《丝网工艺培训》PPT课件.ppt
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1、丝网工艺培训,田西林,1,太阳能电池工艺基本流程,前清洗(制绒),扩散,PECVD SiNx,后清洗(刻边/去PSG),丝网印刷/烧结/测试,2,印刷机台的介绍,3,4,丝网机台(Baccini),丝网印刷各阶段硅片图形,5,印刷背电极后的硅片,印刷背电场后的硅片,印刷正电极后的硅片,6,丝网印刷概念,把带有图案的模版附着于丝网上进行印刷通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成承印物直接放在带有模版的丝网下面,浆料在刮刀的挤压下穿过丝网间的网孔只有图像部分能穿过,印刷到承印物上,加入浆料刮刀施加压力朝丝网另一端移动丝网与承印物之间保持一定的间隙浆料从网孔中挤压到基片上丝网张力而产生反作用力-
2、回弹力丝网与基片只呈移动式线接触刮板抬起,丝网脱离基片工作台返回到上料位置,完成一个印刷行程,丝网印刷行程,7,8,丝网印刷/烧结/测试流程,9,注意的问题:此处最多出现的问题为吸双片和造成较多碎片解决方法:调节上图中的真空吸力(a处),并适当调节(b处)的吹风力度和吹风角度。,b,a,10,丝网印刷台面,通过括刀一次移动通过括刀来回移动印刷二次。先括刀往前移动,印刷一次。,电池到网板的距离(1800左右),印刷完成后电池到网板的距离,印刷位置向上移动至停止位置的速度,印刷时括刀的位置,印刷和回墨完成后,印刷头的停止位置,印刷时括刀下降的压力(100左右),括刀夹持器的水平移动,能修正网板的位
3、置,印刷完成后程序延迟抬高网板和括刀的时间,印刷速度(200左右),刮浆料速度,其中三个参数为工艺常调节:1.sanp-off-主要控制网板台面的高度-控制栅线的高度-我们电池到网板的距离(1800-3300左右)2.pressure-刮刀压在网板上的压力-控制栅线的连续,防止虚印,以及粘板等-我们控制在75-100N3.printing speed-刮刀在网板上移动的速度-太小影响效率,太大出现虚印-我们控制在200以内,12,9&10号相机的位置,13,9&10号相机的作用是为准确印刷电极的位置,确保丝网在电池片上的正确位置,防止出现偏印。,相机校准,1.校正点位置重新调整步骤:(以Ali
4、gnment Error Camera 9 报警为例,假设图像显示校正点位置偏低.)先按F5键将印刷头升高.Baccini主菜单中Vision 51Cameras Pieces Alignment Image Live cam 9点 Move Camera 9 Axis Screen position Y camera 9 move Step offset(100)B(-)Confirm Pos.Exit Save 注:A.为便于观察和调整,最好将Image 界面移到屏幕左边,将 Move 界面移到右边.B.Step offset 值和调整方向(F-/B+)根据校正点在图像中的位置确定,最终将
5、校正点调整到图像框的中心.C.每次调整后需将数据确认(Confirm)和保存(Save data)后,所做调整才有效.只要校正点清晰完整,位置调整好后网版一般能通过自动识别,不需要以下操作,就可以进行生产了。,14,网板校正界面,15,台面介绍,16,此处经常放吸尘纸-便于发现漏浆;由于此处有真空吸力-会出现碎片;如不经常更换会出现较多Rs失效-建议关于多久更换可以有一个规程此处已成为失效排查首要地方!,网板调动,17,X、Y、Theta piece offsets(印刷图形位置):印刷图形相对于硅片的位置。调整相应得X轴、Y轴,以及转角的角度以适应硅片的印刷,使印刷图形符合我们印刷要求。-否
6、则会出现印刷偏移!,刮条,手按下16MG使其与刮条网板接触,观察“Current Axis Position”中的数值,接近于0为最好。如果不是接近于0那么要调节41-Elmo Axis parameters中的“DP Axis Home position”将其数值调小实际位置就会变大,数值调大实际位置变小。所以手动按下的位置如果大于0则增大“DP Axis Home position”小于0则减小“DP Axis Home position”与期望值的差值就是我们要修改的数值,即在原有的数值基础上加减此差值。按下41-Elmo Axis parameters中的“Confirm/sent”按
7、钮。,18,拔出“急停开关”,按下“辅助电源开关”在42-Elmo Axis Manual Command中按“Axis Reset”按钮进行复位。然后“Set Axis Position”中输入0,按“Move to set”观察刮条与网板间的间距,在“Step Offset+/-”中输入100 按B(-)与F(+)调节16MG位置使得刮条与网板刚好接触为最佳,此为0点。看“Current Axis Position”中的数值,然后在“DP Axis Home position”中加/减此数。大了加,小了减。然后按“Axis Reset”。0点就调节好了,可以印刷了。,19,刮条和网板的安装
8、,20,刮条安装一定要平整,不然会出现虚印!可用透光检查,就是将刮刀放在白 纸上看是否有光透过,安装前要检查 安装时要看好方向,在下图界面可以看到印刷的数值,21,刮刀的实际位置,调节刮刀限位旋钮使得刮刀可以继续向下运动,或阻止它向下运动一段距离。,调节刮刀限位旋钮可以间接调节刮刀的印刷位置,因为在压力模式下工作。如果此旋钮接触到下面则压力会增大很多,压力感应器就会自动调节刮刀的位置。此位置不能调节太大,否则会造成 报警。,烘干装置,22,此处为较多的污染处,烘干装置常存在的问题和解决方案,1.由于机械手的夹片运动,会出现较多碎片-可以在挂钩处加上泡沫或胶带,已增加其缓冲力度;2.花篮处的清洁
9、很重要-因为电池片正面在花篮上,又因为烘干有较多有机物常常凝结在花篮处-造成Rs失效-按期清洁花篮;,23,烘箱挂篮定位感应器的调节,一般在烘箱挂篮位置偏移、多跑篮不能够定位而报警都要调节此感应器。此感应器位于烘箱侧面链条转动电机的旁边。当烘箱的抓手一边出现放片子放不到位,而另一边却下的太深,则要调节此感应器,由于长时间的运转会造成机械位置的偏移,所以此感应器有时会感应不到小铁钉而不能够停止马达造成挂篮越位并且报警。,24,烘箱控制界面,占空比烘箱循环时间,25,印刷质量的控制,26,丝网印刷的作用,27,印刷背电极后的硅片作用:收集电流,传出电流相当于一个电池的电极,印刷背电场后的硅片作用:
10、吸杂作用 加速电子传出,印刷正电极后的硅片作用:收集正面的电子和传出电子,丝网印刷(SP)与欧姆接触,SP的特点,规模化,低成本,接触形成和电流输送机理,在硅表面形成结晶Ag孤岛(Ag island),电极截面分析,Ag浆的物化性质与电池性能,有机相的粘度与流平性,宽而平,细但不平整,细且平,栅线高宽比优化,在网板使用寿命延长项目中我们试用了上述参数,得到网板使用寿命过程中的栅线高宽走势图如下:,与产线以前栅线高宽的情况相比,用优化后的印刷参数印刷,栅线高宽有了一定的改善。由于目前产线使用的网板的网框厚度差别较大,各个印刷机台的电机参数也不统一,所以此结果还没能在产线得到应用。,Ag浆的物化性
11、质与电池性能,银颗粒大小与形态,Effect of Ag particle size on Voc and FF at 750C/120 ipm.,Effect of Ag particle size on Voc and FF at 840C/120 ipm.,背电极印刷和相关参数,33,银铝浆是由银粉,铝粉,无机添加物和有机载体组成使用前搅拌约45分钟,搅拌均匀后使用有良好的欧姆接触特性和焊接性能,附着性好,背电场印刷和相关参数,34,铝浆由铝粉,无机添加物和有机载体组成使用前先搅拌约15分钟,均匀后使用上述参数会根据浆料的粘稠度、网版性能、背面场印刷量做出适当调整影响所印铝浆的厚度因素有
12、:丝网目数、网线直径、开孔率、乳胶层厚度、印刷头压力、印刷头硬度、印刷速度及浆料粘度,正面栅极印刷和相关参数,35,正面栅极银浆是由银粉,无机添加物和有机载体组成的使用前先用搅拌机搅拌约45分钟浆料搅拌均匀后方可使用,参数的调整以图形完整、线条饱满、印刷浆料重量适当为基准,丝网网版调整参考,36,Snap-off(网版间距)Park(网版正常停止位置)(-3000)m Speed upward(网版向上运动速度)(35)mm/s在保证印刷质量的前提下,网版间距越小越好一般为(-900-1300)m太小易粘版或模糊不清,过大易印刷不良和损坏网版 印第二道时可适当加大间距,丝网刮条调整参考,37,
13、Down-stop(刮条深度)Park(刮条正常停止位置)(5000)mPressure(印刷压力)(5070)N 在保证印刷质量的前提下,刮条下降深度和压力越小越好刮条深度一般为(-900-1300)m刮条下降过深或压力过大,易碎片和损坏网版刮条下降深度不够或压力太小易印刷不良或粘版,常见事故1,38,解决方案:步骤1:降低网板高度(snap-off绝对值减小)步骤2:若无法解决,且发现对应电参数中Rs变小但FF反而低,则立即更换网板,无论寿命到与否,换下后测网板张力备份(若因此更换网板,则同步更换刮条),常见事故2,39,调整步骤,步骤1:停机擦拭网板步骤2:无效果,则降低snap-off
14、值步骤3:完成步骤1、2,无效果,则查看背电极印刷情况,按上表所述在第二道对其补偿步骤4:若排除步骤3中所述情况,则可判定为刮头下降位置的问题;旋转印刷头对应的旋扭,使印刷头可以下降更大的位置-此项的调整很容易造成网板直接被压破,在无把握的情况下,请设备帮忙调整,常见事故3,40,常见事故4,41,常见事故5,42,43,关于丝网印刷机的电机,丝网印刷过程是由各个电机来控制,对每个电机的学习能了解其运动方式和调节原则。对工艺的调节有限制作用!有助于我们更好的实现工艺的调整!,44,电机界面介绍,1位置环比例系数。2速度环比例系数。3综合系数。4速度平滑因数。5最大限速度。6电机开始运动时的加速
15、度。7 电机停止时的加速度。8电机最大(正向)位置。9电机最小(负向)位置。10编码器零位时电机所在的位置。11每编码器步电机所移动的距离。12电机控制卡允许的最大连续电流(0-10A),45,123456789101112,电机报警处理分析,4、Piece loaded Alignment error 意思:上料台上有碎片 解决方法:清理上料台的碎片,消除报警对话框,再次运行机器。5、Alarm Vision System 意思:摄像系统有一个报警信息。原因:通常是在旋转台面的上料台和下料台有破碎的硅片,或者待印刷的硅片放置位置超过了摄像头的感觉范围。解决方法:如果是上料或者下料台面有碎片的
16、话,请将碎片清理掉,并消除报警对话框即可。7、26 position negative limit exceeded 意思:26号电机位置超过了电机范围极限 原因:通常为电机的不正常的动作或者是电机参数设置超过电机的有效范围。解决方法:停下丝网印刷机,在丝网印刷机控制程序中点击4Axis42Elmo Axis Ma在Axis selected下拉列表中找到26号电机26MG Oven Real Clamp Axis(烘箱抓手反面电机),然后把印刷机的工作模式打倒man mode(手动状态)点击控制程序界面上的Axis Reset等待复位完成后,再次把印刷机的工作模式改为自动运行点击“Cycle
17、 Start”运行机器。,46,电机报警查询,首先,在8-Machine Diagnostic中可以看见现在存在的报警信息。在“Alarm Message”中可以看见是哪个电机报警。,47,此信息“042 Axes Check page 42-Elmo manual,error with Elmo MG10”只告诉我们是10号电机出故障报警,但是具体的报警内容并不清楚,所以我们要在“42-Elmo Axis Manual Command”中才可以看到具体的报警内容,来判断到底是什么使得电机报警.,48,烧结部分,49,烧结设备学习,50,温度可根据实际情况作出10的调整,一般很少做大幅度的变动
18、当工艺初始化、更换浆料型号、特殊规格的硅材料,可考虑采用差异较大的烧结温度进行烧结,烘干区,烘干区包括四个加热区:ZONE 1、ZONE 2、ZONE 3、ZONE4,其中ZONE 4 为对流加热区,位于其它三个温区上部,每个加热区温度单独可调、加热元件为电热丝,加热温度可设置到500摄氏度,但过程温度不应超过300摄氏度。,51,烧结区,烧结区包括六个加热区:ZONE 1、ZONE 2、ZONE 3、ZONE4、ZONE 5、ZONE 6,ZONE 14 为预烧结区,ZONE 5 和 ZONE 6 为主烧结区,加热元件为近红外线加热管,其中14区加热管功率为1600W,5、6区加热管功率为2
19、700W,每个温区温度单独可调,14温区温度可设置到700摄氏度,5、6温区可设置到摄氏1050度。,52,1 废气排放 7热区5 2 加工气体注入 8 热区 6 3 热区 1 9 加工气体废气抽气盒 4 热区2 5热区3 6 热区 4,冷却区,冷却区采用水冷,给水温度大约在2025摄氏度范围内。,53,1 载水棱纹冷却器 4 冷却载片盒上部22 冷却载片盒上部1 5 冷却风扇3 冷却载片盒下部,烘干区与烧结区之间、烧结区与冷却区之间各有一个隔离炉膛,通过风帘隔离,隔离炉膛防止相邻区域中的过程气体相互混合。,烘干区与烧结区连接处的隔离炉膛,烧结区与冷却区连接处的隔离炉膛,烧结的原理,印刷成型完
20、的电极经过烘干流程后,在接近熔点的高温作用下,通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递,气孔排除,体积收缩,强度提高,逐渐变成具有一定的几何形状和坚固整体的过程烧结是一个自发的不可逆过程,系统表面能降低是推动烧结进行的基本动力表面张力能使凹/凸表面处的蒸气压P分别低于和高于平面表面处的蒸气压P0,并可以用开尔文本公式表达(球形表面):,55,固体颗粒,其凸处呈正压,凹处呈负压,故存在着使物质自凸处向凹处迁移表面烧结可以通过流动,扩散和液相或气相传递等方式推动物质的迁移,烧结的SEM照片参考,56,a)烧结前 b)烧结后 烧结的SEM照片,烧结步骤描述,57,各区域间各有一个隔离炉膛(风帘隔离)隔离炉膛
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