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摘要:本文章介紹的印刷傳輸定位方法應(yīng)用在晶硅太陽(yáng)能電池電極印刷生產(chǎn)領(lǐng)域，適用于對(duì)印刷精度和印刷質(zhì)量有較高要求的高效晶硅太陽(yáng)能電池電極的高速量產(chǎn)印刷。

關(guān)鍵詞: 晶硅太陽(yáng)能電池印刷 直線傳輸式定位 高印刷精度高產(chǎn)能

1、背景技術(shù)

目前晶硅太陽(yáng)能電池常規(guī)印刷機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)，一種是采用旋轉(zhuǎn)臺(tái)面實(shí)現(xiàn)硅片上下料和印刷的印刷機(jī)結(jié)構(gòu)；另一種是采用皮帶傳送硅片到印刷臺(tái)面進(jìn)行印刷的直線傳輸式結(jié)構(gòu)。

采用旋轉(zhuǎn)臺(tái)面的印刷設(shè)備，如圖1所示，可以同時(shí)在印刷臺(tái)面1上完成硅片的上料和硅片的位臵信息采集、在臺(tái)面2上完成硅片的印刷、并在臺(tái)面3上完成印刷后硅片的下料。由于整個(gè)過(guò)程中,硅片的上料和位臵檢測(cè)、印刷以及印刷后下料等工作可以同時(shí)進(jìn)行，因此，該設(shè)備具有單位時(shí)間內(nèi)高產(chǎn)出的特點(diǎn)。但是，由于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)直徑較大以及結(jié)構(gòu)上的因素,旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的四個(gè)印刷臺(tái)面很難保證高度的一致性，因此印刷臺(tái)面與網(wǎng)版之間的間距容易產(chǎn)生差異。在印刷過(guò)程中導(dǎo)致不同印刷臺(tái)面印刷出的電池片出現(xiàn)印刷質(zhì)量差異，直至影響晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，由于大直徑旋轉(zhuǎn)平臺(tái)在旋轉(zhuǎn)定位過(guò)程中，將沿旋轉(zhuǎn)臺(tái)半徑方向放大并累積X軸、Y軸和旋轉(zhuǎn)軸三個(gè)自由度的誤差，因此，采用旋轉(zhuǎn)臺(tái)面的電池片印刷設(shè)備不適合生產(chǎn)高精度二次套印、選擇性電極等對(duì)印刷精度有較高要求的高效太陽(yáng)能電池。


采用皮帶傳送硅片的直線傳輸式印刷設(shè)備，如圖2所示，皮帶將硅片自左向右傳送至印刷臺(tái)面500上，印刷臺(tái)面上的真空孔將硅片502吸附固定在印刷臺(tái)面上。此時(shí)，位于印刷臺(tái)面500下的相機(jī)系統(tǒng)5011采集硅片502的實(shí)際位臵，位于印刷臺(tái)面上方的網(wǎng)版300根據(jù)硅片502的位臵進(jìn)行網(wǎng)版定位并開(kāi)始印刷。印刷后的硅片經(jīng)皮帶繼續(xù)向右傳輸，完成其從印刷臺(tái)的下料。由此可見(jiàn)，采用皮帶傳送硅片的直線傳輸式印刷設(shè)備，其硅片傳輸、硅片位臵信息采集、網(wǎng)版定位、硅片印刷，以及印刷后硅片的傳輸下料過(guò)程必須先后依次進(jìn)行，因此該類設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)出較低，使單片電池片生產(chǎn)成本居高不下。同時(shí)，由于印刷臺(tái)面500下方的相機(jī)系統(tǒng)5011必須自下而上識(shí)別硅片的位臵信息，因此印刷臺(tái)面無(wú)法使用印刷臺(tái)面紙，印刷漿料極容易污染印刷臺(tái)面，造成電池片良品率的下降。更為重要的是，沒(méi)有臺(tái)面紙的保護(hù)將大大提高硅片碎片率，殘留的微小硅片顆粒也很容易嵌入臺(tái)面上的真空孔，導(dǎo)致后續(xù)大量的印刷破片或隱裂，降低成品率和電池片品質(zhì)，并造成大量不必要的停機(jī)時(shí)間。此外，由于硅片藍(lán)色受光面朝上，位于硅片下方的相機(jī)系統(tǒng)無(wú)法采集硅片受光面上的第一次銀柵線印刷圖形或選擇性電極型重?cái)U(kuò)區(qū)等圖形信息，也就無(wú)法完成類似高效電池片的以圖形位臵為基準(zhǔn)的圖形對(duì)位印刷。同樣，針對(duì)背表面鈍化工藝電池片，自下而上的相機(jī)系統(tǒng)也有可能無(wú)法準(zhǔn)確分辨硅片邊沿和背電場(chǎng)激光刻槽，也就無(wú)法完成硅片的定位。


綜上所述，目前常規(guī)采用旋轉(zhuǎn)臺(tái)面的晶硅太陽(yáng)能電池印刷機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度定位，各個(gè)印刷臺(tái)面之間的偏差也導(dǎo)致電池片印刷品質(zhì)一致性的偏差；而目前常規(guī)直線傳輸式的晶硅太陽(yáng)能電池印刷機(jī)產(chǎn)能較低、碎片率高，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效電池片的圖形定位印刷。

2、帶有兩套印刷臺(tái)面的直線傳輸式印刷方式可以滿足高產(chǎn)能高精度印刷 為了解決解決上述問(wèn)題，并根據(jù)高效電池對(duì)圖形識(shí)別、高定位精度及高速印刷的技術(shù)需求，本文提出一種新的硅片上下料和印刷的方法，采用直線運(yùn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的兩套印刷臺(tái)面，交替完成硅片上下料和印刷。

如圖3所示，當(dāng)硅片101傳輸?shù)接∷⑴_(tái)面100上后，印刷臺(tái)面100上的真空系統(tǒng)將硅片101吸附固定，位于印刷臺(tái)面100上方的相機(jī)系統(tǒng)對(duì)硅片101進(jìn)行外形檢測(cè)，并根據(jù)電池片工藝對(duì)硅片101的位臵信息、或硅片101上已有工藝圖形的位臵信息（如第一次印刷的正銀柵線、或選擇性重?cái)U(kuò)區(qū)等）進(jìn)行采集。與此同時(shí)，印刷臺(tái)面200處于在印刷網(wǎng)版300正下方的印刷工位，印刷設(shè)備完成對(duì)硅片201在印刷臺(tái)面200上的印刷。印刷完成后，印刷臺(tái)面200將帶著印刷后的硅片201離開(kāi)印刷工位，返回上下料工位；同時(shí)，印刷臺(tái)面100將帶著未印刷的硅片101離開(kāi)上下料工位，進(jìn)入印刷工位；在印刷臺(tái)面100從上下料工位平移到印刷工位的過(guò)程中，網(wǎng)版300將根據(jù)相機(jī)系統(tǒng)采集的硅片101的位臵信息進(jìn)行定位。當(dāng)印刷臺(tái)面100抵達(dá)印刷工位后，網(wǎng)版300已經(jīng)完成定位，印刷系統(tǒng)可以直接啟動(dòng)印刷工藝。


3、總結(jié)

利用兩套印刷平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行硅片的上下料、位臵檢測(cè)以及印刷，兩臺(tái)面交替工作保證了設(shè)備高產(chǎn)能。同時(shí)，印刷平臺(tái)在上下料工位和印刷工位之間的運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)機(jī)械自由度，可以充分利用現(xiàn)有高精度直線運(yùn)動(dòng)單元超高重復(fù)性定位精度的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足高效電池片電極的高定位精度印刷要求。此外，相機(jī)系統(tǒng)位于上下料工位上方，可以直接識(shí)別高效電池片藍(lán)色受光面上的工藝圖形，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)工藝圖形位臵進(jìn)行定位印刷。印刷平臺(tái)上的硅片在印刷前的上料和印刷后的下料都在同一個(gè)上下料工位完成，可以利用一套視覺(jué)系統(tǒng)分別完成硅片印刷前上料后的破片外形檢測(cè)、硅片位臵或硅片上現(xiàn)有圖形的位臵檢測(cè)，以及硅片印刷后的破片外形檢測(cè)、硅片上電極印刷圖形的檢測(cè)（包括位臵精度、斷柵，網(wǎng)版圖形等），從而實(shí)現(xiàn)更多的檢測(cè)功能，并借助印刷后檢測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷工藝的監(jiān)控等功能（如通過(guò)監(jiān)測(cè)網(wǎng)版的形變量提示網(wǎng)版更換周期，以及通過(guò)二次印刷不同位臵柵線的寬度監(jiān)測(cè)提示兩個(gè)正銀印刷網(wǎng)版的匹配性等），結(jié)合其他低張力大網(wǎng)版以及網(wǎng)版六自由度運(yùn)動(dòng)控制等功能，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)印刷質(zhì)量的提升，并有效提升電池片光電轉(zhuǎn)換效率，降低碎片率，從而從提高產(chǎn)能、印刷精度與印刷品質(zhì)、降低碎片率等多角度達(dá)到提升單電池片品質(zhì)、降低單電池片生產(chǎn)成本的目的。