【CPP114】訊：太陽(yáng)電池制造商必須提高每平方米表面積的效率和生產(chǎn)能力又不增加投資�，F在，SMT組裝中的細間距絲網(wǎng)印刷技術(shù)是金屬化技術(shù)的新進(jìn)展。制造下一代太陽(yáng)電池面臨的問(wèn)題，對于電子制造行業(yè)并不陌生。

　　Darren Brown， DEK國際公司

　　影響制造太陽(yáng)電池組件的生產(chǎn)率和成本效益的因素很多，金屬化工藝也許是解決這些問(wèn)題的最好方法。硅芯片基板的金屬化是制造晶硅（cSi）太陽(yáng)電池的關(guān)鍵連接工藝。收集太陽(yáng)電池產(chǎn)生的電流，這是很重要的，它直接影響電池的能量轉換效率。用絲網(wǎng)印刷技術(shù)對硅芯片進(jìn)行金屬化，最適合太陽(yáng)電池生產(chǎn)，是下一代太陽(yáng)電池生產(chǎn)商首選的工藝技術(shù)（圖1）。

　　絲網(wǎng)印刷是一種精密的印刷技術(shù)，應用在各個(gè)行業(yè)中，從產(chǎn)品標簽到埋入式無(wú)源電子組件和導電油墨，導電油墨和制造cSi太陽(yáng)電池密切相關(guān)。制造晶硅太陽(yáng)電池已有幾十年的歷史，很久以來(lái)和不太久之前，這個(gè)快速增長(cháng)的行業(yè)就已經(jīng)在挑戰絲網(wǎng)印刷技術(shù)，要求以很小的、可以忽略不計的誤差把纖細的導體精確和可重復地印到基板上。制造太陽(yáng)電池時(shí)還要考慮一些材料特性，如觸變性和流變性。

　　目前，絲網(wǎng)印刷技術(shù)和太陽(yáng)電池工藝的關(guān)系十分密切，從而促使絲網(wǎng)印刷技術(shù)提高了印刷的精度和重復性，超過(guò)了摻雜劑硅芯片上印刷導電圖案的一般要求。例如，表面貼裝電路板組件經(jīng)常要求超細間距印刷，把焊膏印刷到很多間距為0.3毫米或小于0.3毫米，直徑為0.3毫米的焊盤(pán)上。焊膏中包含的化學(xué)物質(zhì)比使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)進(jìn)行太陽(yáng)電池硅芯片金屬化的材料中包含的化學(xué)物質(zhì)更多。最早的焊膏由懸浮在助焊劑中的微小錫球和鉛球組成，現在的無(wú)鉛焊膏則包含銅、銀和銦等。焊膏一般印刷在裸電路板的導電銅焊盤(pán)上，然后把電子器件或組件的引線(xiàn)或引腳精確放到印刷了焊膏的銅焊盤(pán)上，再把電路板進(jìn)入焊爐進(jìn)行再流焊，形成牢固的電氣和機械連結。

　　人們探討了其他的金屬化工藝和材料，例如熱熔融技術(shù)，但是大多數太陽(yáng)電池制造商還是選擇絲網(wǎng)技術(shù)作為首選的方法，使用的材料的選擇范圍很小，用銀膏形成硅芯片正面的指狀導電條，用鋁膏形成硅芯片背面的表面涂層。

　　制造商面臨的挑戰

　　制造新一代太陽(yáng)電池給制造工藝的每個(gè)部分都帶來(lái)一系列新挑戰。這些挑戰對類(lèi)似行業(yè)，例如對電子組件制造業(yè)來(lái)說(shuō)并不陌生。

　　生產(chǎn)太陽(yáng)電池的公司的要求中，關(guān)鍵的是對金屬化的兩個(gè)要求：一是提高硬件和設備的性能，一是加強工藝開(kāi)發(fā)，提高太陽(yáng)電池本身的效率。提高硬件和設備的性能關(guān)系到增加產(chǎn)量和提高成品率，這是制造商熟悉的問(wèn)題——通過(guò)減少芯片破損和控制工藝使從生產(chǎn)線(xiàn)出來(lái)的每塊芯片時(shí)都是合格的。加強工藝開(kāi)發(fā)則要求提高對設備提供商的要求。設備供應商不再是簡(jiǎn)單地提供有生產(chǎn)效率的機器。設備的設計人員必須了解太陽(yáng)電池制造商對設備的要求和工藝技術(shù)水平，開(kāi)發(fā)新技術(shù)，使太陽(yáng)電池制造商既能保持高成品率和高產(chǎn)量，生產(chǎn)出更好的太陽(yáng)電池。

　　注重生產(chǎn)率的太陽(yáng)電池制造商要求每條金屬化生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)量超過(guò)2400芯片/小時(shí)。目前，典型的金屬化生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)量在1200到1400芯片/小時(shí)之間，把產(chǎn)量提高一倍是很高的要求，更不用說(shuō)提高易碎基板的運送和在傳送速度而不增加破損。太陽(yáng)電池制造商還希望較小的廠(chǎng)房空間有更大的生產(chǎn)量、降低總體成本。

　　絲網(wǎng)印刷技術(shù)要向金屬化生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展，要求它超過(guò)太陽(yáng)電池生產(chǎn)商的產(chǎn)量目標，又要滿(mǎn)足制造商對生產(chǎn)車(chē)間實(shí)際面積的考慮。為滿(mǎn)足這些要求開(kāi)發(fā)的一種技術(shù)，一條生產(chǎn)線(xiàn)每小時(shí)能生產(chǎn)3000塊芯片，它的長(cháng)度和1200塊/小時(shí)的生產(chǎn)線(xiàn)一樣，寬度只比常規生產(chǎn)線(xiàn)寬25％。這種技術(shù)使用多個(gè)印刷頭并行操作，這對生產(chǎn)是有利，如果生產(chǎn)線(xiàn)上有印刷頭停下，其它印刷頭繼續工作。

　　如果常規的1200塊/小時(shí)生產(chǎn)線(xiàn)停下，生產(chǎn)完全停止，暫停5分鐘就意味著(zhù)少生產(chǎn)100塊芯片，相當于生產(chǎn)率每小時(shí)損失8.3％。如果一條常規生產(chǎn)線(xiàn)每小時(shí)生產(chǎn)3000塊芯片，生產(chǎn)線(xiàn)暫停5分鐘就少生產(chǎn)250片芯片。使用多印刷頭技術(shù)，每小時(shí)印刷3000塊芯片，只有一個(gè)印刷頭暫停工作，但其他印刷頭繼續印刷，暫停5分鐘少生產(chǎn)84塊芯片。因此，只有一個(gè)印刷頭暫停工作時(shí)一小時(shí)的產(chǎn)量是

　　2916塊芯片，生產(chǎn)率只損失2.8％，還是可以接受的�，F在，設備占用面積是太陽(yáng)電池制造商非常關(guān)心的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題也是其他電子組裝商長(cháng)期以來(lái)一直關(guān)心的問(wèn)題。他們關(guān)心這個(gè)問(wèn)題的原因是相同的：總體成本。充份利用廠(chǎng)房將使制造商的投資更快得到回報（ROI），他們不需要建設新廠(chǎng)房就能提高生產(chǎn)率。由于有這樣的需要，出現了新一代小而緊湊的金屬化方案，它是設計成模塊化的，可以擴展——可以按照市場(chǎng)需求的增大很容易地迅速擴大生產(chǎn)，但是生產(chǎn)線(xiàn)又十分緊湊，占用的空間很小。

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