一、廣泛使用中的絲網(wǎng)印刷設(shè)備及其技術(shù)缺陷

　　目前廣泛使用的太陽(yáng)能電池絲網(wǎng)印刷設(shè)備，其設(shè)計(jì)理念來(lái)自半導(dǎo)體電路板印刷設(shè)備，這些轉(zhuǎn)型開(kāi)發(fā)的設(shè)備無(wú)法根本解決電路板與電池片物理特性差異帶來(lái)的碎片率高和印刷質(zhì)量差的問(wèn)題。在太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)快速擴(kuò)張階段，這些問(wèn)題被片面追求產(chǎn)能所掩蓋。而在行業(yè)進(jìn)入平穩(wěn)整合階段，電池片印刷質(zhì)量和生產(chǎn)成本就成為了焦點(diǎn)。

　　柵線(xiàn)印刷質(zhì)量主要體現(xiàn)在柵線(xiàn)線(xiàn)高均一性和柵線(xiàn)線(xiàn)寬的波動(dòng)性。柵線(xiàn)線(xiàn)高最低點(diǎn)處柵線(xiàn)截面積最小，電阻最大，該點(diǎn)將成為整根柵線(xiàn)導(dǎo)電性能的瓶頸。而凸點(diǎn)處漿料的過(guò)度印刷降低了漿料有功使用率，提高了生產(chǎn)成本，卻對(duì)導(dǎo)電效率并無(wú)貢獻(xiàn)。而柵線(xiàn)線(xiàn)寬的波動(dòng)則不僅是漿料利用率問(wèn)題，柵線(xiàn)線(xiàn)寬的最寬處將增加遮光面積，直接降低電池片光電轉(zhuǎn)換效率。在目前柵線(xiàn)精而細(xì)的趨勢(shì)下，控制線(xiàn)寬穩(wěn)定性并降低斷柵成為困擾電池片制造的難題。

　　決定柵線(xiàn)印刷質(zhì)量的主要工藝參數(shù)在于絲網(wǎng)印刷技術(shù)中漿料的脫離角度和網(wǎng)布的脫離速度。目前廣泛使用的電池片絲網(wǎng)印刷設(shè)備無(wú)法保持漿料脫離角度的一致性。如圖1所示，漿料脫離角度在柵線(xiàn)印刷起始、中間點(diǎn)和終點(diǎn)處分別為0.98°，0.50°和0.34°，漿料脫離角度的計(jì)算方法為：

　　漿料脫離角度的大幅度變化導(dǎo)致柵線(xiàn)線(xiàn)高平均在±6μm范圍內(nèi)大幅度波動(dòng)。

　　圖1：絲網(wǎng)印刷中漿料脫離角度

圖2：網(wǎng)框整體提升功能降低粘片率

　　漿料的脫離速度，即網(wǎng)布脫離電池片的速度，或網(wǎng)布的回彈速度，不僅與柵線(xiàn)印刷質(zhì)量直接相關(guān)，網(wǎng)布回彈速度過(guò)低也將增加電池片粘貼在網(wǎng)板下面的幾率。粘片現(xiàn)象的出現(xiàn)將直接導(dǎo)致該片電池片報(bào)廢，并在取出電池片和擦網(wǎng)板過(guò)程中造成貴金屬漿料的無(wú)功消耗，更為重要的是停機(jī)處理時(shí)間帶來(lái)的產(chǎn)能損失以及后續(xù)烘干燒結(jié)溫度等工藝參數(shù)的瞬時(shí)波動(dòng)。

　　為了提高網(wǎng)布脫離速度，一方面可以提高網(wǎng)板張力以便提高網(wǎng)布回彈力，另一方面可適當(dāng)加大網(wǎng)板與電池片間距，因此出現(xiàn)了下述印刷過(guò)程中網(wǎng)框整體提升技術(shù)。

　　圖2所示的網(wǎng)板提升功能可有效解決粘片問(wèn)題。在柵線(xiàn)印刷過(guò)程中，隨著刮板的運(yùn)動(dòng)，借助網(wǎng)板網(wǎng)框的整體提升擴(kuò)大網(wǎng)板與電池片的距離，確保電池片有效脫離網(wǎng)板。柵線(xiàn)印刷起始端漿料脫離角度仍為0.98°，而隨著刮板的運(yùn)動(dòng)和網(wǎng)框的整體提升，印刷至柵線(xiàn)中間點(diǎn)時(shí)漿料脫離角度可緩慢下降至0.72°。前半段印刷過(guò)程中漿料脫離角度的變化量明顯降低。然而受限于小尺寸高張力網(wǎng)板在接近網(wǎng)框區(qū)域的允許變形量，隨著刮板繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)網(wǎng)板網(wǎng)框必須重新下降至起始高度，在柵線(xiàn)印刷結(jié)束時(shí)的漿料脫離角度仍為0.34°。因此網(wǎng)板整體提升功能仍然不能保持漿料脫離角度的穩(wěn)定性。實(shí)際量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)也表明，網(wǎng)框整體提升功能不能改善柵線(xiàn)印刷質(zhì)量，但可以用在對(duì)印刷精度要求不高，但更容易出現(xiàn)粘片現(xiàn)象的背電場(chǎng)印刷工藝中避免電池片粘片。網(wǎng)框整體提升技術(shù)中較大的網(wǎng)布變形量將對(duì)網(wǎng)板壽命帶來(lái)影響。

　　采用標(biāo)準(zhǔn)高張力網(wǎng)板的絲網(wǎng)印刷設(shè)備在實(shí)際量產(chǎn)中，電池片碎片率處于0.2%左右的高位。

二、柔性大網(wǎng)板單邊抬頭功能對(duì)印刷質(zhì)量的提升及其應(yīng)用局限

　　JRT柔性印刷技術(shù)結(jié)合太陽(yáng)能電池薄且易碎的物理特性，網(wǎng)板尺寸從標(biāo)準(zhǔn)350x350mm擴(kuò)大為700x600mm，網(wǎng)板張力從30N/cm降低為20N/cm，因而具有更好網(wǎng)板張力和網(wǎng)板圖形穩(wěn)定性，也為進(jìn)一步加大網(wǎng)板與電池片間距提供了可能。同時(shí)單邊抬頭技術(shù)可保持漿料脫離角度的一致性并提升網(wǎng)布的脫離速度。采用大尺寸低張力網(wǎng)板的柔性印刷技術(shù)可以同時(shí)印制兩張電池片，單個(gè)網(wǎng)板正銀柵線(xiàn)印制數(shù)量可提升至原來(lái)的4倍。如圖3所示，在刮板運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，網(wǎng)板B邊將以F邊為軸向上抬頭。整個(gè)抬頭過(guò)程由伺服電機(jī)根據(jù)印刷速度和印刷行程同步驅(qū)動(dòng)，漿料脫離角度將一直保證在0.67°到0.68°之間。單邊抬頭功能同時(shí)加速了網(wǎng)布與電池片的迅速脫離，進(jìn)而有效避免電池片粘片問(wèn)題。

　　圖3：柔性印刷技術(shù)保持穩(wěn)定的漿料脫離角度并加速電池片與網(wǎng)布的脫離

　　根據(jù)江蘇某電池制造商量產(chǎn)驗(yàn)證，柔性大尺寸低張力網(wǎng)板可將柵線(xiàn)線(xiàn)高波動(dòng)控制在±3μm范圍內(nèi)，燒結(jié)后單晶156mm電池片轉(zhuǎn)換效率平均提升0.2%，同時(shí)碎片率可降低至0.1%左右。

　　然而JRT大網(wǎng)板低張力柔性印刷技術(shù)雖然可以顯著提高電池柵線(xiàn)印刷質(zhì)量，提高燒結(jié)后電池片的轉(zhuǎn)換效率，并顯著降低碎片率，同時(shí)網(wǎng)板具有更長(zhǎng)的使用壽命和較低的單電池片網(wǎng)板成本，但與傳統(tǒng)網(wǎng)板相比，定制的大尺寸低張力網(wǎng)板單個(gè)網(wǎng)板成本高，具有大尺寸低張力網(wǎng)板生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的本土網(wǎng)板供應(yīng)商相對(duì)不多，同時(shí)管理多種網(wǎng)板也增加了電池片制造商物料管理成本。

三、懸浮網(wǎng)板技術(shù)雙邊運(yùn)動(dòng)控制對(duì)印刷質(zhì)量的提升

　　采用JRT懸浮網(wǎng)板技術(shù)的絲網(wǎng)印刷設(shè)備，即可以使用大尺寸低張力網(wǎng)板，也可以使用普通標(biāo)準(zhǔn)高張力網(wǎng)板。懸浮網(wǎng)板的印刷起始邊和終止邊均可自由運(yùn)動(dòng)。通過(guò)懸浮網(wǎng)板印刷起始邊的抬頭功能實(shí)現(xiàn)恒定的漿料脫離角度，并保證電池片與網(wǎng)布的有效脫離。如圖4所示，在整個(gè)印刷過(guò)程中，漿料脫離角度可穩(wěn)定保持在0.98°左右。

　　圖４：懸浮網(wǎng)板技術(shù)通過(guò)終止邊下探功能減小網(wǎng)布變形量

四、懸浮網(wǎng)板技術(shù)最大限度降低網(wǎng)板網(wǎng)布形變量，提升網(wǎng)板使用壽命

　　采用JRT懸浮網(wǎng)板技術(shù)的絲網(wǎng)印刷設(shè)備可以使用普通小尺寸高張力網(wǎng)板。通過(guò)懸浮網(wǎng)板印刷終止邊的下探功能，降低高張力網(wǎng)板網(wǎng)布變形量，達(dá)到大尺寸低張力網(wǎng)板特有的超長(zhǎng)使用壽命。如圖4所示，在印刷過(guò)程中，印刷終止邊隨著刮板運(yùn)動(dòng)行程同步下探，通過(guò)降低網(wǎng)板與電池片表面距離的方式降低網(wǎng)布形變量，進(jìn)而增加網(wǎng)板圖形的穩(wěn)定性并實(shí)現(xiàn)小尺寸高張力網(wǎng)板的超長(zhǎng)使用壽命。

　　網(wǎng)板使用壽命的提升不僅降低了網(wǎng)板使用數(shù)量和單片電池片的網(wǎng)板成本，同時(shí)降低了與更換網(wǎng)板次數(shù)成正比的網(wǎng)板殘留漿料消耗以及更換網(wǎng)板造成的停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備的使用率。因此，懸浮網(wǎng)板技術(shù)可從多角度提升印刷質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

　　穩(wěn)定的漿料脫離角度和快速的網(wǎng)布脫離不僅僅可以保證柵線(xiàn)高度和寬度的均一性，也可以避免粘片現(xiàn)象的發(fā)生。更為突出的是，結(jié)合抬頭與下探功能的懸浮網(wǎng)板技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)50μm左右的超細(xì)柵線(xiàn)更為穩(wěn)定的線(xiàn)高線(xiàn)寬均一性。

五、結(jié)合直線(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和氣浮軸承兩項(xiàng)技術(shù)的懸浮網(wǎng)板技術(shù)

　　懸浮網(wǎng)板技術(shù)結(jié)合使用直線(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)和氣浮軸承技術(shù)。直線(xiàn)電機(jī)單元具有±2μm的定位精度和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，無(wú)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)和無(wú)接觸無(wú)摩擦的氣浮軸承支撐方式可以穩(wěn)定保持印刷設(shè)備在整個(gè)使用壽命期間的高精度特性，帶有懸浮網(wǎng)板的高精度絲網(wǎng)印刷設(shè)備可以兼容未來(lái)各種對(duì)印刷精度有苛刻要求的新型高效電池片。

　　懸浮網(wǎng)板可以實(shí)現(xiàn)沿著以及圍繞X、Y、Z三個(gè)基本軸共計(jì)6個(gè)自由度的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。靈活的網(wǎng)板運(yùn)動(dòng)特性為絲網(wǎng)印刷工藝優(yōu)化提供了目前設(shè)備不可想象的靈活性。懸浮網(wǎng)板靈活的高精度運(yùn)動(dòng)特性為適應(yīng)各種不同材料、張力和尺寸的新型網(wǎng)板、新型漿料和新型電池片提供了兼容未來(lái)的硬件基礎(chǔ)。