单晶电池片EL云雾片分析与改善研究

20 ELECTRONICS WORLD・探索与观察 单晶电池片EL云雾片分析与改善研究 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 贾永军 齐改霞 代同光 王举亮 郭永刚 毛 斌 重点分析研究晶体硅太阳能电池片EL云雾状缺陷的原因， 电池片EL云雾片缺陷主要由扩散工序及烧结工序产生。本文重点 通过对烧结炉的硬件改善及工艺参数调整改善电池片EL云雾状缺 陷，提升产品整体合格率，降低生产成本。 引言随着太阳能电池EL质量要求越来越高，提升晶体硅电池片 EL整体质量尤为重要。伴随电池效率提升的要求，对扩散方阻及印刷 浆料都有了进行一步的挑战，因此势必也产生了部分负面效果。EL云 雾状污染是目前比较普遍，且占据比例较高的不合格项。本文通过对 云雾片的分析，结合产线实际情况重点从烧结炉方面对EL云雾状进行 改善，从而达到提升合格率，降低成本的目的。 1.晶体硅太阳能电池片EL测试机理 EL测试即为电致发光测试，利用光生福特效应的逆向过程，给太 阳能电池通电，电子在太阳能电池内部与空穴复合，复合过程发射光 子，即电致发光。太阳能电池电致发光的波长范围在800nm-1300nm。 2.晶体硅电池片云雾状EL缺陷的基本现象及特点 2.1 EL云雾片的电性能特点 （1）Rs较正常电池片偏大，FF较低从而导致效率偏低。 （2）EL图像显示局部或整面存在云雾状发黑现象。 （ 3）异常电池片用酸溶液除去电极后测试部分电池片存在异 常区域方阻偏大的现象。 2.2 EL云雾片的图像特征 云雾状EL缺陷从图像分析主要有以下几种重要类型，具体图 示如图1所示 。 3.晶体硅电池片云雾状EL缺陷的原因分析 3.1 扩散后局部方阻过大或者均匀性较差导致 如图1a所示，此类型电池片用酸溶液去除电极后，重新测试 方阻，异常区域方阻较其他区域过大。 表1 3.2 电池片烧结过程中烧结不良导致 如图1b、图1c所示，此类型电池片用酸溶液去除电极后测 图1 云雾状EL缺陷从图像分析的几种重要类型 图2 对同一条烧结炉进行不同时段的三次拉温结果 试方阻无异常。另外烧结不良的电池片部 分会存在位置比较规律的情况，如图1b 所示。 4.烧结炉的排查分析 4.1 温度稳定性的影响 图 2所示为对同一条烧结炉进行不同时 段的三次拉温结果，从图像分析，三次拉温 曲线相对稳定，即烧结炉温度稳定性较好， 云雾状EL污染的情况与温度稳定性无较大 影响。 4.2 热排风量调整（辅助热排） 热排风量大小直接影响着烧结过程中产 生的有机物能否直接、快速的排出，从而避 免烧结炉内部由于有机气氛过多导致的烧结 不充分及污染。 从 表 1调整数据分析，辅助热排大小对 EL云雾状污染数量无明显影响。 4.3 工艺温度改善 根据产线多次调整效果显示，烧结炉峰 值区温度对EL云雾片影响较大，因此在保 障不影响效率及背场不出现铝包降级的情况 万方数据 21 ELECTRONICS WORLD・探索与观察 图3 表2 具体维护项目表 下，最大限度提升峰值区温度对云雾片改善 较为明显。 4.4 预烧结区耐高温玻璃影响 热传递，热从温度高的物体传递到温度 低的物体，或者从物体的高温部分传到低温 部分，这种现象叫做热传递。热传递的三种 方式分别为传导、对流和辐射。一般情况 下三种热传递是同时发生。烧结炉的热传递 主要通过对流及热辐射进行。 由于烧结炉预烧结区耐高温玻璃长时间 使用，已出现发黑（如图3 左图所示）及破 损等现象，严重影响灯管对电池片的热辐射 效果。 实验过程中对烧结炉预烧结区耐高温玻 璃进行拆除或者更换新的耐高温玻璃，由于 避免了发黑异常玻璃对热传递的影响，使得 热辐射效果充分发挥，跟踪实验前后天5 天 的 EL云雾片异常比例如图4 所示，从数据分 析，拆除预烧结区异常的耐高温玻璃对EL云 雾片有良好的改善效果。 4.5 烧结炉硬件维护 针对部分位置比较固定且出现频次较高 的 EL云雾状工艺污染，通过调整烧结温度 后，仍然不能完全解决，因此选取 2条线利用 烧结炉降温后对设备内部硬件设施进行维护， 具体维护项目如表2所示。 维护效果分析，通过对以上烧结炉硬件 设施进行维护，对比维护前EL云雾片比例， 改善较为明显，如图5所示。 5.结论与讨论 本文介绍了目前常见的EL云雾状缺陷的 产生原因，具体从烧结炉方面进行了实验排 查及改善。烧结炉峰值区温度的提升对云雾 状污染有明显改善，但考虑到背场的烧结质 量，故温度调整是有限的。由于烧结区灯管 上侧的耐高温玻璃经过长期使用出现严重污 染变质的情况，阻挡了热辐射效果，拆除此 部分耐高温玻璃能有效改善因烧结不充分导 致的EL云雾状缺陷。烧结炉内部环境清洁程 度也是影响EL云雾状污染的主要因素，因此 加大清洁力度对改善EL云雾状污染也有很大 帮助。图5 图4 拆除耐高温玻璃前后EL云雾片异常比例对比 万方数据