本申請的實施例提供了一種用于形成薄膜太陽能組件的交叉導線的噴墨印刷機，該交叉導線位于薄膜太陽能組件的前電極層的遠離薄膜太陽能組件的基板的表面上，并且包括相互垂直的G1柵線組和G2柵線組，用于形成G2柵線組的凹槽位于前電極層的遠離基板的表面上，噴墨打印機包括：控制器；以及相對于所述薄膜太陽能組件能線性移動的至少一個噴墨打印頭，其中，所述至少一個噴墨打印頭中的每一個包括排列成一行的多個噴嘴，所述多個噴嘴包括第一組噴嘴和第二組噴嘴，第一組噴嘴中兩個相鄰噴嘴之間的距離與G1柵線組中兩個相鄰G1柵線之間的距離相同，第二組噴嘴分布在第一組噴嘴的相鄰噴嘴之間，其中，控制器被配置成控制至少一個噴墨打印頭相對于薄膜太陽能組件在垂直于凹槽的方向上線性移動，以及控制至少一個噴墨打印頭中的每一個中的第一組噴嘴和第二組噴嘴，以將導電油墨打印在前電極層的遠離基板的表面上，從而形成G1柵線組和G2柵線組，至少一個噴墨打印頭中的每個的第一組噴嘴被控制器控制，以在垂直于凹槽的方向上連續打印導電油墨，至少一個噴墨打印頭中的每個的第二組噴嘴被控制器控制，以當噴墨打印頭沿與凹槽垂直的方向移動到凹槽上方時，將導電油墨打印到凹槽中。將導電油墨打印到凹槽中。將導電油墨打印到凹槽中。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于形成薄膜太陽能組件的交叉導線的噴墨印刷機和自動式金屬化系統
[0001]本申請涉及太陽能
，更具體地涉及一種用于形成薄膜太陽能組件的交叉導線的噴墨印刷機和具有該噴墨印刷機的自動式金屬化系統。
技術介紹
[0002]通常，薄膜太陽能電池依次由后電極層、吸收層、緩沖層/i層和前電極層組成。由于太陽能電池的低電壓和大面積，大多數薄膜太陽能組件設計為由多個太陽能電池以單片串聯的方式形成，以避免高電流損失。然而，這會增加薄膜太陽能組件的總工作電壓。
[0003]此外，如圖1所示，太陽能電池中的各個層相互連接。這些層分別由P1刻線、P2刻線和P3刻線分隔。P1刻線和P3刻線使后電極層與前電極層絕緣，而P2刻線用作后電極層與前電極層之間的電接觸，用于兩個相鄰電池之間的串聯連接。由于P1刻線、P2刻線和P3刻線形成的結構區不產生電能，通常稱為“死區”，如圖2所示。
[0004]為了優化太陽能電池的功率轉換效率，通常考慮例如通過減少太陽能電池的前電極層的厚度來增加前電極層的透射率并且進一步增加產生的光電流。然而，這會導致前電極層的方阻增加，從而導致隨之而來的傳導損耗。為了減少前電極層中的這種傳導損耗，可以在前電極層上設置高導電性的窄金屬柵線(被稱為第一類型柵線)來提高相關的導電率，這被稱為太陽能組件生產中的金屬化工藝。在金屬化工藝中，第一類型柵線以周期性間隔橫向地或者垂直于P1/P2/P3刻線打印到電池的前電極層的頂部。第一類型柵線還連續地打印在太陽能電池的前電極層上。P3刻線使第一類型柵線中斷以防止一個電池的前電極與其相鄰電池的前電極之間發生短路。
[0005]第一類型柵線能夠降低前電極層的傳導損耗。然而，由于柵線的遮光，柵線也導致死區面積的增加，并進一步造成額外的光損耗。此外，第一類型柵線的應用還能夠導致在電池端部的集中電流。在單片互連電池的情況下，在第一類型柵線處收集的電流流向電池的端部，并且需要在下一個電池的開始處均勻分布。否則，在前電極層和后電極層中將產生進一步的傳導損耗。
[0006]為此，被稱為第二類型柵線的附加金屬柵線被打印在死區內并垂直于第一類型柵線。第一類型柵線由G1表示，并且與P2刻線垂直；第二類型柵線由G2表示，并且恰好打印在P2刻線上或與P2刻線平行。打入G2柵線的目的是為了沿著兩條G1柵線之間的P2刻線互連均勻地分布電流并減少電流損耗，電流損耗是由來自G1柵線的電流分布在下一個太陽電池開始處升高引起的。由于G2柵線位于死區，因此不會由于遮光而引起額外的光損耗。此外，G2柵線能夠提高光電流的產生，這有助于光在G2柵線處反射到上面膜層/蓋板玻璃背面并進一步進入到有效電池區域中。
[0007]因此，對于死區的精確光電設計，需要精確打印G2柵線。此外，當G2跨過P3刻線邊緣時，可能會導致分流，而當G2跨過P1刻線的下方線邊緣時(在圖2中)，可能會導致有效電池區域中的光損耗。
[0008]關于大規模生產使用金屬柵線(G1柵線和G2柵線)來增強前接觸的薄膜太陽能組件，通常需要低資本支出成本、短生產周期和高生產率的制造工藝。此外，金屬柵線(G1和G2柵線)需要在0
°
和90
°
兩個完全不同的方向上打印。要實現這一點，需要額外的精確處理/對準裝置來改變印刷/機器方向，或者需要雙倍數量的印刷和傳送設備來完成G1柵線和G2柵線的打印。因此，這將增加資本支出成本和生產周期。此外，薄膜太陽能組件的旋轉/處理過程中可能的未對準也會導致G2柵線定位錯誤。
[0009]在現有技術中，商業薄膜/CIGS光伏制造商(Solibro Hi
?
Tech GmbH/北京阿波羅鼎融太陽能科技有限公司)或(NICE Solar Energy GmbH)及其相關研究機構(北京清華大學機械工程系，國家清潔低碳能源研究所)提出了在CIGS太陽能電池模塊的前電極層上打印金屬柵線的方法。
[0010]Solibro Hi
?
Tech GmbH提供了一種稱為ALD(Aluminium Line Deposition(鋁線性沉積))的方法，其利用熱蒸發方法通過掩模來沉積鋁的導線結構。這種方法存在以下缺點：1)使用掩模的生產率和產量低，2)用于生產大面積組件的特殊掩模的成本高，3)由于蒸發而造成的材料浪費高，4)掩模的維護難度高，5)受金屬柵線的寬度的限制(掩模開口太窄，小于幾百微米，在使用過程中/使用后容易堵塞)。上述所述的確定與一般金屬柵線的沉積有關，主要與G1柵線有關。在使用熱蒸發方法來沉積G2柵線時，可以預期G1柵線和G2柵線由于遮蔽效應而很難同時沉積。
[0011]NICE Solar Energy GmbH使用絲網印刷方法來打印G1柵線，并使用電子束蒸發方法來沉積G2柵線。不適合使用絲網印刷技術來在大面積太陽能電池組件上印刷G1柵線，因為它具有關鍵的技術限制。印刷圖案越大，由于中心大網孔的剛度較小，在大尺寸(例如>1m2)印刷區域的中間區域中G1柵線的打印精度將較低并且線條形狀不能保持。此外，為了使用絲網印刷技術來印刷窄線，需要高質量的絲網，例如硬化不銹鋼壓延絲網，或無節絲網。對于全尺寸薄膜太陽能組件(例如>1m2)，這些大尺寸的高質量絲網非常難以制造并且非常昂貴。而且，柵線印刷過程中的絲網容易堵塞且難以清潔。通常，Si
?
PV(6
”×
6”)絲網由于其價格便宜，在一些印刷后無需清洗即做報廢處理。除了大型薄膜太陽能組件采用絲網印刷的成本較高外，在對于生產樣品需要調整柵線的線間距的情況，那么改變柵線的印刷圖案也非常不靈活。
[0012]此外，在通過絲網印刷技術打印G2柵線的情況下，存在以下缺陷。對于同時印刷G1柵線和G2柵線的情況，G2柵線的打印精度和線寬受到很大限制，因為由于開口使得在兩個方向(0
°
和90
°
)都難以保持絲網的剛度。絲網失去剛度會導致其精度下降和線寬變寬。相應地，印刷的柵線可能是S形的。如前所述，G2柵線的最佳打印需要非常精確地放置在靠近P2刻線的死區中，而不是穿過P1刻線和P3刻線邊緣。否則，G2柵線會在電池的有效電池區域產生額外的光損耗或分流。由于生產的薄膜太陽能組件具有非常大的P2刻線工藝窗口，因此P2刻線間距和形狀變化很大。由于絲網印刷固有的不靈活的印刷策略，在生產中幾乎不可能進行快速調整。對于G1柵線和G2柵線兩步印刷的另一種情況，即在印刷G1柵線之后印刷G2柵線，存在以下問題。與雙面印刷(用于Si
?
PV中打印2層印刷品以增加G1的線高)不同，在90
°
方向印刷G2柵線時，未固化且柔軟的G1柵線很容易被刮刀破壞。如果先固化印刷的G1柵線，再印刷G2柵線，則G1柵線和G2柵線需要兩次固化過程。因此，薄膜太陽能組件可能會因加熱過多而損壞。而且，兩次印刷和固化過程也會增加資本支出成本和運營成本。
[0013]除了傳統的絲網印刷方法外，還存在用于導線打印的替代本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于形成薄膜太陽能組件的交叉導線的噴墨印刷機，所述交叉導線位于所述薄膜太陽能組件的前電極層的遠離薄膜太陽能組件的基板的表面上，并且包括彼此垂直的G1柵線組和G2柵線組，用于形成G2柵線組的凹槽位于前電極層的遠離基板的表面上，其中，所述噴墨印刷機具有：控制器；和至少一個噴墨印刷頭，所述至少一個噴墨印刷頭相對于所述薄膜太陽能組件能線性移動，其中，所述至少一個噴墨印刷頭中的每個包括布置成排的多個噴嘴，所述多個噴嘴包括第一組噴嘴和第二組噴嘴，所述第一組噴嘴中的兩個相鄰噴嘴之間的距離與G1柵線組中的兩條相鄰G1柵線之間的距離相同，所述第二組噴嘴分布于所述第一組噴嘴中相鄰的噴嘴之間，其中，所述控制器被配置為控制所述至少一個噴墨印刷頭沿著與凹槽垂直的方向相對于所述薄膜太陽能組件線性移動，并且控制所述至少一個噴墨印刷頭中的每個噴墨印刷頭的第一組噴嘴和第二組噴嘴在前電極層的遠離基板的表面上打印導電油墨，以形成所述G1柵線組和所述G2柵線組，所述至少一個噴墨印刷頭中的每個噴墨印刷頭的第一組噴嘴被所述控制器控制，以沿著與凹槽垂直的方向連續打印導電油墨，所述至少一個噴墨印刷頭中的每個噴墨印刷頭的第二組噴嘴被所述控制器控制，以當所述噴墨印刷頭沿著與凹槽垂直的方向移動到凹槽上方時，將導電油墨打印到凹槽中。2.根據權利要求1所述的噴墨印刷機，其中，所述G1柵線組中的每個G1柵線通過由同一噴嘴在與凹槽垂直的方向上打印的導電油墨的液滴重疊來形成。3.根據權利要求1所述的噴墨印刷機，其中，所述G2柵線組中的每個G2柵線通過借助毛細力促使打印到凹槽中的導電油墨沿凹槽流動來形成。4.根據權利要求1所述的噴墨印刷機，其中，所述導電油墨是納米型顆粒或金屬
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有機
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【專利技術屬性】
技術研發人員：沈軼磊，巴拉克利什納，
申請(專利權)人：中建材玻璃新材料研究院集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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