關于如何降低PERC電池EL不良品的探究

摘要：生產過程中，PERC電池鈍化膜損傷及各種EL缺陷等造成成品率下降頗為嚴重。本文通過對PERC電池片生產工藝、設備、生產管理上探究一定優化解決方案。

關鍵詞：PERC電池；EL缺陷；成因；解決措施

1 PERC電池片與常規電池片簡介

常規電池采用常規背場電池（BSF）結構，具有先天局限性，隨電池效率提高，局限性越發明顯。應用于BSF 電池背場金屬鋁薄膜不能降低背面復合速度，如降至200cm/s以下。達到金屬鋁背層紅外輻射光僅60%70%能反射回去。

PERC電池采用PERC 技術需在常規背電場（BSF）技術基礎上增加背面鈍化解決方案。在具體實施中，需要沉積一層背面鈍化膜，然后在這層膜上開槽實現背面接觸。通過在電池背部附上介質鈍化層，可減少光電損失，提高電池效率。

2 PERC電池EL缺陷分析

2.1 局部劃傷

在PERC電池制備工程中，難免存在局部劃傷痕跡，對于背表面非常好的鈍化膜來說，劃傷痕跡使得背表面復合速率局部下降，這些劃痕可能不影響整體效率，但從EL照片看會出現劃痕陰影，歸為次品，有些企業這種因劃傷造成的EL次品會達20%～30%。劃痕產生原因與在工藝過程中蹭片，工人操作手法，操作工序設備等有關，較難避免。

2.2 工藝污染

在PERC電池制備工程中，由于電池片清洗不干凈、吸盤接觸、導條接觸、花籃接觸、人員接觸、粉塵沾污等等。

3 PERC電池EL缺陷成因分析

3.1 PERC電池工藝流程及相關設備

PERC電池主要工藝流程包括9個方面：一是去切割損傷和制絨生成金絨面，在此工藝環節所用到的主要設備為捷佳創單晶槽式制絨；二是擴散生成PN結，在此工藝中所涉及設備為Tempress擴散爐、R2D自動化、捷佳創低壓擴散爐；三是邊緣刻蝕和去磷硅玻璃，此環節需要儀器SCHMID刻蝕機、SCHMID自動化儀器；四是背鈍化在硅片背面沉積三氧化二鋁膜和氮化硅膜，此環節需儀器Meyer Burger的一體機式鍍膜機、羅博特科自動化儀器；五是PECVD正面沉積氮化硅膜，在該工藝流程中所使用到主要儀器包括CT管式鍍膜機、Baumann自動化；六是背面激光開孔實現背面漿料與硅材料局部接觸，該工藝用到為帝爾激光儀；七是絲網印刷，此工藝采用ASYS印刷機；八是烘干、燒結、光照加退火工藝，此工藝用到Despatch燒結退火爐；九是測試分析，主要儀器為ASYS分選機、BERGER測試機。

3.2 造成劃傷、污染主要成因

通過實踐操作分析可知，造成 PERC電池劃傷、污染原因為，一是制絨工序：去損傷不完全、清洗殘留、人員接觸、烘干污染、粉塵污染、油污等；插片、倒片工序：皮帶接觸、導條接觸、花籃接觸、人員接觸、粉塵污染等；擴散工序：吸片、舟卡槽及硅片間摩擦；刻蝕工序：滾輪劃傷、清洗殘留、皮帶接觸、導條接觸、花籃接觸、人員接觸、烘干污染、粉塵污染、油污等；背鈍化工序：吸盤接觸、皮帶接觸、導條接觸、花籃接觸、人員接觸、粉塵污染等；PECVD工序：吸盤接觸、皮帶接觸、導條接觸、花籃接觸、舟片接觸、人員接觸、粉塵污染等；激光開孔工序：吸盤接觸、皮帶接觸、導條接觸、花籃接觸、粉塵污染、人員接觸等；絲網印刷：皮帶接觸、導條接觸、花籃接觸、人員接觸、粉塵污染、漿料污染等；烘干、燒結、退火工序：人員接觸、粉塵污染、爐帶污染、油污等；測試分析：吸盤接觸、皮帶接觸、導條接觸、人員接觸、粉塵污染等?？傊?，造成劃傷、污染主要成因可歸結為工藝因素、設備因素和人員因素。

4 降低PERC電池EL缺陷措施探究

針對PERC電池EL缺陷，需要針對具體問題分析，并采取針對性措施。①去損傷不完全缺陷，嚴格控制原始硅片檢驗工作，減少嚴重缺陷片流入；優化藥液配比及工藝時間，去除硅片損傷。②針對滾輪劃傷缺陷，定期檢查錐形齒輪磨損情況、上下滾輪位置、滾輪活動部件松緊程度，如有異常及時維修維護；定期檢查、優化導向輪部件位置。③在殘留清洗方面：優化清洗槽噴淋流量；定期清洗槽濾芯。④針對皮帶接觸方面：刻蝕下料加裝翻片器，減少硅片背面與皮帶接觸；定期檢查硅片進盒位置、感應器位置，減少皮帶與硅片摩擦；定期清潔、更好皮帶，減少皮帶硅粉、漿料沾污。⑤導條接觸：優化導體位置，減少硅片接觸頻率；定期清潔，減少導體硅粉、漿料沾污；定期更換耐磨膠帶，減少與硅片摩擦。⑥花籃接觸：定期清洗花籃，減少花籃沾污；定期優化自動化位置，減少硅片與花籃齒摩擦；定期檢查花籃尺寸，及時清退變形花籃。⑦吸盤接觸：定期清潔吸盤，減少吸盤沾污；定期優化自動化位置，減少吸盤與硅片摩擦。⑧舟片接觸：定期清洗石墨舟、框，減少吸盤沾污；定期優化自動化位置，減少石墨舟、框與硅片摩擦。⑨人員接觸：加強產線管理，避免一切接觸片、沾污片流入下道工序；加強操作管理，減少人員搬運、檢查時造成的硅片劃傷、沾污。⑩烘干污染：是定期清理烘干區域碎片，減少顆粉塵污染；定期更換濾芯，清潔管道、風刀、滾輪等。B11爐帶污染：定期清洗爐帶、減少路帶油污；定期檢查路帶變形情況，隨時對其調整、更換。B12粉塵污染：刻蝕后硅片運輸背鈍化工序時采用密封運輸，減少運輸過程中硅片污染；尚未進行背鈍化硅片，必須存儲至恒溫、正壓氮氣密封柜內，且時間不宜過長；一體式鍍膜機，保養要徹底、完全，避免腔室內粉塵滯留；加強車間管理，降低車間空氣粉塵顆粒，確保潔凈度穩定、達標。

5 結論

為降低PERC電池鈍化膜損傷及各種EL缺陷出現，PERC電池生產過程中必須從細節入手，通過制定詳細、完善、科學工藝方案、設備管理、保養制度，以及對人員操作、工藝制成的細致化、嚴格化管理、高效執行力，最終確保PERC電池片生產工藝、生產設備、生產環境規范化、穩定化、潔凈化得以實現。

參考文獻：

[1]趙素香，張松，王振交，等.PERC結構多晶硅太陽電池的研究[J].半導體技術，2012（12）.

[2]尹慶磊，姜辰明，王學孟，等.薄晶體硅PERC電池的工藝研究[J].可再生能源，2015，33（10）.

作者簡介：李有忠（1981），男，漢族，青海西寧人，本科，助理工程師，從事太陽能電池片制造工作。