细线印刷趋势下的正银浆料流变性

光伏技术发展的目标之一是持续提高太阳能电池效率，降低成本。其中太阳能电池正面金属化工艺趋势的要求之一是细线印刷质量，也就是在降低栅线宽度从30μm演化至 25μm, 20μm, 15μm的同时提高栅线高宽比，以此减少电极遮光面积并降低电极线电阻，最终达到减少浆料耗量、提高电池效率的结果。

因此，只有印刷工艺，网版， 浆料三者之间的完美配合才可以促成高质量的细线印刷。正银浆料配方的调整需要考虑印刷工艺对浆料流变性的要求。

印刷过程中的浆料变化

印刷过程中刮胶在网版上以一定的角度（45-60度）将浆料以栅线平行的方向向前推进，同时对浆料施加向下压力。浆料在网孔处被刮胶挤压穿过丝网填入胶膜层的直线槽中，同时挤压到硅片表面。浆料与硅片有一定的附着力，离板时在网版（包括丝网和胶膜侧壁）发生断裂，从而沉积在硅片表面。如果按网距离1.6mm，240mm/s的印刷速度计算，在每个位置的印刷过程从填充到离板少于0.05秒。

印刷过程示意图

浆料配方设计

浆料的配方设计要考虑如何实现对网版开槽的填充，离板时的断裂，以及离板后的形态保持。

理想浆料配方设计思路之一是使浆料具备黏塑性，具体表现为使浆料具有明显的屈服应力的假塑性流体的流变性能。

浆料的不同形态

在外力超过屈服值时， 浆料呈现剪切稀化流动性。因此在刮胶作用力下，浆料实现向前翻滚移动，粘度降低而且均匀混合，再被刮胶挤压填入网版胶膜层。

在外力低于屈服值时，浆料只呈现固体的弹性形变。浆料进入网版胶膜层后外力作用消失，浆料内部颗粒及载体间作用力重新建立从而恢复部分屈服应力。浆料在硅片上只受重力和表面张力作用，足够的屈服应力使浆料失去流动性，线型得以保持。至于离板，高粘度的浆料主要是靠边界滑移效应主导。边界滑移效应是多数高固含量分散体系自身就具有的特性，载体中特殊添加剂的配合可以更加促进边界滑移效应从而获得更加规整的线性，也可以增加印重。

流变性调整要点：屈服值调整

屈服应力

正银浆料中球型银粉加玻璃粉占总重90% 以上，分散在有机载体中，是一种多相多组分的悬浮分散体系。屈服应力来源于固体颗粒之间接触堆积，颗粒与载体之间，以及有机组分之间产生的作用力如氢键，极性键，范德华力等。这些力的存在使银浆组分在静置时形成稳定的立体网络结构。这也是浆料存储时不沉降的关键。

当外力大于组分之间的作用力时，立体结构逐渐被破坏，此时浆料呈现出非牛顿流体的粘性。浆料在此状态下会被刮胶的机械力压进网孔。在屈服应力高的情况下，浆料停止运动，组分结构重排，部分屈服应力也迅速恢复到相对较高值，从而使线形容易保持。但是在屈服应力过高的情况下，虽然刮胶的机械力远高于屈服值，但浆料在刮胶前方无法形成均一的滚动。

屈服值的影响因素

浆料整体虽然呈现流动性，但局部流动性不均匀，且在流动性差的地方聚集的银粉和其他组分不易快速重新分散。这导致银浆不能均匀地填入网孔，也是断线的主要原因之一。

正银浆料球型银粉直径在1-3um，但表面形貌与表面积差异很大。在高固含量的体系中， 诸多因素会影响到屈服值的调整。例如：固体组分相互接触无法避免、表面粗糙的银粉相互接触后重新分散受到阻碍、比表面积大的银粉增加了组分间的接触面积、有机载体中氢键结构的增加等，都会显著增加体系的屈服值。

总之，高质量的印刷要求浆料中的组分可以随时重新迅速分散，相对移动阻力小，失去外力时部分屈服应力可以迅速恢复。边界滑移效应对浆料的流变测试造成干扰，尤其在高剪切率下的测量无法得到真实数据。所以，粘度触变值与线形等印刷性的关联无法准确的建立。

屈服值的测量是在极低的剪切率下完成的，且需要配合适当的测试硬件设置才可以排除边界滑移效应对其的干扰。因此，浆料的调整可以把屈服值做为参照之一，以此建立与印刷性的关联。