在德国光伏研究中心，替代电池丝网印刷的工作，尤其是替代印刷工艺的可行性研究大约在十年前就开始了。在不断进步的基础上，Rock-Star和现在的Rock-It项目诞生了，它们将旋转和柔版印刷引入光伏电池。
新方法
丝网印刷，即用刮刀将银浆通过精细的丝网压到光伏电池上，其持久性或许与它的简单性有关。能够提供越来越细的线条，并处理一系列高度优化的浆料。对于稳定的标准和高效电池结构，丝网印刷已经能够满足光伏制造商的需求，同时在更精细和光学形状的导电线的基础上继续实现成本的降低。
然而，金属化在提高产量方面受到了一些限制。产量似乎已经达到了每小时4000个单元的上限。弗劳恩霍夫太阳能研究所ISE印刷组组长Andreas Lorenz表示，一般的工艺要求，如必须有水浸和印刷步骤，使得进一步大幅减少平板丝网印刷工艺的周期时间成为挑战。Lorenz在其博士论文中评估了旋转印刷方法的适用性。
“旋转印刷方法具有连续金属化过程的巨大优势，有可能大大减少每个单元的有效周期时间。如果能够开发出精确输送硅片的完整解决方案的话，旋转印刷有可能进一步提高印刷速度，从而在产量方面实现真正的‘革命’。”Lorenz说。
该研发和示范工具是Rock-Star项目的成果，于7月首次亮相。Photos: Fraunhofer ISE
Rock-Star项目
为了实现去瓶颈过程所需的步骤变化，弗劳恩霍夫团队与Asys、Gallus Ferd. Rüesch等行业伙伴以及Conti-Tech弹性体涂料公司共同开发了生产设备和印刷部件，以便能够将旋转和柔版印刷应用于太阳能电池。
Lorenz指出，特别是旋转工艺，是光伏电池板制备“真正的革命”。其原理是基于穿梭给料和连续旋转结合——允许电池在圆柱形印刷形式下连续通过。银浆——稍加修改的商业平板丝网印刷浆，被压过旋转的圆柱形丝网。
Rock-Star工具是在7月份的一次在线活动中亮相的。它在联机配置中可以达到每小时8000片的产量。P型PERC电池的正面和背面都已经金属化，虽然背面金属化的质量与新工具上的平板印刷相同，但超细线正面金属化的优化仍在开发中。目前，旋转工艺可以实现40微米的线条厚度，但需要通过与浆料供应商的进一步合作来实现更精细的线条。
“在目前的状态下，机器的印刷速度能够实现现代平板丝网印刷线的双线吞吐量，”Lorenz说，“我们还在测试。在生产环境中实现这样的印刷速度无疑是极具挑战的，我们认为有必要为晶圆处理和过程控制实施适当的解决方案。”
旋转丝网印刷原理图
“这是一个研发工具……但工业客户对它有相当大的兴趣。”——Matthias Drews, Asys
Rock-Star设备合作伙伴Asys设计并建造了这个演示工具。它配备了安装轮转和柔版印刷工艺的能力，以及用于精确对位的不同摄像技术。
旋转印刷是一个连续的过程，可以极大地提高产量。
市场影响
Drews承认，目前的研发工具并不便宜，但随着技术的成熟，成本将会下降。随着光伏电池制造成本的逐步降低，加工时间减半，从1秒到0.5秒，将会对制造商产生吸引力。
“与我们看到的其他制造商使用的产品相比，这可能是他们声称产量的两倍，”Exawatt公司的Barrows说，“Longi和Jolywood在2019年提交的文件表明，他们使用的机器实现了每小时3500个单元，这表明有可能获得显著的产量提升。如果该工具以同样的价格和吞吐量出现，那么你可以相信它带来的成效。”
Rock-Star的后续项目Rock-It目前正在进行中，由德国联邦教育和研究部(BMBF)“光伏研发”计划资助。该项目将于2022年2月结束，弗劳恩霍夫的Lorenz说，在此之后，新解决方案的工业实施将很可能成为重点。
该技术通常不局限于某种晶圆尺寸。最高为M12的晶圆格式可以在一个改良的生产平台上进行加工。
