張 剛，張墨池，趙愛爽，王沛康，鄭 偉

（晶澳太陽能有限公司，河北邢臺(tái) 055550）

在絲網(wǎng)印刷技術(shù)中，網(wǎng)版的使用時(shí)長對(duì)于控制現(xiàn)場(chǎng)成本和提升產(chǎn)品質(zhì)量都有著重要影響。在印刷過程中，通過將漿料加入到網(wǎng)版中，然后用刮刀施加壓力，從網(wǎng)版的一端向另一端移動(dòng)，將漿料從網(wǎng)孔中擠壓到硅片上，實(shí)現(xiàn)漿料與硅片之間的良好接觸，降低電量產(chǎn)生時(shí)的損耗。在制作PERC 高效太陽能電池的印刷過程中，使用精度和價(jià)格最高的第4號(hào)機(jī)器，采用市場(chǎng)上主流網(wǎng)板廠家提供的網(wǎng)版。文章通過多種措施分析導(dǎo)致網(wǎng)版壽命下降的原因，找出問題點(diǎn)，并分析多種影響因素。通過多種測(cè)試驗(yàn)證和對(duì)應(yīng)的改善方案，明確結(jié)論并實(shí)施，以提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低使用成本，并提高產(chǎn)品的良率[1]。

1 網(wǎng)版壽命下降的原因

太陽能印刷行業(yè)的核心工藝是網(wǎng)印，主要使用尼龍絲網(wǎng)、聚脂絲網(wǎng)和不銹鋼絲網(wǎng)3種類型。絲網(wǎng)印刷原理如圖1所示。在工業(yè)化大批量自動(dòng)線上使用的多是不銹鋼網(wǎng)布，因?yàn)椴讳P鋼絲網(wǎng)具有耐磨性好和張力回彈量小等眾多優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)版中有預(yù)先制訂好的圖案，其中圖案位置為鏤空區(qū)域，無需印刷的區(qū)域?yàn)榉忾]區(qū)域。然而，在印刷過程中，網(wǎng)版的壽命會(huì)降低，原因有漏漿、變形和崩網(wǎng)等。漏漿是指封閉區(qū)域在印刷過程中出現(xiàn)了漏漿現(xiàn)象，而變形是指網(wǎng)版在使用過程中產(chǎn)生了形變，從而使鏤空區(qū)域無法與硅片要求印刷的區(qū)域重疊，導(dǎo)致印偏或斷柵現(xiàn)象。另外，崩網(wǎng)指網(wǎng)布在使用過程中發(fā)生撕裂現(xiàn)象。以上幾種情況都是造成網(wǎng)版壽命下降，甚至報(bào)廢的主要原因。此外，隨著使用時(shí)間延長和機(jī)臺(tái)震動(dòng)等外力作用，各硬件結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生位移并導(dǎo)致膠條的長時(shí)間磨損，進(jìn)而造成網(wǎng)版壽命的下降。

圖1 絲網(wǎng)印刷原理

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合理論分析，影響網(wǎng)板使用壽命的主要因素還有其他幾個(gè)方面：①電池片表面鋁粉沾污影響；②烘干爐溫度對(duì)電池片鋁粉掉落影響；③傳輸模式及速度匹配影響。

為保證工藝效果的穩(wěn)定性和鋁粉的附著，通常在工藝運(yùn)行中會(huì)增加設(shè)備風(fēng)刀機(jī)構(gòu)，用于吹掃電池片上附著的鋁粉。通過試驗(yàn)，可使用等離子風(fēng)刀去除靜電，并通過風(fēng)刀將多余的鋁粉吹掃。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)網(wǎng)板壽命降低的原因，除了設(shè)備網(wǎng)板本身的瑕疵因素外，印刷后烘干爐溫度、傳輸速度、傳輸水平及鋁粉附著環(huán)境等因素都對(duì)網(wǎng)板壽命有重要影響，并且各因素疊加時(shí)壽命影響更加突出。為解決印刷工序中網(wǎng)板壽命低、更換頻次高、成本增加的問題，通過一系列試驗(yàn)找到有針對(duì)性的解決辦法（圖2）。①在不同烘干爐溫度下進(jìn)行試驗(yàn)，找到最適宜的溫度范圍以避免熱損傷網(wǎng)板；②對(duì)傳輸速度打破常規(guī)的階梯模式，通過調(diào)整傳輸速度來減輕網(wǎng)板的使用壓力；③對(duì)傳輸水平進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試，確保網(wǎng)板的平衡和穩(wěn)定；④通過降低鋁粉附著量的試驗(yàn)，減少了對(duì)網(wǎng)板的損害。

圖2 網(wǎng)版壽命降低的原因及解決方法

每一步試驗(yàn)驗(yàn)證都在不同程度上提升了網(wǎng)板的壽命，并通過比較分析確定了最佳的解決方案。這些具體的解決方法不僅降低了印刷工序的加工成本，延長了備件的使用壽命，還有效解決了網(wǎng)板壽命低和更換頻次高的問題[2]。

2 電池片鋁粉吸附能力影響

2.1 等離子風(fēng)刀改造、皮帶清理前后網(wǎng)版使用壽命對(duì)比

為比較等離子風(fēng)刀的改造和皮帶清理前后對(duì)網(wǎng)版使用壽命的影響，從同一個(gè)生產(chǎn)車間中隨機(jī)選擇了同時(shí)期安裝的設(shè)備，并使用行業(yè)主流網(wǎng)版廠家的產(chǎn)品。在未清理皮帶的情況下，使用了1周，然后在3、4號(hào)印刷機(jī)前添加了等離子風(fēng)刀并清理了皮帶，然后再次投入使用。如圖3所示，等離子風(fēng)刀使空氣離子在靜電源所帶不同極性靜電荷的電場(chǎng)力作用下（也可在氣流作用下），與靜電源所帶電荷發(fā)生吸附中和作用，消除靜電源表面存在的靜電荷。從圖3可看出，長時(shí)間未清理的網(wǎng)版使用壽命總體偏低，變形較快（因鋁粉堵塞網(wǎng)版孔，需頻繁對(duì)堵塞位置進(jìn)行清理擦拭，同時(shí)也會(huì)增加變形速率），而清理后的皮帶在投入使用后變形速率變慢，使用壽命延長。

圖3 等離子風(fēng)刀改造及皮帶清理前后網(wǎng)版壽命對(duì)比

2.2 烘干爐溫度對(duì)電池片鋁粉掉落影響

對(duì)同一生產(chǎn)車間中的5 條雙軌線設(shè)備進(jìn)行了測(cè)試，2 號(hào)烘干爐的烘干溫度從320℃開始逐步升高，此次試驗(yàn)選擇在3月，室內(nèi)環(huán)境溫度在24～27℃的情況下進(jìn)行，對(duì)5條雙軌線的烘干爐進(jìn)行了同時(shí)升溫，并對(duì)比測(cè)試結(jié)果差異。室內(nèi)環(huán)境溫度在24～27℃的情況下，烘干爐溫度有320℃、330℃、340℃、350℃、360℃5組溫度試驗(yàn)。經(jīng)過隨機(jī)抽取的電池片放置在特定的膠帶上，并使用砝碼滾過檢查沾附在膠帶上的鋁粉情況進(jìn)行對(duì)比。不同機(jī)臺(tái)的5組試驗(yàn)比較見表1。

表1 不同烘干爐溫度對(duì)鋁粉掉落試驗(yàn) 單位：℃

通過以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可得出結(jié)論：在相同的機(jī)臺(tái)條件下，隨著烘干爐溫度的升高，鋁粉的附著趨勢(shì)有所降低。

2.3 傳輸模式及速度匹配影響

在4號(hào)機(jī)印刷前，對(duì)電池片進(jìn)行了顯微鏡下檢查，發(fā)現(xiàn)電池片表面的皮帶位置存在較多鋁粉吸附現(xiàn)象。鋁粉多在印刷過程中會(huì)扎漏網(wǎng)板，造成漏漿現(xiàn)象，從而影響電池片效率，造成高漏電和表面異常。鋁粉沾污主要集中在3號(hào)印刷機(jī)后電池片背面接觸皮帶傳輸線部分。因經(jīng)過1、2號(hào)機(jī)背極和背場(chǎng)的印刷并烘干后，向上的電池片背面翻轉(zhuǎn)180°接觸皮帶進(jìn)行傳輸，無法完全杜絕鋁粉和電池片過摩擦的產(chǎn)生。

為解決這一問題，采取了不同的思路。使各相同速度傳輸單元通過程序改造為階梯遞增速度模式（后單元傳輸速度略高于前單元傳輸速度），從而減少了電池片前端皮帶位置鋁粉對(duì)電池片正面的附著量。通過多條線驗(yàn)證并在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)改造后鋁粉附著量明顯下降，通過試驗(yàn)對(duì)比具體情況（圖4、圖5）。

圖4 階梯速度改造前后壽命對(duì)比

圖5 階梯速度改造前后效果

在改造速度之前，發(fā)現(xiàn)電池片在對(duì)應(yīng)皮帶位置上附著了較多的鋁粉，通過顯微鏡觀察可清晰地看到。但在采用階梯增速模式之后，發(fā)現(xiàn)電池片粘附的鋁粉量明顯降低。隨著鋁粉量降低，鋁粉堵塞網(wǎng)板的現(xiàn)象也會(huì)減少，從而減少了人員擦拭網(wǎng)板的次數(shù)。這樣不僅減少了外界的干預(yù)，還能避免網(wǎng)版變形速率在2～3 h 內(nèi)出現(xiàn)印粗現(xiàn)象。之后發(fā)現(xiàn)，改造后網(wǎng)版使用壽命也得到了延長，網(wǎng)版變形速率延長到12 h 以上[3]。

綜上所述，改造階梯增速模式可有效降低電池片附著鋁粉量，解決網(wǎng)版堵塞問題，提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性，延長網(wǎng)版使用壽命。

3 結(jié)束語

文中通過多種措施分析了網(wǎng)板壽命降低的原因，除設(shè)備網(wǎng)板本身瑕疵因素外，主要為印刷后烘干溫度、傳輸速度、傳輸水平、鋁粉附著環(huán)境因素對(duì)壽命影響較大，每一項(xiàng)都會(huì)造成不同程度的影響，多方面因素疊加后對(duì)壽命影響尤為突出；通過對(duì)不同烘干爐溫度的試驗(yàn)、傳輸速度打破常規(guī)的階梯模式、水平的標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試及鋁粉附著量的降低試驗(yàn)，每組驗(yàn)證都對(duì)網(wǎng)板壽命有著不同程度的提升。文中通過各種試驗(yàn)對(duì)比有針對(duì)性地解決了印刷機(jī)網(wǎng)板壽命低、更換頻次高、成本增加的問題，通過降低加工成本并延長備件使用壽命，實(shí)現(xiàn)了印刷工序的改進(jìn)，為企業(yè)節(jié)約了大量的時(shí)間和資源。