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淺談噴墨印刷技術在太陽能電池上的應用

發表時間 [2012/4/20] 點擊次數 [1295]

一、太陽能電池

1.太陽能電池上的信息標識

由於生產太陽能電池的生產線每天可以生產兩萬片左右,對於同一個批次,同一條生產線上的產品在生產過程中直接印出標識,便於對將來出現的產品質量問題進行管理,從而能夠查找出哪條生產線,哪天生產的以及哪個班組生產的太陽能電池有問題。鑒於上述原因,急需找到一種印刷技術,在生產的過程中,在太陽能電池上麵標注上這些信息。如果在生產線上隨機標注這些信息,目前隻有采用噴墨印刷這種方式進行,這是因為:

①因為太陽能電池是通過表麵采光獲得能量的,所以需要盡可能大的保留受光麵積。故在對太陽能電池進行信息標注的過程中,要求標注信息占用太陽能電池表麵的麵積盡可能小,大約在2~3mm的距離內標注上4個左右的數字信息,如日期、生產批次等。

②要求這些標注的信息能夠隨著需要記錄的信息的變化而不斷變化,做到可以通過計算機係統直接控製。

③除上述兩點要求以外,還要求標注信息的速度要同太陽能電池的生產速度想協調,實現在流水線上生產。

④對於印刷的標識,還要求在太陽能電池經過800℃的高溫燒結,標識通過儀器容易辨別。

⑤太陽能電池上用於標識信息的色料最好為生產過程中印刷電極線的銀漿,如果銀漿顆粒度大小合適,即可采用。

2.太陽能電池的電極線新的印刷方式

目前使用的絲網印刷都屬於接觸印刷,需要一定的印刷壓力才能夠印刷出我們需要的電極線。由於太陽能電池隨著技術不斷的提高,其厚度不斷降低,如果仍然采用這種傳統的絲網印刷方式,在生產過程中就存在將太陽能電池壓壞的可能性,這樣對於產品的質量來說就得不到保障。所以,就要求我們尋找一種新的印刷方式,沒有印刷壓力,不需要接觸即可達到太陽能電池的電極線的要求。

電極線的要求:在一個15cm×15cm的正方形區域,噴出很多條電極線,並且要求這些電極線的細度在90μm,高度20μm,要有一定的截麵積,保證電流的流通。此外,還要求在一秒鍾內就要完成一片太陽能電池電極線的印刷。

二、噴墨印刷技術

1.噴墨印刷的方式

噴墨印刷方式有20多種,基本原理都是先產生小墨滴,再將之引導至設定的位置上,大致可歸納成連續式和間歇式。所謂連續式噴墨,是無論印紋或非印紋,都以連續的方式產生墨滴,再將非印紋的墨滴回收或分散;而間歇式噴墨隻有在印紋部分才產生墨滴。

①連續式噴墨印刷

以偏離的墨滴印刷墨流經加壓噴出、振動、分解成小墨滴後,經過電場,由於靜電作用,小墨滴在飛越此電場後不論帶電與否,均直前飛行。在通過偏離電磁場時,荷電量大的墨滴會受到較強的吸引,從而曲折較大的幅度;反之,則偏折較小。而不帶電的墨滴將積於集墨溝內回收。

以不偏離的墨滴印刷和上述一類很類似,惟一不同在於偏離的電荷被回收,不偏離的電荷反而直行形成印紋。

使不需用的墨滴電荷分裂墨流仍是加壓由管口噴出,但管孔更為纖細,其直徑大約為10~15μm。其管孔細到噴出的墨滴會自動分解成一顆顆的極小墨滴,再使這些細小的墨滴經過同電極的荷電環。由於這些墨滴相當微小,會因為同性電荷相斥的緣故,導致這些電荷的墨滴再度分裂成霧狀,此時它就失去方向性而不能印刷。反之,不帶電荷的印墨就不會分裂形成印紋,可用作連續調的印刷。

②間歇式噴墨印刷。

以靜電拉引。由於靜電拉引力而噴墨,在噴孔處的印墨會形成凸出的半月形,再以一電極板並列之,凸出印墨的表麵張力,會受到並列電極板上的高電壓破壞,因而墨滴會被靜電力拉引出來。這些墨滴都帶有靜電,可向垂直或水平方向偏移,射到設定的位置上或是遮蔽板上回收。

熱氣泡式噴墨。將墨水瞬間加熱,使在電阻器附近的氣體膨脹,也會有少量的墨會變成蒸汽,將墨水擠壓推出噴嘴,使其飛行至紙麵上,形成印紋。墨滴噴出後溫度隨即降低,使墨盒內的溫度也迅速降低,再由毛細管原理將突出的墨水拉回墨盒內。

2.噴墨印刷的應用

由於噴墨印刷是一種無接觸、無壓力、無印版的數碼印刷方式,具有傳統印刷無可比擬的優越性。它與承印物的材料和形狀無關,除了紙張、印版外,還可以使用金屬、陶瓷、玻璃、絲綢、紡織品等,適應能力很強。同時,噴墨印刷不需要膠片、烤版、拚版、曬版等工序,在印刷領域已得到廣泛應用。

3.噴墨印刷中的油墨控製

在噴墨印刷時,為了保證結果,必須對印刷油墨的參數做到比較合適的控製,印刷時控製的條件有以下幾個。

①為了不阻塞噴墨頭,必須通過0.2μm的過濾器。

②氯化鈉含量須低於100ppm。氯化鈉會使染料沉降下來,而且氯化鈉含有腐蝕性,尤其在氣泡噴墨係統它容易將噴頭腐蝕。雖然噴頭都是用鈦金屬製成,但在高溫下還是會被氯化鈉腐蝕。

③黏度控製1~5cp(1cp=1×10-3Pa·S),微壓電噴墨係統的黏度要求較高,氣泡噴墨係統的黏度要求較低。

④表麵張力30~60dyne/cm(1dyne=1×10-5N),微壓電噴墨係統的表麵張力要求較低,氣泡噴墨係統的表麵張力要求較高。

⑤幹燥速度要剛好,太快容易塞住噴墨頭或斷墨,太慢容易擴散,使網點重疊嚴重。

⑥穩定性,用於氣泡噴墨係統的染料熱穩定性要好,因為氣泡噴墨係統的油墨要加熱至400℃的高溫,如果染料不能耐高溫將會分解或變色。

在太陽能電池的生產企業為了降低成本,要求太陽能電池所選用的矽片越來越薄,如果選用傳統的絲網印刷,在壓力的作用下會把矽片壓碎。而噴墨印刷技術屬於無壓印刷,可以通過增加噴墨頭的方式提高生產的速度,在不久的將來噴墨印刷技術在這個領域一定會有更好的發展的。
 

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