上形成与镂空部分7形状相对应的正面栅线电极10。
镂空板5是按照电极图案制作的镂空的板材，需要制作电极的部分镂空，压印时浆料通过镂空部分漏印至基材上，而不需要制备电极的部分板材不镂空，用于承载浆料。壳体1主要由侧板和镂空板5组成，镂空板5可拆卸安装在侧板的底边上。在制作不同图形的电极时，通过更换具有不同镂空图形的镂空板即可实现。可拆卸连接结构可采用卡接结构等现有的活动连接结构。
本实施例的工作过程如下：在制备电极时，由气缸4推动连接杆3上下往复运动，连接杆3推动活塞2上下运动，活塞2往下运动时挤压浆料6，浆料6在挤压力的作用下通过镂空板5的镂空部分7漏印到硅片8的表面上，形成连续性较好的均匀一致的正面栅线电极10，当气缸4向上运动时，活塞2对浆料6的挤压力消失，浆料6停止漏印。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于：镂空板上的镂空部分不同，且本实施例制备的电极是背面栅线电极。在本实施例中，镂空板上的镂空部分主要由数个平行排布的镂空长孔组成，镂空长孔分为多个孔段，每个孔段的形状是三角形，在其它实施例中，孔段的形状也可以是圆形、长方形或椭圆形等。
本实施例的工作过程如下：使用时，气缸推动连接杆上下往复运动，连接杆推动活塞上下运动，活塞往下运动时挤压浆料，浆料在挤压力的作用下通过镂空板的镂空部分(具体是各孔段)漏印到硅片的表面上，形成背面栅线电极。当气缸向上运动时，活塞对浆料的挤压力消失，浆料停止漏印。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种制备晶硅太阳能电池电极的压印装置，其特征在于：它包括壳体、内置于壳体中的活塞、与活塞相连的驱动机构，所述壳体的底面是平板且该平板是具有镂空的栅线电极图形的镂空板，所述活塞的周缘与壳体的内壁相接触使得活塞与镂空板之间形成一用于盛放浆料的封闭空间，所述活塞由驱动机构驱动可做上下往复运动，活塞在向下运动过程中挤压浆料，使浆料通过镂空板的镂空部分漏印在硅片上，从而形成与镂空部分形状相对应的电极。
2.根据权利要求1所述的压印装置，其特征在于：所述壳体为凹槽形，所述驱动机构位于所述壳体的上方，所述压印装置还包括竖向设置的连接杆，所述连接杆的上端与所述驱动机构的动力输出端相连，所述连接杆的下端连接在所述活塞的上表面上。
3.根据权利要求2所述的压印装置，其特征在于：所述壳体主要由侧板和镂空板组成，所述镂空板可拆卸安装在所述侧板的底边上。
4.根据权利要求3所述的压印装置，其特征在于：所述镂空板上的镂空部分主要由数个平行排布的镂空长孔组成，所述镂空长孔是一完整通孔，或者所述镂空长孔分为多个孔段，每个孔段的形状是三角形、圆形、长方形或椭圆形。
5.根据权利要求4所述的压印装置，其特征在于：所述壳体采用金属材料、合金材料、玻璃材料、有机树脂材料、陶瓷材料或碳纤维材料制成。
6.根据权利要求5所述的压印装置，其特征在于：所述驱动机构是气缸、油压缸、丝杠滑轨电极或直线电极。
7.根据权利要求6所述的压印装置，其特征在于：所述电极是正面栅线电极或背面栅线电极。
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