关于如何降低PERC电池EL不良品的探究

摘要：生产过程中，PERC电池钝化膜损伤及各种EL缺陷等造成成品率下降颇为严重。本文通过对PERC电池片生产工艺、设备、生产管理上探究一定优化解决方案。

关键词：PERC电池；EL缺陷；成因；解决措施

1 PERC电池片与常规电池片简介

常规电池采用常规背场电池（BSF）结构，具有先天局限性，随电池效率提高，局限性越发明显。应用于BSF 电池背场金属铝薄膜不能降低背面复合速度，如降至200cm/s以下。达到金属铝背层红外辐射光仅60%70%能反射回去。

PERC电池采用PERC 技术需在常规背电场（BSF）技术基础上增加背面钝化解决方案。在具体实施中，需要沉积一层背面钝化膜，然后在这层膜上开槽实现背面接触。通过在电池背部附上介质钝化层，可减少光电损失，提高电池效率。

2 PERC电池EL缺陷分析

2.1 局部划伤

在PERC电池制备工程中，难免存在局部划伤痕迹，对于背表面非常好的钝化膜来说，划伤痕迹使得背表面复合速率局部下降，这些划痕可能不影响整体效率，但从EL照片看会出现划痕阴影，归为次品，有些企业这种因划伤造成的EL次品会达20%～30%。划痕产生原因与在工艺过程中蹭片，工人操作手法，操作工序设备等有关，较难避免。

2.2 工艺污染

在PERC电池制备工程中，由于电池片清洗不干净、吸盘接触、导条接触、花篮接触、人员接触、粉尘沾污等等。

3 PERC电池EL缺陷成因分析

3.1 PERC电池工艺流程及相关设备

PERC电池主要工艺流程包括9个方面：一是去切割损伤和制绒生成金绒面，在此工艺环节所用到的主要设备为捷佳創单晶槽式制绒；二是扩散生成PN结，在此工艺中所涉及设备为Tempress扩散炉、R2D自动化、捷佳创低压扩散炉；三是边缘刻蚀和去磷硅玻璃，此环节需要仪器SCHMID刻蚀机、SCHMID自动化仪器；四是背钝化在硅片背面沉积三氧化二铝膜和氮化硅膜，此环节需仪器Meyer Burger的一体机式镀膜机、罗博特科自动化仪器；五是PECVD正面沉积氮化硅膜，在该工艺流程中所使用到主要仪器包括CT管式镀膜机、Baumann自动化；六是背面激光开孔实现背面浆料与硅材料局部接触，该工艺用到为帝尔激光仪；七是丝网印刷，此工艺采用ASYS印刷机；八是烘干、烧结、光照加退火工艺，此工艺用到Despatch烧结退火炉；九是测试分析，主要仪器为ASYS分选机、BERGER测试机。

3.2 造成划伤、污染主要成因

通过实践操作分析可知，造成 PERC电池划伤、污染原因为，一是制绒工序：去损伤不完全、清洗残留、人员接触、烘干污染、粉尘污染、油污等；插片、倒片工序：皮带接触、导条接触、花篮接触、人员接触、粉尘污染等；扩散工序：吸片、舟卡槽及硅片间摩擦；刻蚀工序：滚轮划伤、清洗残留、皮带接触、导条接触、花篮接触、人员接触、烘干污染、粉尘污染、油污等；背钝化工序：吸盘接触、皮带接触、导条接触、花篮接触、人员接触、粉尘污染等；PECVD工序：吸盘接触、皮带接触、导条接触、花篮接触、舟片接触、人员接触、粉尘污染等；激光开孔工序：吸盘接触、皮带接触、导条接触、花篮接触、粉尘污染、人员接触等；丝网印刷：皮带接触、导条接触、花篮接触、人员接触、粉尘污染、浆料污染等；烘干、烧结、退火工序：人员接触、粉尘污染、炉带污染、油污等；测试分析：吸盘接触、皮带接触、导条接触、人员接触、粉尘污染等。总之，造成划伤、污染主要成因可归结为工艺因素、设备因素和人员因素。

4 降低PERC电池EL缺陷措施探究

针对PERC电池EL缺陷，需要针对具体问题分析，并采取针对性措施。①去损伤不完全缺陷，严格控制原始硅片检验工作，减少严重缺陷片流入；优化药液配比及工艺时间，去除硅片损伤。②针对滚轮划伤缺陷，定期检查锥形齿轮磨损情况、上下滚轮位置、滚轮活动部件松紧程度，如有异常及时维修维护；定期检查、优化导向轮部件位置。③在残留清洗方面：优化清洗槽喷淋流量；定期清洗槽滤芯。④针对皮带接触方面：刻蚀下料加装翻片器，减少硅片背面与皮带接触；定期检查硅片进盒位置、感应器位置，减少皮带与硅片摩擦；定期清洁、更好皮带，减少皮带硅粉、浆料沾污。⑤导条接触：优化导体位置，减少硅片接触频率；定期清洁，减少导体硅粉、浆料沾污；定期更换耐磨胶带，减少与硅片摩擦。⑥花篮接触：定期清洗花篮，减少花篮沾污；定期优化自动化位置，减少硅片与花篮齿摩擦；定期检查花篮尺寸，及时清退变形花篮。⑦吸盘接触：定期清洁吸盘，减少吸盘沾污；定期优化自动化位置，减少吸盘与硅片摩擦。⑧舟片接触：定期清洗石墨舟、框，减少吸盘沾污；定期优化自动化位置，减少石墨舟、框与硅片摩擦。⑨人员接触：加强产线管理，避免一切接触片、沾污片流入下道工序；加强操作管理，减少人员搬运、检查时造成的硅片划伤、沾污。⑩烘干污染：是定期清理烘干区域碎片，减少颗粉尘污染；定期更换滤芯，清洁管道、风刀、滚轮等。B11炉带污染：定期清洗炉带、减少路带油污；定期检查路带变形情况，随时对其调整、更换。B12粉尘污染：刻蚀后硅片运输背钝化工序时采用密封运输，减少运输过程中硅片污染；尚未进行背钝化硅片，必须存储至恒温、正压氮气密封柜内，且时间不宜过长；一体式镀膜机，保养要彻底、完全，避免腔室内粉尘滞留；加强车间管理，降低车间空气粉尘颗粒，确保洁净度稳定、达标。

5 结论

为降低PERC电池钝化膜损伤及各种EL缺陷出现，PERC电池生产过程中必须从细节入手，通过制定详细、完善、科学工艺方案、设备管理、保养制度，以及对人员操作、工艺制成的细致化、严格化管理、高效执行力，最终确保PERC电池片生产工艺、生产设备、生产环境规范化、稳定化、洁净化得以实现。

参考文献：

[1]赵素香，张松，王振交，等.PERC结构多晶硅太阳电池的研究[J].半导体技术，2012（12）.

[2]尹庆磊，姜辰明，王学孟，等.薄晶体硅PERC电池的工艺研究[J].可再生能源，2015，33（10）.

作者简介：李有忠（1981），男，汉族，青海西宁人，本科，助理工程师，从事太阳能电池片制造工作。