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1(a)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1(b)、图1(c)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1(b) 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