晶體硅太陽電池?zé)Y(jié)溫度調(diào)節(jié)方法

對(duì)于晶體硅太陽電池來說，燒結(jié)是最后一個(gè)工藝。燒結(jié)本身并不能提升效率，只是將電池應(yīng)該達(dá)到的效率發(fā)揮出來，最終電池效率如何，要在在燒結(jié)工藝全部完成時(shí)才能體現(xiàn)出來。     下面本人將結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)發(fā)表個(gè)人對(duì)燒結(jié)的看法。     燒結(jié)曲線大家談?wù)撦^多的是陡坡式和平臺(tái)式，陡坡式曲線上升緩慢，平臺(tái)式在高溫區(qū)會(huì)突然上升，使用哪種溫度曲線，可能要結(jié)合不同的燒結(jié)爐和不同的工藝，工藝的前后匹配很重要。     燒結(jié)曲線需要借助燒結(jié)爐來完成。平臺(tái)式曲線溫度突然上升部分對(duì)快速升溫和穩(wěn)定性的要求較高，所以淺結(jié)高方阻結(jié)構(gòu)跟平臺(tái)式曲線相對(duì)比較匹配。在燒結(jié)爐硬件性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，大家普遍選擇的是陡坡式燒結(jié)曲線。一般來說，這種曲線在高溫區(qū)穩(wěn)定性好，對(duì)工藝的兼容性也很好。     二、燒結(jié)溫度的調(diào)節(jié)方法     目前的太陽電池使用的是正背共燒工藝，正面的燒結(jié)顯得更加重要，因?yàn)殂y硅的歐姆接觸相對(duì)較難，其接觸電阻占串聯(lián)電阻份額較大，因此鋁漿、背銀的設(shè)計(jì)應(yīng)該去匹配正銀的燒結(jié)條件。     1、溫度調(diào)節(jié)的時(shí)機(jī)選擇     正常情況下，為了不輕易打破燒結(jié)爐的熱量交換，燒結(jié)溫度不應(yīng)做太大的調(diào)整。當(dāng)電池的電性能和外觀出現(xiàn)異常，這個(gè)時(shí)候才需要我們來調(diào)節(jié)燒結(jié)溫度。     如果遇到重要的工藝調(diào)整，例如擴(kuò)散方阻變化（比如高方阻），正面圖形設(shè)計(jì)更改，漿料升級(jí)和更換，突然的工藝異常，電池外觀異常等這些情況，這個(gè)時(shí)候可以對(duì)燒結(jié)溫度做一些調(diào)整。調(diào)整時(shí)首先要做的就是對(duì)測(cè)試結(jié)果的觀測(cè)和分析，先參考電性能，觀察FF和串聯(lián)電阻的變化，再觀察并聯(lián)電阻和反向電流是否異常。最后去參考外觀，比如出現(xiàn)弓片，鼓包等外觀異常。     2、燒結(jié)溫度調(diào)節(jié)對(duì)溫區(qū)的選擇     生產(chǎn)用燒結(jié)爐有9個(gè)區(qū)，基本的設(shè)計(jì)分為前后兩部分。前半部分的三個(gè)區(qū)為烘干區(qū)，主要完成漿料中有機(jī)物的烘干和燃燒；后半部分的6個(gè)區(qū)，主要完成背場(chǎng)和正面的燒結(jié)。         背場(chǎng)的燒結(jié)主要是鋁漿到鋁金屬的轉(zhuǎn)變和硅鋁合金的形成，也可以說是硅鋁歐姆接觸的形成。正面的燒結(jié)是銀漿到銀和玻璃料混合固體的形成。燒結(jié)的關(guān)鍵是銀硅的歐姆接觸，因?yàn)殂y的功函數(shù)較高，和鋁相比，較難以和硅形成歐姆接觸。     所以當(dāng)我們選擇溫區(qū)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的時(shí)候，可按照下列步驟：     （1）如果串聯(lián)電阻和FF出現(xiàn)異常，首先優(yōu)選調(diào)節(jié)9區(qū)，8區(qū)做配合，可以理解為9區(qū)粗調(diào)，8區(qū)微調(diào)；     (2)如果是鋁背場(chǎng)外觀出現(xiàn)弓片、鼓包問題，在漿料工藝條件吻合的情況下，一般峰值溫度已經(jīng)偏高，這時(shí)優(yōu)先降低8區(qū)和9區(qū)的溫度，效率明顯下降時(shí)適當(dāng)回調(diào)，再結(jié)合5、6和7區(qū)配合調(diào)節(jié)。     調(diào)節(jié)時(shí)建議一次只變動(dòng)一個(gè)溫區(qū)，這樣既可以保證效率，又保證外觀正常。     3、燒結(jié)溫度升降的選擇     對(duì)于燒結(jié)溫度調(diào)節(jié)來說，大家普遍關(guān)注的是實(shí)際的峰值溫度。正銀的燒結(jié)有一個(gè)最佳燒結(jié)點(diǎn)，溫度過高，存在過燒；溫度太低，存在欠燒。兩種情況下都不能達(dá)到理想的燒結(jié)效果。怎么才能找到最佳燒結(jié)點(diǎn)，把握好溫度的升降，是溫度調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。如何判斷升溫還是降溫主要還是根據(jù)測(cè)試的結(jié)果。電性能參數(shù)是溫度升降的一個(gè)重要依據(jù)，我們可以根據(jù)電性能參數(shù)初步判斷是過燒還是欠燒。     過燒時(shí)，會(huì)消耗過多銀，銀硅的混合層（銀硅并未形成合金）能起到阻擋載流子的作用，混合層會(huì)造成串聯(lián)電阻偏大；欠燒時(shí)，銀漿不能充分穿透氮化硅進(jìn)入N型層，形成良好的歐姆接觸，同樣也會(huì)造成串聯(lián)電阻偏大。所以僅憑串聯(lián)電阻還不能判斷出燒結(jié)的狀態(tài)。     那么我們需要結(jié)合并聯(lián)電阻或者反向電流來判斷。過燒時(shí)，銀漿中的成分進(jìn)入結(jié)區(qū)的可能性大，會(huì)造成部分短路，并聯(lián)電阻會(huì)偏小；欠燒時(shí)，并聯(lián)電阻和反向電流相對(duì)理想。因此，結(jié)合并聯(lián)電阻和反向電流可以幫助判斷燒結(jié)的狀態(tài)。     有時(shí)候在實(shí)際的操作過程中，僅憑這些參數(shù)的組合特征并不能顯現(xiàn)出燒結(jié)狀態(tài)，我們需要用嘗試的方法來找出過燒還是欠燒的狀態(tài)。     當(dāng)我們判斷不了問題的出現(xiàn)究竟是過燒還是欠燒時(shí)，可以直接升高或者降低9區(qū)的溫度找出大致調(diào)節(jié)的方向，然后再一步步調(diào)節(jié)溫度。在調(diào)節(jié)過程中，我們可以參考背場(chǎng)外觀情況，如果背場(chǎng)邊緣開始出現(xiàn)鼓包，說明溫度已經(jīng)偏高，此時(shí)應(yīng)該處于過燒狀態(tài)，應(yīng)該適當(dāng)降低峰值溫度接近最佳燒結(jié)點(diǎn)。     在對(duì)燒結(jié)溫度調(diào)節(jié)之前還要做的一件事情就是查看燒結(jié)爐的每個(gè)加熱燈管是不是在正常的情況下工作。觀察點(diǎn)是各溫區(qū)加熱燈管輸出功率的百分比，如果發(fā)現(xiàn)這個(gè)百分比偏大，或者是上下波動(dòng)較大，那就需要讓設(shè)備人員檢查加熱燈管的狀態(tài)。     4、溫度調(diào)節(jié)過程中異常情況處理     （1）弓片     弓片是一種常見的外觀異?，F(xiàn)象，薄片、鋁漿和印刷濕重都可能引起弓片。當(dāng)出現(xiàn)弓片時(shí)，最快捷最有效的方法的是降低燒結(jié)區(qū)的溫度。首先降低9區(qū)溫度，以防效率出現(xiàn)嚴(yán)重下滑，同時(shí)8區(qū)可以配合調(diào)節(jié)，效率開始下降時(shí)建議停止降低溫度，適當(dāng)降低6區(qū)和7區(qū)的溫度，減少硅片在577度以上的時(shí)間。但是，在保證效率的情況下，有時(shí)溫度調(diào)節(jié)不能完全保證消除弓片，只是降低其嚴(yán)重性。     （2）鼓包和鋁珠     鼓包現(xiàn)象是經(jīng)常出現(xiàn)的外觀問題，除了漿料本身的原因之外都可以通過調(diào)節(jié)燒結(jié)區(qū)的溫度來解決。鋁珠一般都是燒結(jié)區(qū)溫度過高才會(huì)出現(xiàn)，一次燒結(jié)就出現(xiàn)鋁珠很可能是過燒引起的（還有其他非燒結(jié)原因）。     由于硅片在燒結(jié)爐中是從邊緣到中間逐漸完成燒結(jié)，最先出現(xiàn)鼓包和鋁珠的往往是邊緣。此時(shí)也可以判斷，溫度是過高的，采取的主要措施是直接降低燒結(jié)區(qū)的溫度。鋁珠跟鍍膜方式和履帶設(shè)計(jì)有很大關(guān)系，降低溫度可以減少鋁背場(chǎng)在高溫的時(shí)間，也就是減少了液態(tài)的時(shí)間，進(jìn)一步降低了鼓包和鋁珠出現(xiàn)的可能性。     5、溫度穩(wěn)定性的干擾因素     對(duì)于燒結(jié)來說，最理想的狀態(tài)就是溫度穩(wěn)定，片與片之間的效率波動(dòng)在很小的范圍內(nèi)。影響溫度穩(wěn)定性的因素有很多，比如CDA，有機(jī)排風(fēng)，燈管狀態(tài)，8和9區(qū)燈管功率設(shè)定等等。爐腔的溫度維持是靠加熱燈管供熱，而履帶、硅片、CDA、有機(jī)排風(fēng)和腔壁都是吸熱的，因此需要綜合考慮各種因素，才能維持溫度的穩(wěn)定。     （1）CDA和有機(jī)排風(fēng)     燒結(jié)爐的溫度調(diào)節(jié)功能和有機(jī)排氣功能都不能離開CDA。對(duì)于爐腔來說，腔體的溫度維護(hù)要靠CDA來完成。對(duì)于9區(qū)來說，如果CDA流量過大，單位時(shí)間內(nèi)帶走熱量就越多，燒結(jié)爐溫控系統(tǒng)就要靠加大功率來維持熱量損失，這就增加了溫度的不穩(wěn)定性。因此，當(dāng)溫度不穩(wěn)定時(shí)，要特別注意觀察上下功率的波動(dòng)情況，必要時(shí)適當(dāng)對(duì)功率做出調(diào)整。     （2）上下燈管功率設(shè)置     由于大家對(duì)溫度的調(diào)節(jié)過度關(guān)注，而使得對(duì)功率的調(diào)節(jié)較少。其實(shí)，功率的設(shè)置對(duì)溫度的穩(wěn)定也是非常重要的。相對(duì)正面，背場(chǎng)燒結(jié)需要更多的熱量。因此，8區(qū)的下功率可適當(dāng)設(shè)置大一些，以滿足熱量補(bǔ)償?shù)男枰?。而?duì)于9區(qū)，下功率設(shè)置適當(dāng)小一些。     但是也不能太小，太小的話需要上燈管貢獻(xiàn)更多熱量，這樣讓上功率更加自由的小范圍內(nèi)波動(dòng)，滿足正面燒結(jié)的需要，因?yàn)檎娴臒Y(jié)更加重要。     （3）燈管的影響     溫度的穩(wěn)定，首先要保證硬件正常。當(dāng)溫度異常時(shí)，也可以檢查下高溫區(qū)燈管的狀況。一是使用鉗流表檢查兩端電壓是否正常，如果有明顯異常的話，說明需要更換；二是查看燈管表面是否有物質(zhì)覆蓋，如果有的話，使用無塵布擦拭（根據(jù)說明書使用有機(jī)物擦拭）。這時(shí)也說明CDA或者有機(jī)排風(fēng)異常，適當(dāng)優(yōu)化設(shè)置，正常情況下高溫區(qū)有機(jī)物很少。     當(dāng)我們調(diào)節(jié)溫度的時(shí)候，要承認(rèn)每個(gè)燒結(jié)爐的差異性，每個(gè)燒結(jié)爐的設(shè)定溫度與實(shí)際燒結(jié)溫度的差別也是不同的，工藝往往需要的是實(shí)際的燒結(jié)溫度。一定程度上來說，我們可以認(rèn)為溫度設(shè)置是一種假象，不要以設(shè)置溫度去判斷燒結(jié)爐溫度設(shè)置是否合理，應(yīng)該站在拉溫曲線的基礎(chǔ)上去判斷，這樣可以才能更加科學(xué)的設(shè)置曲線，因?yàn)椴煌臒Y(jié)爐，熱電偶安置的位置可能有所差異。燒結(jié)應(yīng)堅(jiān)持一項(xiàng)最基本的原則就是盡量在最低的溫度下完成燒結(jié)，因?yàn)楦邷丶葧?huì)影響加熱燈管的壽命，也會(huì)增加過燒的幾率，給電池外觀問題帶來風(fēng)險(xiǎn)。