一種電噴印太陽能光伏電池電極的裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術屬于先進制造技術領域，提供一種電噴印太陽能光伏電池電極的裝置，包括流體噴印模塊、運動模塊、顯微視覺模塊和控制模塊四部分。所述的流體噴印模塊實現導電墨水以一定的流速流出噴頭噴孔；所述的運動模塊中的運動平臺實現二維平面運動，上位機控制其運動軌跡和運動速度，運動平臺基板與真空吸附裝置連接，真空吸附裝置吸附固定光伏電池半導體片，使其跟隨運動平臺運動；所述的顯微視覺模塊實時監測軟件實時監測打印過程。本發明專利技術的有益效果為裝置簡單，能夠優化光伏電池電極結構，提高電極材料的利用率。

Device for electric spraying printed solar photovoltaic battery electrode

The invention belongs to the field of advanced manufacturing technology, and provides a device for an electric spray printed solar photovoltaic battery electrode, which comprises a fluid jet printing module, a moving module, a micro vision module and a control module. The fluid jet printing module of conductive ink with a certain velocity outflow nozzle spout; the realization of two-dimensional plane motion movement of the platform module in the host computer, control its trajectory and velocity, the motion platform substrate and the vacuum adsorption device is connected with the vacuum suction device, adsorption fixed photovoltaic cell semiconductor chip, the follow the movement of the platform; real-time monitoring real-time monitoring software to print the micro vision module process. The invention has the advantages that the device is simple, can optimize the electrode structure of the photovoltaic cell and improve the utilization rate of the electrode material.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于先進制造
，提供一種電噴印太陽能光伏電池電極的裝置。
技術介紹
太陽能光伏電池(以下簡稱光伏電池)能夠將太陽能直接轉換為電能，其原理是光生伏特效應。目前，硅太陽能電池發展最成熟，且在電池應用中占主導地位。硅太陽能電池主要由上電極、下電極、n型半導體、p型半導體以及p-n結等組成，其中上下電極直接與負載連接并向負載輸出電壓，是影響光伏電池串聯電阻和光電轉化效率的關鍵。光伏電池普遍采用銀作為電極材料，銀電極也是影響光伏電池成本的重要部分。光伏電池電極的寬度、高度、高寬比以及電極在電池板的面積對光伏電池光電轉換效率具有重要影響。光伏電池有兩條主柵和多條細柵，平行排列在鍍有減反射膜的N型半導體上。為減小遮光效應和獲得較小線阻，要求線寬小、線高大，附著力和電導性能優良。目前普遍采用絲網印刷技術制備光伏電池電極，該技術單次印刷燒結后制備的銀電極寬度在50μm以上，高度在12-20μm，絲網印刷制備的柵線高寬比僅為0.4。受到網板結構和漿料性質的限制，難以進一步降低電極結構的寬度，因此難以降低電極在電池板上的面積，導致難以減小陰影損失。盡管通過二次印刷可以提高電極結構高度，但是二次印刷存在電極線寬精度難控制、工藝過程復雜等難題，這限制了光伏電池開路電壓、短路電流、平面利用率、光電轉換效率等性能的進一步提高。此外，由于絲網印刷屬于接觸制造方法，它直接把壓力施加在易碎的半導體晶片上，容易造成晶片裂紋、斷裂等損傷。并且絲網印刷的電極漿料利用率受限，需要經常更換絲網，這些增加了光伏電池的制造成本。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術難題是克服上述技術的不足，專利技術一種電噴印太陽能光伏電池電極裝置。利用導電墨水在電場力作用下形成的微米級精細射流，并同時利用熱場處理電噴印中的導電射流和電噴印成型的導電墨水，免除模板工藝過程，在光伏電池半導體片上直接打印成型光伏電池電極。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種電噴印太陽能光伏電池電極的裝置，包括流體噴印模塊、運動模塊、顯微視覺模塊和控制模塊四部分。所述的流體噴印模塊包括注射泵3、注射器4、導電墨水5、噴頭6、噴頭夾具7、電壓控制器8和加熱裝置；所述的注射泵3由220V交流電源供電，將導電墨水5吸入注射器4中，用注射泵3夾緊固定注射器4。注射器4的針頭一端和噴頭6上端通過塑料導管連接；噴頭夾具7定位夾緊噴頭6，所述的噴頭夾具7前端導電并夾緊噴頭6，后端絕緣并固定在可以縱向移動的Z位移軸上，實現噴印高度的調節。所述的噴頭6由導電材料制造，頭部加工有內徑200微米以下的噴孔13；所述的電壓控制器8的電源線連接220V交流電源，電壓輸出范圍為0-5kV，其輸出端與噴頭夾具7導電部分的右端相連。所述的加熱裝置可以采用多種加熱方式，加熱裝置為紅外加熱燈9或者運動平臺基板12內部安裝加熱結構。使用紅外加熱燈9加熱時，紅外加熱燈9連接0-30V直流電源，由0-30V直流電源供電，其發熱功率范圍為0-300W，燈身放置在光伏電池半導體片15上方，使燈光照射整個光伏電池半導體片15表面區域并加熱光伏電池半導體片15。使用具有加熱功能的運動平臺基板12加熱時，運動平臺基板12內部鑄有電熱管，通過外接的數字溫控器實時監控其溫度，運動平臺基板12的溫度調節范圍為20-400℃。所述的運動模塊包括真空吸附裝置10、運動平臺11、運動平臺基板12、光伏電池半導體片15；所述的運動平臺基板12是平面度1微米以下的金屬厚板，內部加工有氣道，用于連接真空吸附裝置10的管道，其下端用絕緣螺釘與絕緣墊圈固定在運動平臺11上，使其跟隨運動平臺11做相同運動。所述的運動平臺11由220V交流電源供電，并用USB數據線和上位機1連接，實現通信。所述的運動平臺11可以在上位機1的程序控制下做二維平面運動，通過上位機1還可以控制其運動軌跡和運動速度。所述的真空吸附裝置10與運動平臺基板12的氣道相連，在氣道上方放置光伏電池半導體片15，即可將其吸附固定，使其跟隨運動平臺11做相同運動。所述的顯微視覺模塊包括相機2及其實時監測軟件。所述的相機2用數據線連接在上位機1上，鏡頭對準正在打印的區域，即可通過上位機1上的實時監測軟件實時監測打印過程。所述的控制模塊為上位機1。所述的上位機1可以控制運動平臺11的運動軌跡、運動速度以及噴孔13的打印高度，并放大顯示相機2視野范圍內的打印過程。本專利技術的有益效果為：本專利技術提出一種電噴印太陽能光伏電池電極的裝置，得到微米級光伏電池電極，電極線寬可為幾十微米到上百微米，高度可達幾十微米，高寬比可達1以上；能夠優化光伏電池電極結構，提高電極材料的利用率，提高光伏電池板的平面利用率，并將有利于提升光伏電池電極的電學性能，有利于提高光伏電池光電轉換效率，降低光伏電池制造成本。附圖說明圖1為光伏電池電極電噴印裝置簡圖；圖2為光伏電池電極電噴印工藝過程簡圖；圖中：1上位機，2相機，3注射泵，4注射器，5導電墨水，6噴頭，7噴頭夾具，8電壓控制器，9紅外加熱燈，10真空吸附裝置，11運動平臺，12運動平臺基板，13噴孔，14射流，15光伏電池半導體片，16光伏電池電極。具體實施方式以下結合技術方案和附圖詳細說明本專利技術的具體實施方式。實施例的噴印設備主要由流體噴印模塊、運動模塊、顯微視覺模塊和控制模塊四部分組成。所述的流體噴印模塊由注射泵3、注射器4、導電墨水5、噴頭6、噴頭夾具7、電壓控制器8以及加熱裝置組成。所述的注射器4固定于注射泵3上方，注射器4內裝有導電墨水5，注射器4通過導管與噴頭6上端進口連接。噴頭6由導電材料制造，頭部加工有內徑100微米的噴孔13，并由噴頭夾具7定位夾緊。噴頭夾具7后端絕緣并固定在可以縱向移動的Z位移軸上，以實現噴印高度的調節；前端導電并夾緊噴頭6。電壓控制器8的輸出端連接在噴頭夾具7的右端。所述的加熱裝置可以采用多種加熱方式，其中包含使用紅外加熱燈9加熱和使用具有加熱功能的運動平臺基板12加熱等加熱方式。使用紅外加熱燈9加熱時，紅外加熱燈9連接0-30V直流電源，由0-30V直流電源供電，其發熱功率范圍為0-300W，燈身放置在光伏電池半導體片15右上方，使燈光照射整個光伏電池半導體片15表面區域并加熱光伏電池半導體片15。使用具有加熱功能的運動平臺基板12加熱時，運動平臺基板12內部鑄有電熱管，通過外接的數字溫控器實時監控其溫度，運動平臺基板12的溫度調節范圍為20-400℃。運動模塊由真空吸附裝置10、運動平臺11、運動平臺基板12、光伏電池半導體片15組成。所述的運動平臺11可以實現二維平面運動，使用USB數據線連接上位機1，通過上位機1控制其運動軌跡和運動速度。所述的運動平臺基板12是平面度0.5微米的金屬厚板，通過絕緣螺釘與絕緣墊圈固定在運動平臺11上方，跟隨運動平臺11一起運動。在運動平臺基板12內加工氣道，氣道下方與真空吸附裝置10連接，氣道上方放置光伏電池半導體片15，由此可以用真空吸附裝置10吸附固定光伏電池半導體片15，使其跟隨運動平臺11一起運動。顯微視覺模塊由相機2及其實時監測軟件組成。所述的相機2對準正在打印的區域，由USB數據線將其觀測數據傳輸給上位機1，由此可以通過上位機1上的實時監測軟件實時監測打印過程。控制模塊由本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電噴印太陽能光伏電池電極的裝置，其特征在于，所述的裝置包括流體噴印模塊、運動模塊、顯微視覺模塊和控制模塊；所述的流體噴印模塊包括注射泵(3)、注射器(4)、導電墨水(5)、噴頭(6)、噴頭夾具(7)、電壓控制器(8)和加熱裝置；所述的注射泵(3)連接220V交流電源，注射泵(3)夾緊固定注射器(4)，導電墨水(5)由注射泵(3)吸入注射器(4)；注射器(4)的針頭一端通過塑料導管與噴頭(6)上端連接；所述的噴頭夾具(7)前端導電并定位夾緊噴頭(6)，后端絕緣并固定在能夠縱向移動的Z位移軸上，調節噴印高度；所述的噴頭(6)由導電材料制造，頭部加工噴孔(13)；所述的電壓控制器(8)與220V交流電源連接，其輸出端與噴頭夾具(7)導電部分的右端相連；所述的加熱裝置為紅外加熱燈9或者運動平臺基板12內部安裝加熱結構；所述的運動模塊包括真空吸附裝置(10)、運動平臺(11)、運動平臺基板(12)、光伏電池半導體片(15)；所述的運動平臺基板(12)是平面度1微米以下的金屬板，內部加工氣道，用于連接真空吸附裝置(10)的管道，運動平臺基板(12)下端絕緣固定在運動平臺(11)上，使其隨運動平臺(11)做相同運動；所述的運動平臺(11)由220V交流電源供電，并與上位機(1)連接，實現通信，運動平臺(11)在上位機(1)的程序控制下做二維平面運動，上位機(1)控制其運動軌跡和運動速度；所述的真空吸附裝置(10)與運動平臺基板(12)的氣道相連，光伏電池半導體片(15)吸附固定在氣道上方，隨運動平臺(11)做相同運動；所述的顯微視覺模塊包括相機(2)及實時監測軟件；所述的相機(2)與上位機(1)連接，鏡頭對準打印的區域，通過上位機(1)的實時監測軟件實時監測打印過程；所述的控制模塊為上位機(1)，上位機(1)控制運動平臺(11)的運動軌跡、運動速度以及噴孔(13)的打印高度，并放大顯示相機(2)視野范圍內的打印過程。...

【技術特征摘要】
1.一種電噴印太陽能光伏電池電極的裝置，其特征在于，所述的裝置包括流體噴印模塊、運動模塊、顯微視覺模塊和控制模塊；所述的流體噴印模塊包括注射泵(3)、注射器(4)、導電墨水(5)、噴頭(6)、噴頭夾具(7)、電壓控制器(8)和加熱裝置；所述的注射泵(3)連接220V交流電源，注射泵(3)夾緊固定注射器(4)，導電墨水(5)由注射泵(3)吸入注射器(4)；注射器(4)的針頭一端通過塑料導管與噴頭(6)上端連接；所述的噴頭夾具(7)前端導電并定位夾緊噴頭(6)，后端絕緣并固定在能夠縱向移動的Z位移軸上，調節噴印高度；所述的噴頭(6)由導電材料制造，頭部加工噴孔(13)；所述的電壓控制器(8)與220V交流電源連接，其輸出端與噴頭夾具(7)導電部分的右端相連；所述的加熱裝置為紅外加熱燈9或者運動平臺基板12內部安裝加熱結構；所述的運動模塊包括真空吸附裝置(10)、運動平臺(11)、運動平臺基板(12)、光伏電池半導體片(15)；所述的運動平臺基板(12)是平面度1微米以下的金屬板，內部加工氣道，用于連接真空吸附裝置(10)的管道，運動平臺基板(12)下端絕緣固定在運動平臺(11)上，使其隨運動平臺(11)做相同運動；所述的運動平臺(11)由220V交流電源供電，并與上位機(1)連接，實現通信，運動平臺(11)在上位機(1)的程序控制下做二維平面運動，上位機(1)控制其運動軌跡和運動速度；所述的真空吸附裝置(10)與運動平臺基板(12)的氣道相連，光伏電池半導體片(15)吸附固定在氣道上方，隨運動平臺(11)做相同運動；所述的顯微視覺模塊包括相機(2)及實時監測軟件；所述的相機(2)與上位機(1)連接，鏡頭對準打印的區域，通過上位機(1)的實時監測軟件實時監測打印過程；所述的控制模塊為上...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王大志，王強，孟慶博，李凱，梁軍生，任同群，馮立，韋運龍，衣珊珊，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21