作者 | 胡卫佳
来源 | 投稿
摘要
浙江硕克科技股份有限公司是一家专业从事高精密印刷网版研发与制造的高新技术企业。开发的高精密数字化金属版（以下简称GC），与传统印刷网版（以下简称PI）在晶硅光伏电池主栅上可节约10-20%的银浆，提升30%+印刷寿命，且在印刷过程中表现出更高的线型稳定性和银浆单耗控制能力。本文主要从GC与PI的结构设计、印刷效果、银浆单耗以及使用寿命等方面进行详细的对比分析。
引言
随着新能源技术的快速发展和应用市场的不断扩展，光伏电池技术也在持续进步。市场需求的增长促使技术不断迭代与创新，其中主栅线的印刷效果也面临着越来越严苛的要求。贵金属银的价格逐年攀升，银浆单耗 的降低对主栅线电极印刷网版高寿命印刷形貌的稳定性以及耐印刷性提出了更高的要求。
传统的光伏主栅印刷多采用钢丝编织网版，网版压合PI膜后，通过激光切割出印刷图案。钢丝网的线径与目数在同一块网版上设计固定，当焊盘与连接线的印刷需求不一致，导致组件端常出现焊接拉力不足的情况时 。若在PI网版上提升焊盘印刷高度，则连接线、鱼叉、触角都会同步提升，使银浆单耗上升，增加了材料成本。
数字化金属版因其独特的结构设计及成型工艺，在满足高精度主栅线印刷质量需求的同时，可有效降低银浆单耗，减少材料浪费。本文将重点探讨GC版在晶硅光伏电池主栅电极印刷中的具体优势。
关键词：数字化金属版、钢版、镍版
1.实验方案设计
1-1、实验条件
1-1-1、印刷产线：topcon电池印刷线背面主栅，选择一条稳定的大线（上料具有统一性）。
1-1-2、印刷条件：
说明：
1-1-2-1、印刷参数设定值的前提是机台零点和参照点属于基准位1-1-2-2、根据GC版的结构特性，适正印刷条件为低网距和低压力
1-2、网版参数的设计：
两种类型网版实际印刷数据持平，既在各自适正的印刷条件下，单耗、印宽、印高、尺寸平均数据相同
1-2-1、实验网版参数数据筛选：选取实测平均参数接近中心值的各五块网版
1-3、网版应用数据收集：
1-3-1、按照下表格式记录和统计；印刷1000次记录第1次数据后，每9万次记录测量一次数据。使用Zeta测量设备，在50倍率下进行自动检测，记录栅线高宽和形貌数据
1-3-2、网版下线后保留，对比漏浆封补数量，测量栅线轮廓磨损程度
1-4、数据分析
在印刷条件和印刷参数满足实验设计要求的前提下，剔除产线异常导致的数据波动干扰，选择两组代表数据，从结构差异、单耗、寿命以及外观效果四个维度分析数据。
2、实验结果与讨论
2-1、结构差异分析
2-1-1、PAD点和主栅对比
图1
如图1所示，GC版PAD点斜网结构，主栅无网结结构，PAD点与主栅连接位置结构可控。PI网版PAD点和主栅都是直网，主栅和PAD点连接处无法精准控制到一个网格（47μ），网纱镂空易出现印刷断栅。
3D形貌对比PI网版PAD点表面有明显的网纹印，与钢丝网布编织的网结影响有关。GC版PAD点印刷饱满，与GC版网结是平的相关。
图2
如图2所示，PI网版平均高度高于GC版，与PI网版的印高波动区间大有关系，都满足可靠性的条件下，PI网版印刷的PAD点银浆量多于GC版。
2-1-2、鱼叉线结构对比
图3
如图3所示，GC版鱼叉线是无网结，PI网版鱼叉线只能做折线，印宽宽，对湿重和电性能有影响。
2-1-3、主栅线结构对比
图4
如图4所示，PI网版主栅线与网结点不能完全避开，网结位置的线径相当于从13μ变成19μ，引起印宽粗细不均。
图5
如图5所示，相比较PI网版印宽波动大，印宽波动会引起电性能和单耗的波动。印刷后期PI网版线宽增幅程度变大，从数据趋势来看，PI网版印刷寿命不能高于75万。
图6
如图6所示，GC版印高波动小于PI网版，电流传输的稳定性要高，起伏大会增加银浆损耗。
图7
如图7所示，左侧GC版印刷寿命90万，右侧PI网版印刷寿命90万。相同印刷寿命下，对比网版栅线边缘的磨损程度，PI网版磨损度1.25μ（膜厚3.5μ），磨损比例35.7%，GC版无磨损。
2-1-4、尺寸形变对比
图8
如图8所示，GC版在相同寿命条件下的尺寸形变量相比PI网版降低了55.9%。这一特性与GC版镍合金材质相关，对于0BB电池和BC电池来说，有很大的优势。
2-2、寿命结果对比图图
图9
如图9所示，GC版的平均寿命比PI网版高出30%以上，从寿命数据来看，PI网版的寿命区间15万-120万，低寿命拉低了PI网版的平均寿命。寿命低的网版是碎片扎破下线，与PI网版的材质有关。对比GC版，镍合金材质 ，不会扎破，印刷寿命比较集中，起步寿命高。
2-3、单耗数据对比
图10
如图10所示，GC版的单耗分布集中，表现出更高的稳定性，相较于PI网版，GC版在焊接拉力持平的条件下，平均单耗低0.1mg。
经济价值计算：
以寿命90万为基准，0.1mg湿重可节约90g银浆。按照银浆6000/kg计算，单块网版可以节约成本540元。
2-4、网版外观对比
图11
如图11所示，左侧GC版印刷90万无漏浆点，右侧PI网版平均封补漏浆点20个，耐扎性对比明显。
图12
且如图12所示，现场实际情况，PI网版漏浆点只封补＞50μ以上尺寸的漏点，低于50μ不封补，而现场统计电池上所有＜50μ尺寸漏点个数，不低于500个漏点，反观金属网版漏点个数是0.
2-4-1、微小漏点的潜在影响：
2-4-1-1、局部热斑效应（Hot Spot）：大漏浆点会导致电池片表面出现不规则电流分布，当局部电流过大时会产生热斑效应，从而导致电池片局部过热，影响整个电池板的性能，严重时甚至会引发安全隐患。
2-4-1-2、隐裂风险和片子划伤：电池片通常堆叠在一起进行处理。如果漏浆点导致局部表面突起，在堆叠或移动过程中容易划伤相邻的电池片，导致隐裂风险。这种隐裂在初期可能不容易发现，但会对后期电池片的 机械强度和使用寿命造成负面影响。
2-4-1-3、影响遮光面积和转换效率：当漏浆点较多时，会影响电池片的有效受光面积，从而降低转换效率（因为每个漏浆点都意味着一个不导电或遮光的区域），从而整体降低电池板的发电功率。
2-4-1-4、BC电池中的特殊影响：对于BC（Back Contact）电池，电池背面区域（P区或N区）的漏浆点会直接影响电池良率。由于BC电池的设计栅线都在背面，漏浆点的位置和大小会干扰P、N电极的导电，因此是不可 接受的缺陷。
2-4-2、产能损失
按照每个漏浆点封补120s计算，20个漏点需要2400s，对应电池片3000片产能
2-4-3、浆料浪费
图13
GC版破版表现为局部栅线断裂，印刷粗线。PI网版30%的破版为图案区破碎，机台清理换版时间10分钟（正常换版2分钟），浆料浪费约250g。
3、小结
3-1、单耗：GC版通过局部不同结构设计，能够兼顾焊接拉力和印刷效果，银浆消耗可以降低10-20%。
3-2、印宽和印高：GC版能实现更高精度的印刷效果，意味着其在细节控制上更具优势。
3-3、寿命：GC版寿命高出PI网版30%以上，体现了其在耐用性和成本效益上的优势。
3-4、GC版不漏浆、不崩网，能提升电池片性能，大幅度减少浆料浪费
3-5、GC版低延展性与0BB工艺和BC工艺的适配性高
联系电话：15950065331
来源：投稿