絲網印刷中幾種印刷參數與印刷質量關系的研究

邴守東，黃 帥

(中國電子科技集團公司第四十五研究所，北京 100176)

近年來，太陽能電池片行業高速發展，隨著眾多企業先后進軍太陽能市場，造成該行業產能過剩進而導致價格戰、產品積壓，企業利潤率迅速下降甚至虧損，太陽能電池片行業似乎到了瓶頸期。如果想在這個行業繼續發展下去，一是要進一步降低成本，二是要想方設法提高電池片轉化效率。在印刷工藝特定的前提下，印刷質量無疑對最終電池片轉化效率起到了決定性的作用，而選擇合適的印刷參數不但能夠顯著改善印刷質量、提高生產效率還能減少漿料浪費，最終降低成本的同時提高產品合格率及轉化效率。

在太陽能電池片或者陶瓷片的印刷環節，不管采用哪種印刷工藝都需要通過調整印刷高度、印刷壓力及印刷速度來改善印刷質量。本文將通過實驗設計、生產經驗加上理論分析的方法闡述印刷的高度、壓力、速度與印刷質量之間的關系。

1 實驗設計

由于條件所限，為了增強實驗可行性同時達到實驗目的，本次實驗的設備選擇中國電子科技集團公司第四十五研究所自行研制的SPL-1200全自動印刷機，采用新網板、刮條及銀漿印刷電池片的正電極，觀察不同的印刷高度H、印刷壓力P、印刷速度S對印刷質量產生的影響，每次實驗確定其中兩個因素，選擇一個變量作為考量目標。

2 實驗數據

（1）P=75 N，S=180 mm/s

表1 確定印刷壓力P與速度S時，印刷高度對印刷質量的影響

（2）H=1.0 mm，S=180 mm/s

表2 確定印刷高度H與速度S時，印刷壓力對印刷質量的影響

（3）H=1.0 mm，P=75 N

表3 確定印刷高度H與壓力P時，印刷速度對印刷質量的影響

3 理論分析

結合實驗數據與生產線經驗，分析幾種印刷參數與印刷質量之間的關系。

3.1 印刷高度與印刷質量之間的關系

印刷高度H是指印刷過程中絲網網板底部到印刷臺面之間的距離。由于印刷對象的厚度不同、絲網網板彈性不同、漿料結構不同，印刷高度并不是一成不變的，要根據印刷對象來選擇合適的印刷高度。

從表1可以看出，盡管印刷高度不能明確成固定值，但是它有一個合理的選擇區間并且在這個區間內變化對印刷質量的影響是有規律的。假設印刷對象的厚度為a，印刷高度H的調整范圍通常為a+0.5 mm到a+1.5 mm之間。如果印刷高度過低，可能會導致虛印、斷線、花邊等諸多問題，印刷高度過高可能會導致網板網面破損、虛印。為什么絲網高度H要在a+0.5 mm到a+1.5 mm之間變化？因為在采用新網板時網板彈性好，此時適合選擇較小的絲網高度，隨著網板的使用，網面彈性越來越差，絲網高度應逐步調高。在印刷對象固定、絲網彈性基本固定的時間t內，在可調范圍R內印刷高度H越高，印刷的漿料越厚，質量G越大。

圖1 印刷高度H與印刷質量G的關系

通過上面分析和圖1可以看出，選擇合適的印刷高度可以提高印刷質量的同時節省漿料降低成本。

3.2 印刷壓力與印刷質量之間的關系

印刷壓力P是指印刷過程中印刷刀下壓到印刷對象表面的壓力，以牛頓(N)為單位。印刷壓力同樣需要根據不同的印刷對象、網彈板性、印刀軟硬度、漿料結構進行調整。

當印刷對象為太陽能電池片時，印刷壓力P的變化對印刷效果、漿料厚度影響明顯，此時，印刷壓力P通常在50 N到100 N之間變化，印刷刮刀較新較硬時，選擇較小的壓力值。

當印刷對象為陶瓷片時，印刷壓力無需標定，直接通過調整大氣氣壓來改變印刷壓力，觀察印刷效果，選擇合適的氣壓值。盡管如此印刷壓力P仍然維持在50 N到100 N之間。

從表2可以看出，印刷壓力P如果過小，會導致虛印、斷線；過大會導致網板、印刀變形，使用壽命縮短，電池片或陶瓷片損壞，所以選擇合適的壓力值同樣可以提高印刷質量、減小碎片率、降低成本。在一定條件下，印刷壓力P的變化對印刷質量的影響同樣是有規律可循的。

在印刷高度、印刷對象、絲網彈性、印刀軟硬度一定的條件下，在可調范圍內，印刷壓力P越大，印刷厚度越薄，質量G越輕。

圖2 印刷壓力P與印刷質量G的關系

通過以上分析和圖2可以看出，選擇合適的印刷壓力，可以減輕網板、印刀的磨損，增加使用壽命，減少漿料的浪費，提高印刷質量，最終降低成本，提高轉化效率。

3.3 印刷速度與印刷質量之間的關系

印刷速度S是指印刷過程中印刀移動的速度。從表3可以看出印刷速度S對印刷質量的影響相對比較小，印刷速度過小，會降低印刷效率；過大會出現花邊、虛印。印刷速度S通常在150 mm/s到300 mm/s之間。對于黏性較小的漿料應選擇較快的印刷速度，如果速度慢可能會出現漿料滲透進而導致花邊。

3.4 其它對印刷質量影響較小的印刷參數

在印刷過程中，回墨高度與速度對印刷質量也有所影響。

當印刷漿料較黏時回墨刀距離網板網面有一張普通紙的距離即可，過低可能會刮壞網板，過高回墨效果不明顯；當印刷漿料黏性較小時，回墨刀應貼上網板，最大程度減少網面上漿料殘留，否則可能會有漿料滲透，造成印刷毛面、花邊。

對于回墨速度，過慢會降低印刷效率，可以在可調范圍內盡可能快一點，這樣既能提高印刷效率，在面對黏性較小的漿料時又能減少漿料在網面的殘留時間避免漿料滲透。通常選擇500 mm/s到800 mm/s之間。

4 總 結

絲網印刷是太陽能電池片生產過程中必不可少的一道工序，印刷參數不但決定了印刷質量的好壞，同樣涉及到成本、效率問題，本文分別分析了印刷過程中最重要的3個參數印刷高度、壓力、速度對于印刷質量的影響，通過本文的詳細介紹，可以在較小的范圍內最快地找到最合適的印刷參數，便于操作人員的快速培訓，減少調試時間，降低廢片率，降低成本，提高生產效率和電池片轉化效率。

[1] 于靜.太陽能發電綜述[J].世界科技研究與發展，2009，30（1）:15-18.

[2] 王斯成.中國光伏發電現狀及前景展望[J].中國科技成果 2002，15（4）：47-48.