張雁東， 郭 鵬， 王森濤， 焦朋府， 陳 麗

（山西潞安太陽能科技有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046204）

引 言

隨著我國政府對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的逐漸重視，相繼出臺(tái)了多個(gè)相關(guān)配套文件，光伏市場(chǎng)出現(xiàn)回暖趨勢(shì)，但電池片生產(chǎn)廠商仍承受供過于求的生存壓力。在這種市場(chǎng)環(huán)境下，買方對(duì)電池片的外觀提出了更加嚴(yán)苛的質(zhì)量要求。電池外觀包括正電極、背電極和背電場(chǎng)三項(xiàng)外觀質(zhì)量。本文重點(diǎn)研究了客戶提出的關(guān)于多晶電池片背電場(chǎng)發(fā)黃的外觀質(zhì)量問題。

1 太陽能多晶電池外觀

多晶硅片在經(jīng)過清洗制絨、擴(kuò)散制結(jié)、濕法切邊、鍍減反射膜和絲網(wǎng)印刷一系列工藝處理后，電池正面呈藍(lán)色或深藍(lán)色，背面呈灰色。這一系列工藝中，絲網(wǎng)印刷對(duì)最終的太陽能多晶電池外觀有很大的影響。

絲網(wǎng)印刷主要是通過帶有圖像的網(wǎng)版將銀漿、銀鋁漿和鋁漿印刷到電池的正面和背面，然后通過燒結(jié)干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機(jī)成分，使?jié){料和硅片形成良好的歐姆接觸［1］。在印刷過程中，硅片要與工作機(jī)臺(tái)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的面與面接觸，經(jīng)常會(huì)因外界環(huán)境造成燒結(jié)后的電池外觀異常。

2 太陽能多晶電池背電場(chǎng)發(fā)黃分析

多晶電池背電場(chǎng)通過絲網(wǎng)印刷將鋁漿均勻覆蓋到多晶硅片背面，經(jīng)過烘干和高溫?zé)Y(jié)，形成鋁硅合金［2］。正常背電場(chǎng)顏色呈灰色。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于某些原因，多晶電池背電場(chǎng)經(jīng)過燒結(jié)后背場(chǎng)局部呈黃色，見圖1。

圖1 發(fā)黃背電場(chǎng)

分析認(rèn)為，太陽能多晶電池片背電場(chǎng)發(fā)黃可能有以下幾方面原因：

1）鋁背場(chǎng)經(jīng)過烘干后，鋁漿中的有機(jī)物沒有完全揮發(fā)，導(dǎo)致背場(chǎng)發(fā)黃。

2）鋁漿問題。

a）鋁漿攪拌不均勻，導(dǎo)致印刷過程中鋁漿在背場(chǎng)覆蓋的厚薄不均勻，影響鋁背場(chǎng)中的有機(jī)物不能完全揮發(fā)。

b）鋁漿型號(hào)問題。

3）燒結(jié)爐排風(fēng)不好。鋁背場(chǎng)經(jīng)過烘干后有機(jī)物已完全揮發(fā)，但是由于燒結(jié)爐長(zhǎng)期使用，抽排風(fēng)管道堵塞，有機(jī)物不能完全抽排到外界。

3 研究分析

3.1 確認(rèn)鋁漿問題

1）取一桶攪拌好的未開口鋁漿，在加漿料之前分別手動(dòng)攪拌5、10、15、20min，每次試走50片。結(jié)果見圖2。

圖2 攪拌時(shí)間與發(fā)黃關(guān)系

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，手動(dòng)攪拌鋁漿時(shí)間對(duì)電池背場(chǎng)發(fā)黃無直接影響。

2）更換其他型號(hào)鋁漿。將產(chǎn)線使用的儒興25U3鋁漿換成8252F4鋁漿，試走50片，發(fā)現(xiàn)背電場(chǎng)發(fā)黃片數(shù)為2片。

稱量燒結(jié)前和燒結(jié)后質(zhì)量發(fā)現(xiàn)，儒興25U3鋁漿在現(xiàn)有漿重下爐腔內(nèi)揮發(fā)的有機(jī)溶劑為0.296g/片，8252F4在現(xiàn)有漿重下爐腔內(nèi)揮發(fā)的有機(jī)溶劑為0.281g/片。通過測(cè)試說明，采用有機(jī)物揮發(fā)少的鋁漿可以減少電池片背電場(chǎng)發(fā)黃現(xiàn)象。

3.2 鋁背場(chǎng)的烘干問題

將燒結(jié)爐烘干區(qū)溫度升高，使用儒興25U3鋁漿，每次試走50片，結(jié)果如表1。

表1 燒結(jié)溫度與發(fā)黃數(shù)量

測(cè)試結(jié)果說明，烘干區(qū)溫度的變化與背電場(chǎng)發(fā)黃沒有直接聯(lián)系。

3.3 燒結(jié)爐排風(fēng)優(yōu)化

打開燒結(jié)爐蓋板后發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)爐體上有發(fā)黃的地方（見圖3）。證明爐腔內(nèi)與外界環(huán)境負(fù)壓太小，導(dǎo)致工藝氣體溢出，在爐體表面冷卻后形成黃色。

為使燒結(jié)爐內(nèi)的工藝氣體能順暢排出，對(duì)燒結(jié)爐進(jìn)行以下重新優(yōu)化：

圖3 燒結(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1）要求動(dòng)力車間提高有機(jī)排風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率，增大燒結(jié)爐對(duì)有機(jī)溶劑的抽排能力。

2）清理燒結(jié)爐冷凝器過濾系統(tǒng)，見圖4。

圖4 燒結(jié)爐冷凝器過濾系統(tǒng)

3）對(duì)FF燒結(jié)區(qū)工藝氣體補(bǔ)償和冷卻區(qū)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，確保爐腔內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)分析可知，解決太陽能多晶電池背場(chǎng)發(fā)黃問題可以通過2個(gè)途徑來解決：

1）更換有機(jī)溶劑含量低的鋁漿，減少鋁漿烘干后有機(jī)溶劑的揮發(fā)量。

2）在不更換鋁漿的前提下，增大燒結(jié)爐的排風(fēng)能力。燒結(jié)爐經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用，排氣管路可能被堵塞，造成氣體流量減少，進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)物不能順暢排出，造成電池背場(chǎng)發(fā)黃。

［1］ 安其霖，曹國琛，李國欣，等.太陽電池原理與工藝［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984：18-22.

［2］ 熊紹珍，朱美芳.太陽能電池基礎(chǔ)與應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.