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浅谈喷墨印刷技术在太阳能电池上的应用

发表时间 [2012/4/20] 点击次数 [1295]

一、太阳能电池

1.太阳能电池上的信息标识

由于生产太阳能电池的生产线每天可以生产两万片左右,对于同一个批次,同一条生产线上的产品在生产过程中直接印出标识,便于对将来出现的产品质量问题进行管理,从而能够查找出哪条生产线,哪天生产的以及哪个班组生产的太阳能电池有问题。鉴于上述原因,急需找到一种印刷技术,在生产的过程中,在太阳能电池上面标注上这些信息。如果在生产线上随机标注这些信息,目前只有采用喷墨印刷这种方式进行,这是因为:

①因为太阳能电池是通过表面采光获得能量的,所以需要尽可能大的保留受光面积。故在对太阳能电池进行信息标注的过程中,要求标注信息占用太阳能电池表面的面积尽可能小,大约在2~3mm的距离内标注上4个左右的数字信息,如日期、生产批次等。

②要求这些标注的信息能够随着需要记录的信息的变化而不断变化,做到可以通过计算机系统直接控制。

③除上述两点要求以外,还要求标注信息的速度要同太阳能电池的生产速度想协调,实现在流水线上生产。

④对于印刷的标识,还要求在太阳能电池经过800℃的高温烧结,标识通过仪器容易辨别。

⑤太阳能电池上用于标识信息的色料最好为生产过程中印刷电极线的银浆,如果银浆颗粒度大小合适,即可采用。

2.太阳能电池的电极线新的印刷方式

目前使用的丝网印刷都属于接触印刷,需要一定的印刷压力才能够印刷出我们需要的电极线。由于太阳能电池随着技术不断的提高,其厚度不断降低,如果仍然采用这种传统的丝网印刷方式,在生产过程中就存在将太阳能电池压坏的可能性,这样对于产品的质量来说就得不到保障。所以,就要求我们寻找一种新的印刷方式,没有印刷压力,不需要接触即可达到太阳能电池的电极线的要求。

电极线的要求:在一个15cm×15cm的正方形区域,喷出很多条电极线,并且要求这些电极线的细度在90μm,高度20μm,要有一定的截面积,保证电流的流通。此外,还要求在一秒钟内就要完成一片太阳能电池电极线的印刷。

二、喷墨印刷技术

1.喷墨印刷的方式

喷墨印刷方式有20多种,基本原理都是先产生小墨滴,再将之引导至设定的位置上,大致可归纳成连续式和间歇式。所谓连续式喷墨,是无论印纹或非印纹,都以连续的方式产生墨滴,再将非印纹的墨滴回收或分散;而间歇式喷墨只有在印纹部分才产生墨滴。

①连续式喷墨印刷

以偏离的墨滴印刷墨流经加压喷出、振动、分解成小墨滴后,经过电场,由于静电作用,小墨滴在飞越此电场后不论带电与否,均直前飞行。在通过偏离电磁场时,荷电量大的墨滴会受到较强的吸引,从而曲折较大的幅度;反之,则偏折较小。而不带电的墨滴将积于集墨沟内回收。

以不偏离的墨滴印刷和上述一类很类似,惟一不同在于偏离的电荷被回收,不偏离的电荷反而直行形成印纹。

使不需用的墨滴电荷分裂墨流仍是加压由管口喷出,但管孔更为纤细,其直径大约为10~15μm。其管孔细到喷出的墨滴会自动分解成一颗颗的极小墨滴,再使这些细小的墨滴经过同电极的荷电环。由于这些墨滴相当微小,会因为同性电荷相斥的缘故,导致这些电荷的墨滴再度分裂成雾状,此时它就失去方向性而不能印刷。反之,不带电荷的印墨就不会分裂形成印纹,可用作连续调的印刷。

②间歇式喷墨印刷。

以静电拉引。由于静电拉引力而喷墨,在喷孔处的印墨会形成凸出的半月形,再以一电极板并列之,凸出印墨的表面张力,会受到并列电极板上的高电压破坏,因而墨滴会被静电力拉引出来。这些墨滴都带有静电,可向垂直或水平方向偏移,射到设定的位置上或是遮蔽板上回收。

热气泡式喷墨。将墨水瞬间加热,使在电阻器附近的气体膨胀,也会有少量的墨会变成蒸汽,将墨水挤压推出喷嘴,使其飞行至纸面上,形成印纹。墨滴喷出后温度随即降低,使墨盒内的温度也迅速降低,再由毛细管原理将突出的墨水拉回墨盒内。

2.喷墨印刷的应用

由于喷墨印刷是一种无接触、无压力、无印版的数码印刷方式,具有传统印刷无可比拟的优越性。它与承印物的材料和形状无关,除了纸张、印版外,还可以使用金属、陶瓷、玻璃、丝绸、纺织品等,适应能力很强。同时,喷墨印刷不需要胶片、烤版、拼版、晒版等工序,在印刷领域已得到广泛应用。

3.喷墨印刷中的油墨控制

在喷墨印刷时,为了保证结果,必须对印刷油墨的参数做到比较合适的控制,印刷时控制的条件有以下几个。

①为了不阻塞喷墨头,必须通过0.2μm的过滤器。

②氯化钠含量须低于100ppm。氯化钠会使染料沉降下来,而且氯化钠含有腐蚀性,尤其在气泡喷墨系统它容易将喷头腐蚀。虽然喷头都是用钛金属制成,但在高温下还是会被氯化钠腐蚀。

③黏度控制1~5cp(1cp=1×10-3Pa·S),微压电喷墨系统的黏度要求较高,气泡喷墨系统的黏度要求较低。

④表面张力30~60dyne/cm(1dyne=1×10-5N),微压电喷墨系统的表面张力要求较低,气泡喷墨系统的表面张力要求较高。

⑤干燥速度要刚好,太快容易塞住喷墨头或断墨,太慢容易扩散,使网点重叠严重。

⑥稳定性,用于气泡喷墨系统的染料热稳定性要好,因为气泡喷墨系统的油墨要加热至400℃的高温,如果染料不能耐高温将会分解或变色。

在太阳能电池的生产企业为了降低成本,要求太阳能电池所选用的硅片越来越薄,如果选用传统的丝网印刷,在压力的作用下会把硅片压碎。而喷墨印刷技术属于无压印刷,可以通过增加喷墨头的方式提高生产的速度,在不久的将来喷墨印刷技术在这个领域一定会有更好的发展的。
 

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