红外探测器框架涂胶工艺具有胶粘剂种类多、涂胶精度要求高等特点，难以同时兼顾工艺效率和工艺效果。为了探索较优的涂胶工艺，基于一种框架，对比分析了手工涂胶和丝网印刷两种涂胶工艺对框架芯片粘接工艺效果的影响。结果表明，丝网印刷涂胶和手工涂胶工艺均能满足胶粘剂正常固化、耐受100次温度冲击、电路片四周溢胶均匀的基本要求。当丝印网版为集中穿孔模式时，丝网印刷涂胶工艺下的胶层气泡率小于1%，是手工涂胶工艺的009倍。使用不同的胶粘剂时，手工涂胶工艺效果不受胶粘剂的填充物直径变化的影响，而丝网印刷更适合含有小直径填充物的胶粘剂。最后，根据网版设计的迭代数据，提出了漏印面积的经验计算公式，为精确、快速的网版设计提供了支持。
红外探测器 涂胶工艺 丝网印刷 手工涂胶 infrared detector gluing process silk printing manual gluing
中国建材国际工程集团有限公司, 上海 200063
用于光伏背板玻璃丝网印刷的设备是由汽车玻璃丝网印刷设备改进而来的, 虽然能满足基本需求, 但是存在生产效率低、易糊版、网版清洁困难等问题。提出一种圆筒网版丝印机, 采用圆筒形网版机构做圆周运动, 同时玻璃做直线运动, 油刀和刮刀机构配合将油墨印刷到玻璃上表面, 吸盘组件再将背板玻璃送至检验输送段。圆筒形网版机设置两套并行, 可实现不停机换网版、自动清洁网版等功能, 避免了传统丝印每次换网版后的间歇操作。
光伏背板玻璃 丝网印刷 圆筒形网版 photovoltaic backplane glass screen printing cylindrical screen
1 青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司, 西宁 810000
2 青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司, 西安 710010
为提升n型叉指背接触(IBC)太阳电池的光电转换效率, 采用丝网印刷硼浆和高温扩散的方式形成选择性发射极结构, 研究了硼扩散和硼浆印刷工艺对电池发射极钝化性能和接触性能的影响。实验结果表明, 在硼扩散沉积时间和退火时间一定的条件下, 硼扩散通源(BBr3)流量为100 mL/min, 沉积温度为830 ℃, 退火温度为920 ℃时, 发射极轻掺杂(p+)区域的隐开路电压达到710 mV, 暗饱和电流密度为12.2 fA/cm2。发射极局部印刷硼浆湿重为220 mg时, 经过高温硼扩散退火, 重掺杂(p++)区域的隐开路电压保持在683 mV左右, 该区域方块电阻仅46 Ω/□, 金属接触电阻为2.3 mΩ·cm2. 采用该工艺方案制备的IBC电池最高光电转换效率达到24.40%, 平均光电转换效率达到24.32%, 相比现有IBC电池转换效率提升了0.28个百分点。
IBC太阳电池 选择性发射极 硼浆 丝网印刷 硼扩散 光电转换效率 IBC solar cell selective emitter boron paste screen print boron diffusion photoelectric conversion efficiency
1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
研究一种具有良好上转换发光性能的稀土掺杂发光材料, 对于防伪技术领域具有非常重要的意义。 为了改善LiYF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体的上转换发光性能, 采用水热合成法成功制备了一系列Gd3+掺杂的LiYF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体, 并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的相纯度和晶体形貌尺寸进行表征; 在980 nm激光激发下, 通过荧光光谱测试对LiGdxY1-xF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体的上转换发光性能进行分析。 首先, 研究了LiGdxY1-xF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体的晶体结构、 尺寸、 形貌和上转换发光性能的影响。 结果显示, LiGdxY1-xF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体样品的XRD衍射峰与四方相的LiYF4标准卡(PDF#17-0874)特征峰的位置完全对应且没有其他杂峰, SEM实验结果显示晶体形貌为八面体形状, 表明成功合成了纯四方相的LiGdxY1-xF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体; 荧光光谱测试结果显示, 样品的上转换发光强度随着Gd3+掺杂比例的升高呈现出先增强后减弱的趋势, 并且在Gd3+掺杂浓度为30 mol%时达到最强。 其次, 进一步研究了Gd3+掺杂浓度30 mol%样品的上转换发光性能与激发功率之间的关系, 激发功率为0.5~1.5 W。 LiGd0.3Y0.49F4∶Yb3+/Ho3+微米晶体的红色和绿色上转换发光强度之比(R/G)随着激发功率的增加只发生大约12%的变化, 样品的上转换发光并没有因为激发功率的增加而发生明显的变色, 仍然可以发出稳定明亮的绿色光。 这一现象表明, Gd3+的掺入很好地改善了样品的上转换发光性能, 这种稳定高效的发光性能保证了其良好的防伪性能。 最后, 将Gd3+掺杂浓度为30 mol%的LiYF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体粉末与丝网金属油墨按照一定比例混合制成丝网防伪油墨, 通过丝网印刷技术在玻璃基底上印制了“西安”字样的防伪标识图案, 经过干燥处理后在980 nm激光的激发下, 发出明亮且稳定的绿色可见光, 制成的防伪标识图案具有发光强度高、 易于识别、 不易脱落的特点, 可被广泛应用于防伪领域。
上转换发光 微米晶体 水热合成法 防伪识别 丝网印刷 Up-conversion luminescence Li(GdxY1-x)0.79F4∶Yb0.2/Ho0.01 Micron crystals Hydrothermal synthesis method Anti-counterfeiting identification Screen printing Li(GdxY1-x)0.79F4∶Yb0.2/Ho0.01 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3581
武汉理工大学, 硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
荧光玻璃(PiG)作为荧光转换材料广泛应用于发光二极管(LED)器件封装。然而, 使用单一折射率结构的荧光玻璃与封装材料和空气界面间的折射率跨度大, 光在界面间传递时会产生很大的损耗。另外, 荧光玻璃的烧结温度普遍较高, 会降低荧光粉的光转换效率。针对上述问题, 制备出梯度折射率结构且能够和黄色荧光粉折射率相匹配的无铅硼锌硅基质玻璃; 结合多层丝网印刷和低温烧结工艺, 制备得到梯度折射率结构的B2O3-ZnO-SiO2系荧光玻璃, 将其用于LED封装, 可提高LED器件的光学性能。
荧光玻璃 多层丝网印刷 梯度折射率 低温共烧 光学性能 fluorescent glass multi-layer screen printing gradient refractive index low temperature co-firing optical properties
1 北京印刷学院基础教育学院, 北京 102600
2 2. College of Letters and Science, Department of Physics, University of California, Santa Barbara 93106, USA
染料敏化太阳能电池(DSSC)是太阳能电池研究的热点领域之一, 使用丝网印刷技术制备以纳米晶多孔TiO2薄膜为光阳极的DSSC具有低成本、 简单的制备工艺和高的光电转换效率(PCE)的特点, 这类太阳能电池受到人们广泛关注。 为了提高这类太阳能电池的光电转换效率, 通过采用不同网目相同印刷胶体制备了太阳能电池的光阳极优化印刷工艺十分重要, 采用不同网目的方法研究印刷工艺对太阳能电池光伏性能的影响是十分有效的。 用溶胶-凝胶法制备了TiO2胶体, 通过扫描电镜看出TiO2薄膜具有多孔结构, 其高比表面积有利于薄膜对染料分子的吸附, 也有利于提高电池对太阳光的吸收率。 经过高温烧结后丝网印刷的TiO2薄膜展现了明显的锐钛矿结构较窄衍射峰, 意味着TiO2颗粒已经完全晶化且粒径增加。 制备目数从100增到300导致网孔直径减少而薄膜变得更加致密, 使得TiO2薄膜的XRD衍射峰逐渐增强, 而从300目增到400目时由于网孔过小导致TiO2胶体通过网孔数量变小使得衍射峰强度下降。 用不同网目印刷了单层TiO2光阳极研究DSSCs光伏性能的变化情况, 发现制备目数是200目和300目印刷太阳能电池的性能较好, 而400网目印刷太阳能电池的性能最差, 这与XRD观察的结果一致。 再分别采用网目为100目、 200目、 300目和400目的印网将胶体印刷成了多层TiO2薄膜, 以此为基础组装DSSC。 实验结果表明: 通过不同组合网目的丝网印刷制备TiO2薄膜, 组装后的染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到了显著提升, 其中以300目+200目+100目三层叠印时得到的优化光阳极的最高电池效率达到6.9%。 以丝网印刷的方法制备电极不需要进行任何化学处理, 在较高网目制备底层的情况下印刷的薄膜均匀牢固, 且电池制备的步骤简单、 重复性好, 能量转换效率较高。
丝网印刷 不同网目 多孔TiO2薄膜 Screen printing Different mesh Porous TiO2 film 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2321
1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
稀土掺杂上转换发光微纳粒子在防伪识别方面有着巨大的应用前景。 首先采用水热合成法制备了NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子, 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的尺寸、 形貌和结晶度等方面进行了研究, 同时使用980 nm的泵浦源对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的发光性能进行了分析; 其次将NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子与酒精按一定比例混合制成丝网印刷剂, 结合网络定制的丝网模版在纸上印制了不同字样的防伪图案, 风干后将字样暴露在980 nm的激光辐照下, 并使用相机对其进行成像研究; 最后将印制的字样分成两部分, 一部分保存在室内25 ℃恒温环境下, 另外一部分保存在冬季一月份室外自然环境下, 保存地点均为西安市, 一周后对不同环境下的字样再次使用完全相同的实验仪器进行成像测试。 实验及测试结果显示, NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子与NaYF4标准卡的衍射峰完全一致, 没有其他杂质产生; 实验合成的微纳粒子外形均为六方体, 且平均长度和横截宽度分别为209和175 nm, 微纳晶体表面光滑、 无缺陷、 未弯曲、 结晶度较高、 分散性较好, 电子衍射环与NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的312, 300和302晶面相对应; NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子受掺杂离子的影响, 在不同的能级跃迁下分别产生蓝、 绿、 黄、 红四种可见光, 通过对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子荧光光谱分析, Eu3+非对称性比率约为1, 表明磁偶极子跃迁与电偶极子跃迁相当; NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子制成的丝网印刷剂在不同环境下成像结果良好均清晰可见、 容易辨识, 但受存放环境影响, 室内成像结果与最初的成像结果相比变化不大, 室外所有成像字符受到自然环境下水汽的影响, 亮度均略有下降, 但仍能识别。 成像结果表明, 所制备的NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子在防伪识别方面具有稳定性、 可靠性等特点, 但仍受到影响程度可控的自然环境因素影响。 综合来看, 其在防伪识别方面有着很大的应用前景。
上转换发光 水热合成法 防伪识别 丝网印刷 微纳粒子 Upconversion luminescence Hydrothermal synthesis Anti-counterfeiting identification Screen printing Micro-nano particles 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1525
南京航空航天大学 材料科学与技术学院, 江苏省能量转化材料与技术重点实验室, 南京 211106
正面金属化是制备单晶硅太阳电池中的重要工艺步骤，栅线质量对电池的电学性能起着关键的作用。通过探究不同栅线处理工艺对栅线宽度的影响，发现烧结过程中栅线会向两侧崩塌，从而增加电极的遮光率，结合表征手段对这一过程进行了分析和机理阐释。在对浆料类型、网版开口宽度、网版图案以及烧结峰值温度的研究中，发现浆料中的有机物含量会影响栅线在烧结过程中的稳定性，而合适的网版开口及图案设计能降低遮光面积和栅线高度起伏，从而显著提升电池的电学性能，制得了最高转换效率为22.54%的单晶硅PERC电池。可以预见，通过优选浆料和网版，可以进一步改善单晶PERC电池的电学性能，获得更高的光电转换效率。
晶硅太阳电池 丝网印刷 烧结 遮光率 电池效率 silicon solar cell screen printing sintering shading coefficient efficiency
福州大学 物理与信息工程学院, 福建 福州 350108
量子点材料因具有发光波长可调, 色度纯, 量子效率高等优异特性而受到广泛关注, 在光致发光高色彩显示方面有着巨大的应用潜力。本文综述了量子点背光技术的研究进展, 主要对比了QDs On-Chip、QDs On-Surface及QDs On-Edge 3种量子点背光主流技术的基本原理及结构, 并分析了它们在液晶显示领域的应用, 未来前景及面临的挑战; 然后介绍了几种新型的量子点背光技术, 并对两种量子点背光新技术进行重点说明: 一种是采用低温注塑成型工艺将量子点与高分子材料均匀混合为一体, 用于制备直下式背光的量子点体散射型结构扩散板; 另一种新技术是采用丝网印刷或喷墨打印工艺将量子点转印至导光板表面, 形成应用于侧入式背光的量子点网点微结构导光板。这两种背光都具有制备工艺简单、成本低、生产效率高等特点, 对高色域液晶显示的研究及发展意义深远。
量子点背光 丝网印刷 量子点网点导光板 注塑成型 量子点体散射扩散板 高色域 quantum dot backlight screen printing quantum dots microstructure light guide plate injection molding quantum dots scattering diffusion plate high color gamut
武汉理工大学 材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070
利用丝网印刷法在聚酰亚胺基板上制备了Bi0.5Sb1.5Te3/环氧树脂柔性复合热电厚膜, 通过优化Bi0.5Sb1.5Te3粉末含量提高了其电输运性能。复合厚膜在300 K时的最优功率因子达到1.12 mW·m -1·K -2, 较前期报道的数值提高了33%。抗弯测试表明复合厚膜的电阻在弯曲半径大于20 mm时基本不变, 在弯曲半径为20 mm, 弯曲次数小于3000次时, 仅有轻微增大, 说明其在柔性热电器件领域具有应用潜力。红外热成像技术显示, 在工作电流为0.01 A到0.05 A时, 复合厚膜热电臂两端可以形成4.2 ℃到7.8 ℃的温差, 表明了其在面内制冷领域应用的可能性。
柔性热电厚膜 丝网印刷法 Bi0.5Sb1.5Te3/环氧树脂复合厚膜 电输运性能 面内制冷领域 flexible thermoelectric films screen printing Bi0.5Sb1.5Te3/epoxy composite films electrical property planar cooling field
