武佳娜， 李雪方， 孟漢堃， 焦朋府

(山西潞安太陽能科技有限責任公司，山西 長治 046000)

1 硅電池傳送過程中不良片的產(chǎn)生

太陽能電池片的生產(chǎn)過程包括濕制程、熱制程及絲網(wǎng)印刷等。濕制程鏈式設(shè)備自動加載、卸載由傳輸皮帶傳送硅片。全自動硅片上料、下料機是太陽能電池片生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備之一[1]。在傳送過程中,如果皮帶對硅片的磨擦過大,硅片表面極易出現(xiàn)劃傷臟污現(xiàn)象導致出現(xiàn)不良片。使用Electroluminescent電發(fā)光測試儀(簡稱EL測試儀)進行檢測，不良片的圖像如圖1。

圖1 EL測試儀下帶有劃傷臟污的電池片

2 硅電池片傳送過程表面劃傷臟污原因分析及優(yōu)化

從設(shè)備結(jié)構(gòu)可以看出，自動上料設(shè)備是將硅片傳送入濕制程設(shè)備內(nèi)進行工藝任務(wù)。自動下料設(shè)備是將完成工藝任務(wù)的硅片，自動導入空載體中。上料、下料設(shè)備主要由縱向傳送皮帶、橫向傳送皮帶、緩存裝置、升降裝置組成，如圖2。劃傷臟污包含上料臟污和下料臟污兩種類型。上料機沾染的臟污，硅片在槽體內(nèi)進行化學品清洗腐蝕過程中，可以清洗去除。而下料機沾染的臟污，直接影響成品電池片的良率及轉(zhuǎn)換效率。

圖2 硅片下料機的結(jié)構(gòu)簡圖

下料機的關(guān)鍵性能指標為裝片效率、碎片率和臟污率[2]。本文主要研究如何降低臟污率。首先對劃傷臟污產(chǎn)生的具體位置進行測試，使用dummy wafer分別對下料機的縱向傳送皮帶、橫向傳送皮帶、緩存裝置、升降裝置位置的皮帶進行驗證，得出劃傷臟污出現(xiàn)在下料設(shè)備的縱向傳送皮帶。硅片在皮帶上傳送的過程中，為了拉大與后一排硅片的距離，硅片在濕制程設(shè)備對接皮帶處剛接到硅片就加速行駛。這種加速傳送方式，會增加皮帶與硅片間的摩擦力，導致硅片表面出現(xiàn)劃傷臟污的現(xiàn)象[3-5]。

2.1 結(jié)構(gòu)分析

縱向傳送皮帶分為兩截，如圖3所示為下料機的縱向傳送段的第一截。此截為對接皮帶，簡稱“皮帶一”，它的作用是將濕制程設(shè)備流出的硅片加速傳送，給后一排硅片留出足夠的路徑即裝載時間。

圖3 下料機縱向傳送第一截(簡稱“皮帶一”)

縱向傳送皮帶的第二截，簡稱“皮帶二”，是通過控制皮帶的運行速度，使硅片停在橫向傳送皮帶上，且5條道的硅片在交接處排列整齊，如圖4所示。

圖4 下料機縱向傳送第二截(簡稱“皮帶二”)

下料機在縱向傳送過程中，“皮帶一”和“皮帶二”為了給后排硅片爭取更多的流出時間，與濕制程設(shè)備對接的皮帶一剛接到硅片就立即加速運轉(zhuǎn)，拉大縱向硅片之間排與排的距離。使用這種加速的傳送方式，會增加皮帶對硅片表面的相對摩擦，從而出現(xiàn)皮帶印跡臟污的現(xiàn)象[6]。

2.2 測試分析

1) 測試一：縱向傳送“皮帶一”與硅片的接觸面積測試，見圖5。

圖5 縱向傳送“皮帶一”與濕制程設(shè)備對接處

由表1可見，皮帶與硅片未完全接觸時，受力面積小，在傳送過程中，產(chǎn)生較大的摩擦力，致使硅片表面產(chǎn)生劃傷臟污；而硅片完全接觸皮帶時，如圖6，受力面積增大，傳送過程的皮帶摩擦力相對較小，未出現(xiàn)劃傷臟污的現(xiàn)象。由此可見，硅片與皮帶的接觸面積增大，皮帶對硅片的局部摩擦力減小，可以改善劃傷臟污的現(xiàn)象。

表1 硅片運行至與“皮帶一”對接處的接觸面積測試

圖6 縱向傳送“皮帶一”與濕制程設(shè)備對接處(硅片完全接觸)

2) 測試二：皮帶運行速度參數(shù)設(shè)置測試

通過測量運行路徑,軟件優(yōu)化,對傳送皮帶的轉(zhuǎn)向、速度等參數(shù)進行控制。具體為三方面的速度設(shè)置，設(shè)置一是“皮帶一”接片至硅片完全接觸的速度；設(shè)置二是硅片完全接觸皮帶后，皮帶的加速度；設(shè)置三是硅片運行至“皮帶二”后，最終停在橫向皮帶上的減速度。 經(jīng)過測試,考慮產(chǎn)量、碎片率、臟污率后，得出了最佳的速度設(shè)置,如表2。

調(diào)整后的傳送速度是，硅片運行至“皮帶一”時，“皮帶一”與濕制程設(shè)備的速度一致；待硅片完全接觸皮帶(如圖6)后，“皮帶一”的加速度為9 000 mm/min；硅片運行至“皮帶二”時，“皮帶二”要先匹配“皮帶一”的加速度進行接片，待完全接觸后，減速度為9 000 mm/min，最終停在橫向皮帶上，并由感應(yīng)器響應(yīng)排列整齊避免進入載體的過程中發(fā)生堵片或者碎片現(xiàn)象，如圖7。這樣的設(shè)置有效地減少皮帶對硅片的磨損。

圖7 感應(yīng)器響應(yīng)后硅片的排列效果

2.3 優(yōu)化前、后對比

下料機傳送速度優(yōu)化后，硅片在傳送過程中的劃傷臟污已經(jīng)明顯改善，如圖8。

圖8 EL測試儀下帶有劃傷臟污的電池片(左)及優(yōu)化后的電池片(右)

對測試片進行分類，優(yōu)化前和優(yōu)化后，繼續(xù)進行后續(xù)工藝，得到如表3電性能參數(shù)。

表3 優(yōu)化前后的電性能參數(shù)

下料機皮帶優(yōu)化后，使用最佳參數(shù)設(shè)置，電池片的劃傷臟污EL不良片明顯消失；在電性能參數(shù)方面，大部分參數(shù)有少量提升，但此項仍需要更多的驗證。

3 結(jié)論

通過對傳送過程中皮帶摩擦硅片而產(chǎn)生劃傷臟污的原因進行分析，從下料機的結(jié)構(gòu)開始研究，經(jīng)過實驗研究對產(chǎn)生劃傷臟污的皮帶運轉(zhuǎn)速度的參數(shù)進行調(diào)整設(shè)置，得出優(yōu)化傳送速度的具體方案：“皮帶一”的運行速度與濕制程設(shè)備速度一致，硅片完全接觸皮帶后，“皮帶一”加速度行進，加速度為9 000 mm/min，硅片運行至“皮帶二”時，先匹配“皮帶一”的加速度進行接片，硅片完全接觸后，減速度行進，減速度為9 000 mm/min，最終使硅片停在橫向皮帶上。這樣的設(shè)置減少了皮帶對硅片的磨損，有效地去除了硅片在傳送過程中產(chǎn)生的劃傷臟污，使全自動硅片下料機具有良好穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1] 苗俊芳，李安華，廖鑫.硅片自動上下料設(shè)備的研制[J].物流工程與管理，2012，34(6):123-124.

[2] 任耀華.太陽能電池清洗自動上下料設(shè)備的研究[J]。電子工業(yè)專用設(shè)備，2016(4):42-45.

[3] 席思南,王鵬鵬. 太陽能電池片傳輸中的表面臟污分析與優(yōu)化[J].電子工藝技術(shù)，2016，37(6):367-369.

[4] 宋玉琴,劉凱凱.基于機器視覺的太陽能電池片外觀缺陷檢測[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2015(2):71-74.

[5] 李佶遜.基于圖像處理的低效率太陽能電池片自動檢測[J].電子科技,2014(11):42-44,55.

[6] 岳軍.石墨舟上下料機的研究[J].電子工藝技術(shù)，2015，36(6)：361-363.