鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2163次 | 2019年08月07日
晶體硅太陽(yáng)電池?zé)Y(jié)溫度調(diào)節(jié)方法
對(duì)于晶體硅太陽(yáng)電池來(lái)說(shuō),燒結(jié)是最后一個(gè)工藝。燒結(jié)本身并不能提升效率,只是將電池應(yīng)該達(dá)到的效率發(fā)揮出來(lái),最終電池效率如何,要在在燒結(jié)工藝全部完成時(shí)才能體現(xiàn)出來(lái)。
下面本人將結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)發(fā)表個(gè)人對(duì)燒結(jié)的看法。
燒結(jié)曲線大家談?wù)撦^多的是陡坡式和平臺(tái)式,陡坡式曲線上升緩慢,平臺(tái)式在高溫區(qū)會(huì)突然上升,使用哪種溫度曲線,可能要結(jié)合不同的燒結(jié)爐和不同的工藝,工藝的前后匹配很重要。
燒結(jié)曲線需要借助燒結(jié)爐來(lái)完成。平臺(tái)式曲線溫度突然上升部分對(duì)快速升溫和穩(wěn)定性的要求較高,所以淺結(jié)高方阻結(jié)構(gòu)跟平臺(tái)式曲線相對(duì)比較匹配。在燒結(jié)爐硬件性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,大家普遍選擇的是陡坡式燒結(jié)曲線。一般來(lái)說(shuō),這種曲線在高溫區(qū)穩(wěn)定性好,對(duì)工藝的兼容性也很好。
二、燒結(jié)溫度的調(diào)節(jié)方法
目前的太陽(yáng)電池使用的是正背共燒工藝,正面的燒結(jié)顯得更加重要,因?yàn)殂y硅的歐姆接觸相對(duì)較難,其接觸電阻占串聯(lián)電阻份額較大,因此鋁漿、背銀的設(shè)計(jì)應(yīng)該去匹配正銀的燒結(jié)條件。
1、溫度調(diào)節(jié)的時(shí)機(jī)選擇
正常情況下,為了不輕易打破燒結(jié)爐的熱量交換,燒結(jié)溫度不應(yīng)做太大的調(diào)整。當(dāng)電池的電性能和外觀出現(xiàn)異常,這個(gè)時(shí)候才需要我們來(lái)調(diào)節(jié)燒結(jié)溫度。
如果遇到重要的工藝調(diào)整,例如擴(kuò)散方阻變化(比如高方阻),正面圖形設(shè)計(jì)更改,漿料升級(jí)和更換,突然的工藝異常,電池外觀異常等這些情況,這個(gè)時(shí)候可以對(duì)燒結(jié)溫度做一些調(diào)整。調(diào)整時(shí)首先要做的就是對(duì)測(cè)試結(jié)果的觀測(cè)和分析,先參考電性能,觀察FF和串聯(lián)電阻的變化,再觀察并聯(lián)電阻和反向電流是否異常。最后去參考外觀,比如出現(xiàn)弓片,鼓包等外觀異常。
2、燒結(jié)溫度調(diào)節(jié)對(duì)溫區(qū)的選擇
生產(chǎn)用燒結(jié)爐有9個(gè)區(qū),基本的設(shè)計(jì)分為前后兩部分。前半部分的三個(gè)區(qū)為烘干區(qū),主要完成漿料中有機(jī)物的烘干和燃燒;后半部分的6個(gè)區(qū),主要完成背場(chǎng)和正面的燒結(jié)。 背場(chǎng)的燒結(jié)主要是鋁漿到鋁金屬的轉(zhuǎn)變和硅鋁合金的形成,也可以說(shuō)是硅鋁歐姆接觸的形成。正面的燒結(jié)是銀漿到銀和玻璃料混合固體的形成。燒結(jié)的關(guān)鍵是銀硅的歐姆接觸,因?yàn)殂y的功函數(shù)較高,和鋁相比,較難以和硅形成歐姆接觸。
所以當(dāng)我們選擇溫區(qū)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的時(shí)候,可按照下列步驟:
(1)如果串聯(lián)電阻和FF出現(xiàn)異常,首先優(yōu)選調(diào)節(jié)9區(qū),8區(qū)做配合,可以理解為9區(qū)粗調(diào),8區(qū)微調(diào);
(2)如果是鋁背場(chǎng)外觀出現(xiàn)弓片、鼓包問(wèn)題,在漿料工藝條件吻合的情況下,一般峰值溫度已經(jīng)偏高,這時(shí)優(yōu)先降低8區(qū)和9區(qū)的溫度,效率明顯下降時(shí)適當(dāng)回調(diào),再結(jié)合5、6和7區(qū)配合調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)時(shí)建議一次只變動(dòng)一個(gè)溫區(qū),這樣既可以保證效率,又保證外觀正常。
3、燒結(jié)溫度升降的選擇
對(duì)于燒結(jié)溫度調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō),大家普遍關(guān)注的是實(shí)際的峰值溫度。正銀的燒結(jié)有一個(gè)最佳燒結(jié)點(diǎn),溫度過(guò)高,存在過(guò)燒;溫度太低,存在欠燒。兩種情況下都不能達(dá)到理想的燒結(jié)效果。怎么才能找到最佳燒結(jié)點(diǎn),把握好溫度的升降,是溫度調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。如何判斷升溫還是降溫主要還是根據(jù)測(cè)試的結(jié)果。電性能參數(shù)是溫度升降的一個(gè)重要依據(jù),我們可以根據(jù)電性能參數(shù)初步判斷是過(guò)燒還是欠燒。
過(guò)燒時(shí),會(huì)消耗過(guò)多銀,銀硅的混合層(銀硅并未形成合金)能起到阻擋載流子的作用,混合層會(huì)造成串聯(lián)電阻偏大;欠燒時(shí),銀漿不能充分穿透氮化硅進(jìn)入N型層,形成良好的歐姆接觸,同樣也會(huì)造成串聯(lián)電阻偏大。所以?xún)H憑串聯(lián)電阻還不能判斷出燒結(jié)的狀態(tài)。
那么我們需要結(jié)合并聯(lián)電阻或者反向電流來(lái)判斷。過(guò)燒時(shí),銀漿中的成分進(jìn)入結(jié)區(qū)的可能性大,會(huì)造成部分短路,并聯(lián)電阻會(huì)偏??;欠燒時(shí),并聯(lián)電阻和反向電流相對(duì)理想。因此,結(jié)合并聯(lián)電阻和反向電流可以幫助判斷燒結(jié)的狀態(tài)。
有時(shí)候在實(shí)際的操作過(guò)程中,僅憑這些參數(shù)的組合特征并不能顯現(xiàn)出燒結(jié)狀態(tài),我們需要用嘗試的方法來(lái)找出過(guò)燒還是欠燒的狀態(tài)。
當(dāng)我們判斷不了問(wèn)題的出現(xiàn)究竟是過(guò)燒還是欠燒時(shí),可以直接升高或者降低9區(qū)的溫度找出大致調(diào)節(jié)的方向,然后再一步步調(diào)節(jié)溫度。在調(diào)節(jié)過(guò)程中,我們可以參考背場(chǎng)外觀情況,如果背場(chǎng)邊緣開(kāi)始出現(xiàn)鼓包,說(shuō)明溫度已經(jīng)偏高,此時(shí)應(yīng)該處于過(guò)燒狀態(tài),應(yīng)該適當(dāng)降低峰值溫度接近最佳燒結(jié)點(diǎn)。
在對(duì)燒結(jié)溫度調(diào)節(jié)之前還要做的一件事情就是查看燒結(jié)爐的每個(gè)加熱燈管是不是在正常的情況下工作。觀察點(diǎn)是各溫區(qū)加熱燈管輸出功率的百分比,如果發(fā)現(xiàn)這個(gè)百分比偏大,或者是上下波動(dòng)較大,那就需要讓設(shè)備人員檢查加熱燈管的狀態(tài)。
4、溫度調(diào)節(jié)過(guò)程中異常情況處理
(1)弓片
弓片是一種常見(jiàn)的外觀異常現(xiàn)象,薄片、鋁漿和印刷濕重都可能引起弓片。當(dāng)出現(xiàn)弓片時(shí),最快捷最有效的方法的是降低燒結(jié)區(qū)的溫度。首先降低9區(qū)溫度,以防效率出現(xiàn)嚴(yán)重下滑,同時(shí)8區(qū)可以配合調(diào)節(jié),效率開(kāi)始下降時(shí)建議停止降低溫度,適當(dāng)降低6區(qū)和7區(qū)的溫度,減少硅片在577度以上的時(shí)間。但是,在保證效率的情況下,有時(shí)溫度調(diào)節(jié)不能完全保證消除弓片,只是降低其嚴(yán)重性。
(2)鼓包和鋁珠
鼓包現(xiàn)象是經(jīng)常出現(xiàn)的外觀問(wèn)題,除了漿料本身的原因之外都可以通過(guò)調(diào)節(jié)燒結(jié)區(qū)的溫度來(lái)解決。鋁珠一般都是燒結(jié)區(qū)溫度過(guò)高才會(huì)出現(xiàn),一次燒結(jié)就出現(xiàn)鋁珠很可能是過(guò)燒引起的(還有其他非燒結(jié)原因)。
由于硅片在燒結(jié)爐中是從邊緣到中間逐漸完成燒結(jié),最先出現(xiàn)鼓包和鋁珠的往往是邊緣。此時(shí)也可以判斷,溫度是過(guò)高的,采取的主要措施是直接降低燒結(jié)區(qū)的溫度。鋁珠跟鍍膜方式和履帶設(shè)計(jì)有很大關(guān)系,降低溫度可以減少鋁背場(chǎng)在高溫的時(shí)間,也就是減少了液態(tài)的時(shí)間,進(jìn)一步降低了鼓包和鋁珠出現(xiàn)的可能性。
5、溫度穩(wěn)定性的干擾因素
對(duì)于燒結(jié)來(lái)說(shuō),最理想的狀態(tài)就是溫度穩(wěn)定,片與片之間的效率波動(dòng)在很小的范圍內(nèi)。影響溫度穩(wěn)定性的因素有很多,比如CDA,有機(jī)排風(fēng),燈管狀態(tài),8和9區(qū)燈管功率設(shè)定等等。爐腔的溫度維持是靠加熱燈管供熱,而履帶、硅片、CDA、有機(jī)排風(fēng)和腔壁都是吸熱的,因此需要綜合考慮各種因素,才能維持溫度的穩(wěn)定。
(1)CDA和有機(jī)排風(fēng)
燒結(jié)爐的溫度調(diào)節(jié)功能和有機(jī)排氣功能都不能離開(kāi)CDA。對(duì)于爐腔來(lái)說(shuō),腔體的溫度維護(hù)要靠CDA來(lái)完成。對(duì)于9區(qū)來(lái)說(shuō),如果CDA流量過(guò)大,單位時(shí)間內(nèi)帶走熱量就越多,燒結(jié)爐溫控系統(tǒng)就要靠加大功率來(lái)維持熱量損失,這就增加了溫度的不穩(wěn)定性。因此,當(dāng)溫度不穩(wěn)定時(shí),要特別注意觀察上下功率的波動(dòng)情況,必要時(shí)適當(dāng)對(duì)功率做出調(diào)整。
(2)上下燈管功率設(shè)置
由于大家對(duì)溫度的調(diào)節(jié)過(guò)度關(guān)注,而使得對(duì)功率的調(diào)節(jié)較少。其實(shí),功率的設(shè)置對(duì)溫度的穩(wěn)定也是非常重要的。相對(duì)正面,背場(chǎng)燒結(jié)需要更多的熱量。因此,8區(qū)的下功率可適當(dāng)設(shè)置大一些,以滿足熱量補(bǔ)償?shù)男枰?。而?duì)于9區(qū),下功率設(shè)置適當(dāng)小一些。
但是也不能太小,太小的話需要上燈管貢獻(xiàn)更多熱量,這樣讓上功率更加自由的小范圍內(nèi)波動(dòng),滿足正面燒結(jié)的需要,因?yàn)檎娴臒Y(jié)更加重要。
(3)燈管的影響
溫度的穩(wěn)定,首先要保證硬件正常。當(dāng)溫度異常時(shí),也可以檢查下高溫區(qū)燈管的狀況。一是使用鉗流表檢查兩端電壓是否正常,如果有明顯異常的話,說(shuō)明需要更換;二是查看燈管表面是否有物質(zhì)覆蓋,如果有的話,使用無(wú)塵布擦拭(根據(jù)說(shuō)明書(shū)使用有機(jī)物擦拭)。這時(shí)也說(shuō)明CDA或者有機(jī)排風(fēng)異常,適當(dāng)優(yōu)化設(shè)置,正常情況下高溫區(qū)有機(jī)物很少。
當(dāng)我們調(diào)節(jié)溫度的時(shí)候,要承認(rèn)每個(gè)燒結(jié)爐的差異性,每個(gè)燒結(jié)爐的設(shè)定溫度與實(shí)際燒結(jié)溫度的差別也是不同的,工藝往往需要的是實(shí)際的燒結(jié)溫度。一定程度上來(lái)說(shuō),我們可以認(rèn)為溫度設(shè)置是一種假象,不要以設(shè)置溫度去判斷燒結(jié)爐溫度設(shè)置是否合理,應(yīng)該站在拉溫曲線的基礎(chǔ)上去判斷,這樣可以才能更加科學(xué)的設(shè)置曲線,因?yàn)椴煌臒Y(jié)爐,熱電偶安置的位置可能有所差異。燒結(jié)應(yīng)堅(jiān)持一項(xiàng)最基本的原則就是盡量在最低的溫度下完成燒結(jié),因?yàn)楦邷丶葧?huì)影響加熱燈管的壽命,也會(huì)增加過(guò)燒的幾率,給電池外觀問(wèn)題帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。