鉅大LARGE | 點擊量:2391次 | 2019年11月12日
太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題
生產(chǎn)環(huán)境中經(jīng)常和重復出現(xiàn)的污染嚴重影響生產(chǎn)效益,在每個可能出現(xiàn)材料表面污染的工序使用接觸式清潔機,可以顯著提高生產(chǎn)效益和太陽能電池的功效。
當今光伏電池生產(chǎn)廠都面對不斷提高生產(chǎn)效益、改善其產(chǎn)品工作效率的壓力,另外原材料價格的劇烈變化也使其勢在必行。影響生產(chǎn)效益和產(chǎn)品功效提高主要問題之一是生產(chǎn)環(huán)境中經(jīng)常和重復出現(xiàn)的污染,如果在涂布、印刷或層壓工序前材料表面有污染,生產(chǎn)效益將會被嚴重影響。
本文將注重污染的影響;污染的主要來源及其可能引發(fā)的問題;并提出減小污染問題的可行性解決方案。
污染如何影響太陽能模塊的生產(chǎn),取決于于生產(chǎn)哪一種太陽能模塊。模塊的生產(chǎn)有三種:
第一代太陽能電池–硅片:塵埃和污染物會影響絲網(wǎng)印刷過程,引發(fā)許多問題如‘立碑現(xiàn)象’、開路和短路等。當錫焊接點中的污染物揮發(fā)和快速膨脹時,將導致漏焊和干焊。隨后太陽能電池被封裝在EVA薄膜中,如果薄膜和電池之間有灰塵或污染顆粒,因為遮擋陽光,最終產(chǎn)品的工作效率會降低。即使是肉眼看不見的微小污染顆粒,因為會有‘帳篷效應’將在復壓的表面出現(xiàn)‘魚眼’,從而產(chǎn)生視覺上的次品。這些都是制造廠要盡量避免的。
第二代太陽能電池–真空合金:它更加高效,但是在進入沉積工序前基片的表面必須保證是非常清結的。如果在連線電路中有污染顆粒,會出現(xiàn)和第一代工藝一樣的問題,例如‘魚眼’和‘立碑’等。同樣,如果要達到最佳的電池工作效率,在封裝階段中玻璃或薄膜表面必須被清潔。
第三代太陽能電池利用與電子行業(yè)類似的絲網(wǎng)印刷技術。通常這類電池沒有第一代和第二代高效,所以因為污染物而降低其效率的問題顯得更加嚴重?;湍0姹仨氃诿總€印刷步驟之前被徹底的清潔。一般用于絲網(wǎng)印刷的基片是塑料材料或金屬箔片,這些進入涂布或沉積前的基片從制造廠直接到達,通常都會帶有污染殘留物。例如,塑料薄膜一般會根據(jù)客戶要求被裁切成不同的尺寸,碎屑很可能殘留在材料的表面,靜電吸引塵埃也是一個嚴重的問題。
污染不僅僅是在生產(chǎn)過程中引起問題。如果污染物是導電材料,會造成成品腐蝕,很可能只有在產(chǎn)品的后期,當存放在庫房的時候才會被發(fā)現(xiàn)。
那么生產(chǎn)過程中的污染源來自哪里呢?
大量潛在的污染源包括人類的毛發(fā)、織物纖維、脫落表皮(空氣塵埃的主要來源之一)、天花板、地面、包裝和支架,甚至稱作‘無脫落纖維’的含有酒精類物質的清潔布也會成為一種污染源?!疅o脫落纖維’意味著織物沒有表面脫落的纖維,但是當用其擦電池基片或模版組件時,纖維很可能脫落并殘留在被清潔物表面上。靜電是引發(fā)污染的另一個主要原因。一般電池板是由絕緣材料構成,易含有靜電電荷。因此,松散的顆粒會立刻被電池板表面吸引。運輸、去包裝或用抹布清潔電池板都會產(chǎn)生靜電。特別在印刷、涂布或壓層等需要進行表面處理的工序時,清潔的基片對產(chǎn)品質量、減少浪費和停機時間,直至提高生產(chǎn)效率和企業(yè)利潤都是至關重要的。
所以怎樣做才能最小化因為污染而對太陽能電池產(chǎn)生的影響呢?如何才能與污染和靜電,還有它們對生產(chǎn)的影響作斗爭呢?當前有兩種表面除塵、除靜電的方法:非接觸式和接觸式除塵。
非接觸式除塵是指清潔設備不直接與被清潔的材料表面接觸,例如吸塵、吹塵或超聲波。結合除靜電棒和吸塵直接與卷材機械性接觸以達到除塵效果。如果是吸塵系統(tǒng),在整個表面的吸塵力必須平均分布。如果連接被清潔物和吸塵機的密封不嚴,清潔操作的有效性會降低。正確的位置和設置是至關重要的,同樣速度、寬度和被清潔材料的類型也要和吸塵輸出匹配。缺點是工作環(huán)境周圍的污染殘余會在吸塵設備除塵過程中被激活。同樣,如果是吹塵的方式,同樣要保證材料表面的吹塵空氣力要一致,另外,被吹氣的污染顆?;驂m埃很可能散落在生產(chǎn)線的其它地方,或者被材料表面的靜電二次俘獲。非接觸式除塵方法在清除中等程度的污染上(污染物大約25微米)是相對成功的。然而,當今太陽能電池制造和使用者對質量的要求不斷提高,因為其很難有效突破被清潔材料的表面空氣層,只能清除大概25微米的污染物,這樣的清潔表現(xiàn)顯然是不夠的。移動中的卷材或片材會形成一個空氣層,如果要達到高效清潔的效果,一定要突破這個空氣層。有些人認為,高壓的空氣一定會突破這層,然后吹掉表面上的顆粒。但在現(xiàn)實中這個應用不起作用。因為污染源散布在空氣中,然后在清潔后的材料的另一點停留。所以,傳統(tǒng)的非接觸式清潔機如超聲波或氣流型,因其不能突破被清潔材料的表面空氣層所俘獲的污染顆粒,所以不是最有效的方式。
另一種選擇是利用已經(jīng)被半導體行業(yè)所證實的技術——接觸式清潔技術。接觸式除塵技術始于70年代末80年代初,英國的Teknek研發(fā)并制造了世界上第一臺接觸式清潔機。接觸式清潔通常利用清潔滾輪與被清潔物表面的物理接觸達到清潔、除塵的目的。接觸式清潔輥是聚合物覆蓋的膠輥,提供一種高效的卷材和單張清潔方式。當清潔輥與基片表面污染物有物理接觸時,污染物轉移到清潔輥表面。這是夾壓式的方法,清潔輥同時擠壓基材表面的空氣層。結果能夠在高速的情況下高效(96%以上)清除微小的污染物(通常小于10微米)。它不像毛刷式或機械刷的清潔系統(tǒng)會劃傷敏感材料表面(如薄膜),橡膠滾輪不會損壞電池板的表面。利用接觸式清潔設備能夠清除硅片、玻璃或EVA薄膜等基材表面的小到1位微米的松動污染顆粒,而不損傷基材表面。隨后被清除的污染顆粒轉移到粘塵紙卷進一步分析和銷毀。在清潔過程后,清潔過的電池板立刻通過靜電消除單元去處靜電,防止吸引顆粒引起再次污染。
在每個可能出現(xiàn)材料表面污染的工序使用接觸式清潔機,可以顯著提高生產(chǎn)效益和太陽能電池的功效。接觸式清潔已經(jīng)被證實是最高效的表面除塵、清潔方式。
結論
隨著原材料價格的不斷提高,太陽能電池生產(chǎn)廠必須要找到適合自己的提高生產(chǎn)效益和減少浪費的方法。污染物對生產(chǎn)效率和太陽能電池本身的效率都有重要的影響。接觸式清潔技術為提高生產(chǎn)和電池的效率提供了一個最佳的可選解決方案。
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