电池正面导电线路的一个负面效应是阴影:导线阻挡了少量阳光,使其无法进入电池的有效区域,从而降低了转化效率,见图6。为了将这种阴影效应降到最低,导线必须尽可能做到最窄。然而,为了保持足够的导电性,线条的高度必须增加,这样才能保持同样的横截面积。实现更细,更高导线横截面的解决方案就是将多条导线重叠印刷。这就意味着丝网印刷机必须能够高准确度、高重复性地印刷非常细小的线条――当前的标准线条小到80μm――相当于人类一根头发丝的平均厚度。 

　　现在大多数导线烧结后的尺寸是110-120μm宽,12-15μm高。这样尺寸的线条由于阴影效应带来的转化效率损失大约为1.29%。要减少这一损耗,导线宽度必须降低;同时,需要增加导线横截面的高度,以此优化导电性能,见图7。导线横截面尺寸从110μm宽/12μm高转变为80μm宽/30μm高之后,潜在的转化效率绝对增益为0.5%。 

　　应用材料公司Baccini的方法是用两台不同的印刷机将两种材料进行重叠印刷。这一最新的工艺在实际生产环境下实现了80μm宽、平均30μm高的导线横截面尺寸。这种方法减少了大约20%的阴影损失,相应的也降低了电阻系数。通过在现有生产线上增加一台额外的丝网印刷机和烘干炉,就能非常方便地以一种具有成本效益的方式实现多次印刷工艺。 

　　导线双重印刷(和其它的先进印刷应用)最关键的一点在于对准精度,因为第二层印刷物必须非常精准地置于第一层之上。应用材料公司Baccini的最新研发成果使第二层印刷物的对齐精度达到±15μm。这一技术采用了新型的高分辨率照相机和新的软件算法,具有自动调整程序,并可以在印刷初始阶段进行额外控制。此外,浆料配方和丝网设计必须经过仔细的共同优化,从而最大限度地实现丝网印刷的硬件和工艺效能。 

　　 

　　6 选择性发射极 

　　另外一个新兴的应用是选择性发射极技术――在丝网印刷的金属线下精确地制造一个重度掺杂的n+区域,以便进一步降低接触电阻,从而实现转化效率的提高,见图8。 

　　 制作这些发射极区域有好几种技术。每一种都要求高精度和高重复性的多重印刷步骤。此外,发射极区域必须略宽于上方的金属线:对于100μm宽的金属线来说,最优化的发射极区域宽度为150μm左右。很关键的一点是后续的金属线必须非常精确地直接放置在发射极区域之上,否则,就会失去它的效率优势。应用材料公司Baccini的丝网印刷技术在成熟度、对准精度、低成本和高速度方面都具有优势,是实现这种电池工艺的理想选择。 

　　 

　　7 丝网印刷的生产力 

　　 

　　随着太阳能光伏产业的生产规模越来越大、工艺步骤越来越多(以获取更高效率),很多问题――包括高产量和处理更薄硅片的能力等――变得越来越重要。 

　　目前,晶体硅太阳能电池工厂的产量约为1500硅片/小时(每条生产线),业界的目标是在不久的将来实现至少3000硅片/小时。这需要使用非常先进的机械自动化技术以最小的破片率高速处理硅片。 

　　这就意味在丝网印刷工艺中如丝网放置,浆料涂布和刮刀移动都需要以更快的速度进行,同时,线条的宽度和对齐方式必须保持原有精度甚至更加精确。 

　　硅片越来越薄(因此更加易碎)的趋势推动了“软”处理技术的发展,以此保持低破片率和高良率。应用材料公司Baccini以其高速软处理技术和最低破片率成为享誉业界的领导者。拥有数十年经验的工程师团队正致力于开发多项技术创新, 从而保持Baccini丝网印刷设备在超薄硅片处理领域的领导地位。 

　　 

　　8 结论 

　　 

　　晶体硅太阳能电池丝网印刷是一项用于积淀金属线和其它应用的技术,它具有成本效益并且可以进行扩展。最新的丝网印刷系统具有高度自动化,极高的产量和处理超薄硅片的能力。应用材料公司先进的Baccini丝网印刷机以其出色的对准精度和精细导线生产能力帮助业界实现新兴的多重印刷应用,如双重印刷和选择性发射极技术,从而提高电池效率并降低太阳能电力的每瓦成本。