用于光伏電池制造的絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)可采用以下工藝步驟：

晶片光刻檢驗(yàn) — 系統(tǒng)將晶片傳送到檢測區(qū)域，并對晶片表面的至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)（對準(zhǔn)標(biāo)記）進(jìn)行成像。

圖像處理 — 使用圖像處理軟件確定每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的精確位置數(shù)據(jù)，并在內(nèi)存中定期更新這些數(shù)據(jù)，以提高多個(gè)印刷層的印刷準(zhǔn)確度。

晶片對準(zhǔn) — 在X、Y和θ方向?qū)脚_(tái)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整（見圖3）以修正偏置，然后轉(zhuǎn)移到絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版（模板）的下方。這些調(diào)整可使晶片上的基準(zhǔn)點(diǎn)與存儲(chǔ)的參考基準(zhǔn)點(diǎn)重疊。直線光柵和圓光柵可提供必要的位置反饋，以驅(qū)動(dòng)每個(gè)軸精確地將晶片與絲網(wǎng)對準(zhǔn)。

印刷 — 在對準(zhǔn)之后，將晶片夾持到位，然后使用傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷工藝直接噴涂銀和鋁漿。

圖3：太陽能電池絲網(wǎng)印刷流程

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)要求

當(dāng)前，單晶光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率接近20%，而硅單結(jié)電池的最大理論極限效率約為29%。轉(zhuǎn)換效率的提高可降低每千瓦時(shí)的發(fā)電成本，并減少太陽能發(fā)電裝置的物理尺寸，因此制造商一直不斷致力于改進(jìn)制造工藝以提高效率。

典型的硅太陽能電池生產(chǎn)流程需要完成多次絲網(wǎng)印刷操作：電池的正反面至少有兩次單獨(dú)的印刷工序。為了提高轉(zhuǎn)換效率，必須在不降低導(dǎo)電性的前提下盡可能精細(xì)印刷電池正面的接觸線，這需要以極高精度和重復(fù)性完成多層疊加印刷。

通過使接觸線變得更細(xì)更厚，可使更多電池面積參與太陽能轉(zhuǎn)換（圖4）。例如，將接觸指的線寬從120 μm縮減至70 μm，同時(shí)將厚度提升一倍，則轉(zhuǎn)換效率可潛在增加0.5%。另一項(xiàng)提高電池性能的技術(shù)則是使用選擇性發(fā)射極 — 即對太陽能電池的硅晶片進(jìn)行差異化摻雜處理。通過在金屬觸指正下方的區(qū)域進(jìn)行重?fù)诫s，而僅在其他區(qū)域進(jìn)行輕摻雜，可提高光線的短波響應(yīng)，從而提高電池轉(zhuǎn)換效率（圖5）。

圖4：減少金屬接觸指線寬可提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率

目前有多種技術(shù)可用于制造選擇性發(fā)射極，其中大部分都涉及各印刷層的高精度對準(zhǔn)和沉積。由于后續(xù)印刷層必須精確置于前一層之上，因此絲網(wǎng)對準(zhǔn)精度是確保多層印刷觸指質(zhì)量優(yōu)良最為重要的指標(biāo)。配有高分辨率攝像頭的先進(jìn)對準(zhǔn)系統(tǒng)如今已能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)±10 μm的對準(zhǔn)精度。高精度位置編碼器，例如雷尼紹RESOLUTE絕對式光柵系統(tǒng)，是提高印刷絲網(wǎng)重疊精度和控制性能的關(guān)鍵。RESOLUTE光柵的工作速度高達(dá)100 m/s，分辨率可達(dá)1 nm，周期誤差低至±40 nm。
 

總結(jié)

太陽能在未來數(shù)十年內(nèi)很可能成為人類最主要的電力來源，其發(fā)電方式可分為集中式和分布式，后者如屋頂安裝的太陽能電池板（圖6）。在蓬勃發(fā)展的背景下，光伏產(chǎn)業(yè)鏈的參與者擁有著諸多商機(jī)。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)可應(yīng)用到光伏電池制造流程的所有階段，對于高精度絲網(wǎng)印刷工藝而言尤為重要。雷尼紹在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)以及種類豐富的光柵產(chǎn)品系列可為OEM廠商與最終用戶提供最前沿的測量解決方案，滿足他們的運(yùn)動(dòng)控制需求。