光伏電池片生產(chǎn)中排除擴(kuò)散爐故障的實(shí)驗(yàn)研究

史君

（東南大學(xué) 太陽(yáng)能研究中心，南京 210009）

0 引言

本文的討論對(duì)象DF4爐，為傳統(tǒng)北京七星擴(kuò)散爐，共4根爐管。分別為 DF4-1、DF4-2、DF4-3、DF4-4。生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)DF4-1爐管較DF4爐其它爐管需要設(shè)定高出很多的溫度和流量才能達(dá)到相同的方塊電阻，否則就可能出現(xiàn)方塊電阻阻值偏大，擴(kuò)散不完全，最終導(dǎo)致電池片擴(kuò)散環(huán)節(jié)工藝質(zhì)量下降。現(xiàn)將排除故障的實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)分析，供同行參考。

1 DF4-1、DF4-2擴(kuò)散程序參數(shù)對(duì)比

1.1 DF4-1、DF4-2擴(kuò)散參數(shù)設(shè)置

按照DF4-1、DF4-2操作說(shuō)明、結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際及工藝部制作的操作規(guī)程，設(shè)置常規(guī)生產(chǎn)實(shí)踐中DF4-1、DF4-2的擴(kuò)散程序參數(shù)見(jiàn)表1。

表1顯示，DF4-1與DF4-2對(duì)比，同樣方阻控制在55Ω，DF4-2溫度只需 840℃左右，小氮流量需要1220 mL/min，而DF4-1溫度則需要870℃左右，小氮流量則需要1650 mL/min。如此差異巨大的參數(shù)才能達(dá)到擴(kuò)散方阻的阻值基本相同，擴(kuò)散過(guò)程中顯然出現(xiàn)了異常。

1.2 生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題

如果按照常規(guī)生產(chǎn)中的擴(kuò)散程序，將DF4-1與DF4-2爐管設(shè)置相同的參數(shù)，DF4-2爐管的產(chǎn)品符合技術(shù)質(zhì)量要求，而DF4-1的產(chǎn)品存在以下問(wèn)題：1）DF4-1需異常高溫和磷源量才可達(dá)到與其他爐管相同擴(kuò)散方阻；2）經(jīng)DF4-1爐擴(kuò)散后的電池片顏色略深，擴(kuò)散表面濃度過(guò)高；3）經(jīng)DF4-1擴(kuò)散后的電池片方阻均勻性不好，經(jīng)燒結(jié)后效率低于線上正常水平。

2 方阻異常原因排查

2.1 溫度排查

分析是否因?yàn)樵O(shè)定溫度與實(shí)際溫度差額較大而導(dǎo)致方塊電阻異常。將擴(kuò)散爐各溫區(qū)溫度設(shè)定為850℃，用profile熱偶檢測(cè)其實(shí)際溫度。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2的檢測(cè)結(jié)果來(lái)看實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的差異在允許范圍之內(nèi)，溫度差異無(wú)異常。

表1 DF4-1、DF4-2擴(kuò)散程序參數(shù)對(duì)比

表2 擴(kuò)散爐各溫區(qū)溫度設(shè)置及檢測(cè)結(jié)果

2.2 排風(fēng)排查

分析是否因?yàn)榕棚L(fēng)異常而導(dǎo)致方塊電阻異常。用風(fēng)速儀測(cè)試DF4爐各爐管的排風(fēng)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

通過(guò)測(cè)試結(jié)果看出各個(gè)爐管的排風(fēng)在允許誤差范圍之內(nèi)，差異不大。

表3 DF4爐各爐管風(fēng)速 m/s

2.3 更改HP-M156擴(kuò)散程序

分析是否因?yàn)镈F4-1爐管的性能不能滿足擴(kuò)散程序而導(dǎo)致方塊電阻異常。修改HP-M156擴(kuò)散程序設(shè)置的技術(shù)參數(shù)，見(jiàn)表4。

表4 DF4-2擴(kuò)散程序更改后的技術(shù)參數(shù)

重新運(yùn)行HP-M156程序進(jìn)行試片，更改程序前后試片的技術(shù)參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 試片的技術(shù)參數(shù)測(cè)試結(jié)果 Ω

試片結(jié)果顯示，更換擴(kuò)散程序后的方阻平均值與更換程序以前差異值非常小（≤5Ω），說(shuō)明DF4-1參數(shù)異常與擴(kuò)散程序無(wú)關(guān)。

2.4 檢查擴(kuò)散小氮的流量

分析是否因?yàn)樾〉髁慨惓６鴮?dǎo)致方塊電阻異常。將DF4-1爐管、DF4-3爐管的小氮流量計(jì)各接一根軟管，將兩根軟管插入裝滿水的量杯中，兩爐管設(shè)置同樣的小氮流量觀察其鼓泡情況，發(fā)現(xiàn)DF4-3的鼓泡要比DF4-1猛烈一些，然后我們用風(fēng)速儀測(cè)量各自的風(fēng)速，結(jié)果顯示DF4-3的風(fēng)速要高于DF4-1，由此推測(cè)小氮流量可能存在一定的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)，DF4-3爐正在維護(hù)，我們將DF4-3爐管的小氮接管接到DF4-1爐管的磷源瓶上，(通過(guò)DF4-3的小氮流量計(jì)控制DF4-1的擴(kuò)散小氮)運(yùn)行HP-M156程序試片，試片結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 改變擴(kuò)散小氮的流量后試片結(jié)果 Ω

表7 更換DF4-1擴(kuò)散爐小氮流量計(jì)試片結(jié)果 Ω

與第一次試片結(jié)果比較，方阻平均值小了17Ω（88.2～69.3Ω），試片結(jié)果證實(shí)DF4-1的小氮流量存在一定的問(wèn)題。

2.5 檢查擴(kuò)散氧氣的流量

分析是否因?yàn)檠鯕饬髁慨惓６鴮?dǎo)致方塊電阻異常。將DF4-3爐管的氧氣管接到DF4-1爐管上，通過(guò)DF4-3來(lái)控制DF4-1的氧氣流量，運(yùn)行HP-M156程序，對(duì)比前后的方塊電阻。

此次試片結(jié)果，方阻平均值更改前為65.5Ω，更改后為64.52Ω，與第二次試片結(jié)果差異不大，可以判斷DF4-1的氧氣流量不存在異常。

隨后檢查了小氮?dú)怏w管路，檢查結(jié)果無(wú)異常。由此推測(cè)可能是小氮?dú)怏w流量計(jì)出現(xiàn)了問(wèn)題。我們將DF4-1爐管的擴(kuò)散溫度與流量調(diào)至與其他爐管相同，設(shè)備人員更換DF4-1擴(kuò)散爐小氮流量計(jì)后，試片結(jié)果見(jiàn)表7。

更換小氮流量計(jì)后試片結(jié)果正常。

2.6 方阻值異常原因排查流程、處理措施及試片結(jié)果

方阻值異常原因排查流程、處理措施及試片結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 方阻值異常原因排查流程、處理措施及試片結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

以上為探究DF4-1爐管方阻異常的原因，進(jìn)行溫度、排風(fēng)、更改擴(kuò)散程序、流量的4方面排查分析，確定了是由于流量計(jì)異常出現(xiàn)小氮流量異常，而最終導(dǎo)致的方阻異常，通過(guò)跟換流量計(jì)使生產(chǎn)過(guò)程恢復(fù)正常。通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)研究，我們深刻地認(rèn)識(shí)到，對(duì)于24 h運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)線，設(shè)備系統(tǒng)各個(gè)零部件的定期檢查、維護(hù)非常重要。當(dāng)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量異常時(shí)，應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有針對(duì)性的排查，從而提高解決問(wèn)題的效率。