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Rheologische Charakterisierung von Modellpasten einer Siebdruckpaste für den Feinliniendruck

Rheologische Charakterisierung von Modellpasten einer Siebdruckpaste für den Feinliniendruck
type:Bachelorarbeit
time:ab sofort
tutor:

Dipl.-Ing. Ceren Yüce

Aufgabenstellung der Bachelorarbeit

Die Aufbringung von feinlinigen Metallkontakten mittels Siebdruckverfahren ist ein sehr wichtiger Schritt bei der Herstellung von Photovoltaikzellen. Durch die Reduktion der Frontkontakt-Linienbreite und des Silberver-brauchs soll ein ertragsstarkes, multikristallines Qualitätsmodul für niedrigste Stromgestehungskosten entwi-ckelt werden. Abhängig von der Zusammensetzung kann das Fließverhalten der eingesetzten Silberpasten sig-nifikant variieren. Die Anwendbarkeit im etablierten Siebdruckverfahren sowie die resultierenden Geometrien der Frontkontakte und somit auch die Leistungskennwerte der Zelle können dadurch maßgeblich beeinflusst werden. Daher sind aussagekräftige rheologische Kenngrößen für einen stabilen Druckprozess mit den ge-wünschten Produkteigenschaften zu ermitteln und die Pastenrezeptur ist entsprechend anzupassen. Die Anfor-derungen an das Material ergeben sich aus einer guten Durchströmung und Ablösung von der Siebdruckschab-lone sowie einer ausreichend schnellen Strukturerholung und Ausbildung einer Fließgrenze, die ein Spreiten der gedruckten Leiterbahnen verhindert. Zusammenfassend stellt der Siebdruckvorgang eine Vielzahl an Her-ausforderungen an die Rheologie der Pasten. Eine grundlegende Untersuchung der Fließeigenschaften ist ent-scheidend für den Fortschritt des Feinliniendrucks mittels Siebdruckverfahren und ermöglicht Korrelationen zwi-schen Rheologie und Produkteigenschaften aufzuzeigen.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollen Modellpasten hergestellt von Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG mit Hilfe verschiedener rheologischer Messtechniken bei der Prozesstemperatur 23°C charakterisiert und mit den Ergebnissen für entsprechende Vehikel (d.h. kontinuierliche Phasen), die in vorherigen Arbeiten ermittelt wurden, verglichen werden. Hierbei wird der Silberpartikelgehalt konstant gehalten während die Anteile von Ethylcellulose und Thixotropiermittel in den Vehikeln variiert werden, um deren Einfluss auf das Fließverhalten zu verstehen. Diese Daten werden verglichen, um Grundlagen für eine zielgerichtete Rezepturoptimierung zu schaffen. Eine umfassende Untersuchung der Fließeigenschaften erfordert den Einsatz verschiedenster Mess-geräte und Messmethoden. Hierbei müssen Phänomene wie Wandgleiten, Pfropfenströmung und Pastenaus-tritt aus dem Messspalt beachtet werden und geeignete Messbedingungen für eine aussagekräftige Charakte-risierung erarbeitet werden. Die Beobachtung des Messspalts mithilfe eines Endoskops und die Wahl einer geeigneten Plattenrauhigkeit sind hierbei unerlässlich. Die Messbedingungen müssen für die jeweiligen Modell-pasten spezifisch angepasst werden.

1. Rheologische Charakterisierung der Modellpasten, u.a. durch

  • a. Rotationsrheometrie
  • b. Schwingungsrheologie
  • c. Kapillarrheometrie
  • d. Dehnrheologie

2. Vollständige wissenschaftliche Dokumentation mit abschließendem Vortrag