光伏玻璃絲網(wǎng)印刷技術(shù)要點

胡 壯

(中建材(宜興)新能源有限公司，宜興 214200)

隨著傳統(tǒng)化石能源的減少和污染的加重，各國開始大力發(fā)展光伏發(fā)電。如《2030年建材工業(yè)“創(chuàng)新提升、超越引領(lǐng)”發(fā)展戰(zhàn)略》強調(diào)“全面掌握太陽能光熱發(fā)電玻璃、超薄基板玻璃等新型、特種功能玻璃先進生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量達到國際先進水平與領(lǐng)先水平”[1]。在光伏組件封裝用的背板材料中，由于玻璃相比其它高分子背板材料具有生命周期更長、功率衰減率低、水蒸氣透過率接近零、耐磨性超好、PID衰減可能性小等優(yōu)點[2]，雙玻組件得到越來越廣泛的應(yīng)用。在組件的背板玻璃上印上一個網(wǎng)格狀的高反射白色釉層(反射率超過80%)可以使電池組件的功率提高2%。因此絲網(wǎng)印刷受到各光伏玻璃廠的廣泛關(guān)注。絲網(wǎng)印刷工藝對于光伏玻璃背板產(chǎn)質(zhì)量影響較大，故研究光伏背板玻璃絲網(wǎng)印刷工藝具有非常重要的意義。

絲網(wǎng)印刷是指用絲網(wǎng)作為版基，并通過感光制版方法，制成帶有圖案的絲印網(wǎng)版。利用網(wǎng)版圖案部分網(wǎng)孔可透過釉料，非圖案部分網(wǎng)孔不能透過油墨的基本原理進行印刷。印刷時在網(wǎng)版的一端倒入釉料，用刮板對絲網(wǎng)印版上的釉料部位施加一定壓力，同時朝絲網(wǎng)印版另一端勻速移動，油墨在移動中被刮板從圖文部分的網(wǎng)孔中擠壓到玻璃上。

1 工藝技術(shù)要點

1.1 油墨

太陽能玻璃由于安裝在室外，長期受到自然界的侵蝕，因此要求油墨附著力強、耐腐蝕、耐磨刷。必須使用高溫無機鋼化油墨，絲印后進行鋼化。通過鋼化爐的高溫烘烤使顏料和玻璃體結(jié)合在一起，油墨固結(jié)在玻璃表面，從而達到要求。

將釉料按照一定的比例進行稀釋，稀釋劑使用量一般是1%～3%(稀釋劑使用量過少則油墨過于粘稠，會造成堵網(wǎng)，使玻璃出現(xiàn)針孔類缺陷；稀釋劑過多則油墨流動性增強，會造成溢釉等缺陷。具體添加量還與環(huán)境溫濕度、與玻璃接觸面的粗糙度、油墨的固含量等相關(guān))。用攪拌機攪拌40 min(攪拌時間過短則油墨不容易攪勻，時間過長浪費時間且使得油墨溫度升高)，測量釉料的粘度。攪拌好的釉料靜置5 min后方可上機生產(chǎn)(剛攪拌好的油墨溫度較高，直接使用容易溢釉)；粘度測量溫度20～25 ℃，濕度40%～60%，油墨黏度應(yīng)控制在(180±20)Pa·s。攪拌好的油墨可以利用網(wǎng)版同目數(shù)的網(wǎng)紗(一般使用制作網(wǎng)版時所剩余的邊角料)進行過濾，除去油墨中的雜質(zhì)，避免出現(xiàn)針孔、扎破網(wǎng)版、損壞刮刀等問題。

1.2 溫濕度

絲印車間的溫度、濕度一定要控制好，溫度一般控制在(20±5)℃，濕度控制在45%～60%。溫度過高濕度過低在印刷的過程中，伴隨著溶劑的揮發(fā)，油墨的黏度逐漸變大，干燥速度加快，造成油墨干皮結(jié)網(wǎng)，堵塞網(wǎng)版，印品印跡缺墨或出現(xiàn)網(wǎng)紋及鋸齒狀現(xiàn)象。溫度過低濕度過高在印刷的過程中，油墨的黏度逐漸變小，流動速度加快，印品出現(xiàn)溢釉現(xiàn)象。天氣溫度高、濕度不夠的時候可往地面多灑水、勤拖地、多加幾臺加濕器的方式來增加濕度。

1.3 刮刀

刮板也叫刮刀、刮膠。在絲網(wǎng)印刷中，發(fā)揮根本作用的有兩個部分：一是絲網(wǎng)，作用是承載網(wǎng)版圖像，調(diào)節(jié)油墨流和油墨附著；二是刮板，起著使印料通過網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到玻璃上的作用。由于太陽能壓延玻璃是硬質(zhì)物體，且其表面粗糙，平整度較差，我司選用的是邵氏硬度75度的聚氨酯刮板。

新購來的刮板刃口平直，可直接使用，但網(wǎng)版使用壽命會縮短。為了使網(wǎng)版壽命更長可以用砂紙打磨刃口，使刃口帶點弧度。另外刮板使用一段時間后會有磨損可以用磨刀機進行打磨，并在過程中進行加水冷卻。一般可以打磨4次，打磨刮板有利于節(jié)約生產(chǎn)成本。

印刷壓力是刮板在刮釉方向移動時作用于網(wǎng)版上的壓力，也是由于刮板的形狀、網(wǎng)版的張力、刮板的彎曲程度而產(chǎn)生的作用在刮板刃口的力。由于刮板的彎曲，刮板施于網(wǎng)版上的力與刮板移動方向上的力構(gòu)成印刷壓力，它決定印刷質(zhì)量。

在一定的印刷條件下，正確掌握印刷壓力，對正確實施印刷，保證印刷產(chǎn)品的質(zhì)量是非常重要的。因為絲印網(wǎng)版只有在刮板的一定壓力才能與玻璃表面接觸，且呈線接觸。如果印刷壓力小，網(wǎng)版就接觸不到玻璃表面，就無法進行印刷；而印刷壓力過大，會出現(xiàn)網(wǎng)點擴大、圖像模糊、刮板膠刮變形過度的情況，影響印刷質(zhì)量，也會加快膠刮、網(wǎng)版的磨損，降低其使用壽命，導致絲網(wǎng)印版松弛、印刷圖案變形。因此，控制刮板壓力是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。

刮板的刮印速率與印刷效果有很大關(guān)系。板在刮印時使油墨均勻位移并保證整個圖文部分均勻地通過油墨。所以，刮印速率對油墨的轉(zhuǎn)移量以及對油墨的轉(zhuǎn)移均勻程度都有一定的影響，因而對印刷質(zhì)量也會產(chǎn)生很大影響。刮板要盡量保持勻速移動，如果刮板移動速度不均勻，忽快忽慢，承印物上就會產(chǎn)生墨杠。如果在刮印時雖然速率均勻，但移動速度太慢，圖文邊緣就會油墨滲透，致使圖文擴大。反之，如果速度過快，會出現(xiàn)圖文部分墨量不足，墨色太淡，所以在印刷時，特別是手工印刷時，要通過實驗確定合適的刮印速率[3]。

1.4 網(wǎng)版

絲網(wǎng)目數(shù)是指一定長度內(nèi)絲網(wǎng)網(wǎng)孔的個數(shù)。目數(shù)可以說明絲網(wǎng)之間的疏密程度，目數(shù)越高，絲網(wǎng)越密，網(wǎng)孔越小。絲網(wǎng)越小，油墨通過性差，容易造成針孔、印不透等問題；網(wǎng)孔越大，油墨通過性越好，容易出現(xiàn)溢釉現(xiàn)象。根據(jù)使用的油墨結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗，一般選用120～150目網(wǎng)紗。

網(wǎng)框應(yīng)選擇操作輕便、強度高、不生銹、不易變形、便于加工的鋁質(zhì)網(wǎng)框，盡量避免選擇易變形的木框，笨重的鋼框。

網(wǎng)版張力是影響絲印精度的重要因素之一，繃網(wǎng)張力越大，易撕破絲網(wǎng)，張力過小，網(wǎng)版離網(wǎng)困難，印刷出來的玻璃會有重影。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗不斷調(diào)試，中建材(宜興)新能源有限公司網(wǎng)版張力大小一般為18～20 N(使用張力計進行測定)。

如果繃網(wǎng)時采取一次拉網(wǎng)的方法，時間長后網(wǎng)版會變松或越用越松，存在著張力下降的現(xiàn)象，嚴重影響網(wǎng)版的使用。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因很多，其中兩點與繃網(wǎng)有關(guān)，即網(wǎng)框變形和絲網(wǎng)的張力松弛。為了減小繃網(wǎng)后的張力衰減，中建材(宜興)新能源有限公司采取了“持續(xù)拉網(wǎng)”和“反復拉緊”的繃網(wǎng)方法(四次拉網(wǎng)),使一部分張力松弛于固網(wǎng)前完成，前三次均在張力達到試驗要求后，靜置20 min，最后一次張力達到要求后刷膠水，將網(wǎng)紗粘在網(wǎng)框上面。其次繃網(wǎng)時應(yīng)選擇斜交繃網(wǎng)，斜交繃網(wǎng)后網(wǎng)版線條清晰無鋸齒，不足之處是絲網(wǎng)浪費較大。

1.5 網(wǎng)距

網(wǎng)距是絲印網(wǎng)版與承載物(玻璃基片)之間的距離。網(wǎng)距在印刷過程中主要有兩大作用，即調(diào)整絲網(wǎng)的張力和拉伸率以及保證釉料的轉(zhuǎn)移效率。網(wǎng)距的設(shè)定必須適中。有時為了彌補網(wǎng)版張力的不足，會采用增加網(wǎng)距的方法。由于網(wǎng)距的增加只有較大的刮印壓力才能使網(wǎng)版與玻璃基片接觸。刮壓過大又導致了絲網(wǎng)的磨損嚴重，從而影響網(wǎng)版的使用壽命，這種情況對于大批量的生產(chǎn)訂單表現(xiàn)得尤為嚴重。如果網(wǎng)距過小，絲網(wǎng)沒有足夠的張力回彈，使網(wǎng)版與釉料的分離、釉料的轉(zhuǎn)移效率、圖案清晰度等受到影響。網(wǎng)距一般控制在8～11 mm之間，有時可以微調(diào)網(wǎng)距印刷尺寸，根據(jù)相關(guān)測試，網(wǎng)版抬高0.5 mm,印刷尺寸會小0.2～0.3 mm。

光伏玻璃絲網(wǎng)印刷沒有固定的工藝，實際操作中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況來進行調(diào)節(jié)，如粗糙度大的玻璃刮刀壓力應(yīng)變小，稀釋劑應(yīng)少加，工藝最終應(yīng)該以產(chǎn)品的性能來進行檢驗。

2 結(jié) 論

根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗，介紹光伏玻璃絲網(wǎng)印刷過程中的技術(shù)要點，只有嚴格對以上工藝方法中的技術(shù)要點進行有效的過程控制，才能最大限度地提高絲網(wǎng)印刷的效率和良率，從而降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。