论文单晶PERC电池片AL2O3钝化层划痕解决方法是关于本文可作为相关专业钝化论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文不锈钢钝化处理工艺论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要：电池片背面钝化层沉积工序,面临着划痕对AL2O3钝化层损伤的困扰,对电池片转换效率的提高产生了不良影响.分析产生划痕的主要因素,通过试验加以工艺验证,最后提出解决划痕的有效办法.
关键词：背面钝化层沉积；机器人抓取；划痕；运动轨迹
引言
电池片背面钝化层沉积,是单晶PERC生产线的一道工序,即钝化发射极背面接触,利用AL2O3在电池背面形成钝化层,和SINXHY薄膜的氢钝化效应,将硅片的有效载流子寿命由10-20微秒提高到100-200微秒,可以极大地提升电池片的内量子效率,实现单晶电池片转换效率的提高.在电池片生产过程中,存在某些因素极易对AL2O3钝化层造成划痕,如图1所示,导致电池片质量难以保证,因此划痕的解决变得迫在眉睫.
造成AL2O3钝化层划痕的因素主要有两大方面.第一,背面钝化层沉积自身工序产生的划痕：吸盘将钝化层沉积工艺完成的硅片吸取后放置传输皮带上,吸盘吸取的过程中会造成划痕；硅片经传输机构传送至花篮中时,会因为跟花篮托齿摩擦造成划痕；硅片在传输过程中,会因为卡片、碎片等造成划痕.第二,后道工序自动化设备对AL2O3钝化层造成的划痕.本文将从第二方面分析造成AL2O3钝化层划痕的几大因素,并通过试验找出解决划痕的具体办法.
背面钝化层沉积工序之后,是等离子化学气相沉积（PECVD）工序,在PECVD工序使用的自动化设备是全自动石墨舟上下料机,由我们自主研发设计的该种设备,已经在电池片生产线上实现稳定生产.由机器人带动真空吸盘一次抓取多张硅片,将PECVD工艺完成后的镀膜片放入下料中转花篮,再传输进100片空花篮中,以备后道丝网印刷工序使用；再将刻蚀工序后的硅片传入上料中转花篮,由机器人抓取后放入石墨舟内,进行PECVD工艺.如图2所示.
在该设备运行过程中,产生AL2O3钝化层划痕的因素主要有以下几个方面.（1）硅片在传输过程中,AL2O3钝化层因接触皮带,由于摩擦、产生相对运动造成划痕；（2）机器人的真空吸盘一致性差,向石墨舟内插片的过程中,导致硅片太贴紧舟叶片做旋转造成划痕；（3）机器人向石墨舟内插片的过程中,硅片旋转最后落入卡点的轨迹设计不好,造成划痕.这些问题一直困扰着电池片制造商以及自动化设备生产商,为了解决这种尴尬的局面,我们通过反复试验,跟踪测试,最后找出了具体的解决办法.
1 具体实施办法
1.1 硅片传输过程中产生的划痕
背面钝化层沉积工序后的100片满花篮,放入全自动石墨舟上下料的花篮传输机构,硅片传输过程中,AL2O3钝化层是接触皮带传输的.只要有接触,就难以避免产生划痕.因此,我们决定从根本上解决接触问题.我们将花篮旋转180°放入传输机构,使硅片传输过程中,AL2O3钝化层始终朝上,不接触皮带.因该工序的花篮上下一致,所以對机械结构不会造成任何影响（如图3所示）,唯一影响的是硅片在上料中转花篮装齐后,机器人的抓取方向.机器人要吸取电池片正面,即AL2O3钝化层的反面.原来AL2O3钝化层朝下接触皮带时,机器人是由上向下吸取硅片,现在更改花篮方向后,需要相应修改机器人运动轨迹.机器人第6轴要旋转180°,因此,机器人六个轴联动的轨迹及过度点都需要根据实际重新设计.
1.2 真空吸盘一致性差产生的划痕
真空吸盘组件由22片独立吸盘组装而成,每片吸盘上有3个弹簧吸嘴,真空打开后,弹簧吸嘴在吸取硅片的过程中,产生微量弹性浮动,3个弹簧吸嘴贴紧硅片,进行吸附,保证22片吸盘及弹簧吸嘴的一致性是非常必要的.如果某一片吸盘倾斜角度大,或者弹簧吸嘴回弹性差,就会导致吸盘太过压紧硅片,硅片在旋转的过程中就一定会产生划痕.我们要求电池片制造商,使用的过程中每半月对吸盘用卡尺微调一次,及时更换弹性差的弹簧吸嘴,以保证吸盘精度.
1.3 机器人运动轨迹产生的划痕
石墨舟叶片上的三个卡点非常小,Y方向只有1.2mm余量,除去硅片的厚度0.2mm,只剩下1mm.机器人插入硅片的过程中,如果硅片太贴紧舟叶片旋转,虽然硅片落入卡点的效果很好,但是一定会产生划痕；如果硅片远离舟叶片旋转,会使硅片卡的太松,存在脱落的风险.而且硅片经过PECVD炉子高温加热,会产生瞬间形变,导致硅片一边翘起,如果本身硅片卡的太松,会在冷却前就容易脱落.因此,把握这个度,是非常难的.具体修改步骤如表1所示.
2 工艺验证
用户现场使用EL缺陷检测仪进行全检,对电池片加载电压后,使之发光,再利用红外成像仪摄取其发光影像.因电致发光亮度正比小于少子扩散长度,划痕处因具有较少的少子扩散长度,会发出较弱的光,从而形成较暗的影像.根据缺陷图像的分析,更改了AL2O3钝化层的传输方向,调整了机械精度、机器人运动轨迹修改为脱离舟叶片0.2mm做旋转,旋转时速度及加减速降低50%时,划痕的消除最为明显,划痕比率由1.7‰降至0.1‰,满足客户的要求,前后对比如图4所示.
3 结语
通过对AL2O3钝化层划痕的处理,解决了困扰电池片制造商和自动化设备厂商的大问题,有效地提升了我们设备的竞争力,也为后续合作的开展提供了坚实的基础.在光伏产业化规模发展的现阶段,更高的效率和更低的成本是光伏行业发展的关键.随着电池片制造商纷纷上马单晶PERC产线,诸多厂家产量、效率得到同步提升,也为我们开辟出一条更为广阔的发展市场.
参考文献：
[1]岳军.石墨舟上下料机的研制.电子工艺技术,2015（06）：361-363.
[2] 张贺超,刘彩凤,李旭.机器人技术在光伏组件生产中的应用浅析.中国机械,2013（11）：222-225.
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参考文献：
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