張?jiān)迄i，趙科巍，魯桂林，郭 鵬，郭 麗，郭 衛(wèi)，楊飛飛，呂 濤，劉文超

(潞安太陽(yáng)能有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

單晶PERC全稱為發(fā)射極及背表面鈍化的太陽(yáng)能電池，是一種高效的晶硅光伏電池結(jié)構(gòu)，主要生產(chǎn)流程是:制絨-擴(kuò)散-堿拋-去PSG-氧化-正PECVD-背PECVD-激光-絲網(wǎng)印刷-燒結(jié)-測(cè)試分選。背PECVD是單晶 PERC 生產(chǎn)線的必備工藝[1]，利用在電池背面形成鈍化層，與薄膜的氫鈍化效應(yīng)，將硅片的有效載流子壽命從 10-20μs提高到 100-200μs，這樣可以極大地提升電池片的內(nèi)量子效率，從而提高單晶電池片轉(zhuǎn)換效率[2]。在電池片生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化設(shè)備吸盤吸取硅片時(shí)，極易對(duì)背鈍化層造成吸盤印。在EL測(cè)試中，能明顯的表現(xiàn)出來(lái)，如圖1 所示，降低硅片背鈍化層的吸盤印比例問(wèn)題迫在眉睫。

圖1 對(duì)背鈍化層造成的吸盤印

1 吸盤印產(chǎn)生原因分析

背PECVD 工序使用的自動(dòng)化設(shè)備是全自動(dòng)石墨舟插片機(jī)，由機(jī)器人帶動(dòng)吸附組一次抓取26張硅片放入石墨舟內(nèi)，進(jìn)行背PECVD 工藝。在運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生背鈍化層吸盤印的因素主要有以下二個(gè)方面：(1)吸盤的真空度太高，壓力過(guò)大，導(dǎo)致在吸盤吸孔與硅片未接觸處使硅片產(chǎn)生了形變，損壞了硅片表面的膜，而留下了印記。(2)硅片插取片過(guò)程中，吸盤與硅片產(chǎn)生了摩擦，發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了吸盤印。吸盤印問(wèn)題一直困擾著整個(gè)電池片的生產(chǎn)，為了解決吸盤印問(wèn)題，我們通過(guò)試驗(yàn)跟蹤測(cè)試，最后找出了具體的解決辦法。

2 采取的改善措施

2.1 機(jī)械手點(diǎn)位的優(yōu)化

機(jī)械手吸附組點(diǎn)位是對(duì)內(nèi)置參數(shù)的修正，主要對(duì)Y軸和Z軸參數(shù)進(jìn)行修正，如調(diào)整機(jī)械手遠(yuǎn)離舟壁，則只需要在原有修正點(diǎn)位上加上相應(yīng)的數(shù)值即可“Y+”，如調(diào)整機(jī)械手靠近舟壁，則只需要在原有修正點(diǎn)位上減掉相應(yīng)的數(shù)值即可“Y-”。如調(diào)整機(jī)械手遠(yuǎn)離舟底部卡點(diǎn)，則只需要在原有修正點(diǎn)位上加上相應(yīng)的數(shù)值即可“Z+”，如調(diào)整機(jī)械手靠近舟卡點(diǎn)，則只需要在原有修正點(diǎn)位上減掉相應(yīng)的數(shù)值即可“Z-”。為降低吸盤印比例，對(duì)Y軸和Z軸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

針對(duì)同一臺(tái)PECVD爐和固定的一臺(tái)上下料設(shè)備，試驗(yàn)使用固定的1個(gè)石墨舟，對(duì)經(jīng)過(guò)Y軸和Z軸參數(shù)優(yōu)化，具體優(yōu)化步驟，如表1所示。

表1 機(jī)器人點(diǎn)位優(yōu)化步驟

圖2 不同點(diǎn)位的吸盤印比例

從圖2中可以看出，Y軸和Z軸參數(shù)優(yōu)化后，吸盤印比例有一定下降，從35%下降為24%，下降比例為11%。因此，優(yōu)化機(jī)械手點(diǎn)位對(duì)降低的吸盤印比例有一定的改善效果。

2.2 調(diào)整吸盤的壓力

吸附組由 26 片獨(dú)立吸盤組裝而成，每片吸盤上含有 3 個(gè)彈簧。當(dāng)真空打開(kāi)后，彈簧吸嘴有了一定的負(fù)壓，在吸取硅片的過(guò)程中，產(chǎn)生微量彈性浮動(dòng)，3個(gè)彈簧吸嘴貼緊硅片進(jìn)行吸附。如果吸盤產(chǎn)生的真空度太高，壓力過(guò)大，而電池片源厚度較薄，在吸盤吸孔與硅片未接觸處的使硅片產(chǎn)生了形變，損壞了硅片表面的膜，從而留下了吸盤印。因此，需要對(duì)吸盤真空發(fā)生器的進(jìn)氣壓力進(jìn)行調(diào)整。

針對(duì)同一臺(tái)PECVD爐和固定的一臺(tái)上下料設(shè)備，試驗(yàn)使用固定的1個(gè)石墨舟，壓力分別調(diào)整為為0．5MPa、0．45MPa、0.4MPa、0.35MPa和0．30MPa。

圖3 不同壓力的吸盤印比例

從圖3中可以看出調(diào)整不同壓力后，吸盤印比例有一定下降，從24%下降為18%，下降比例為6%。但是如果壓力再小就會(huì)出現(xiàn)掉片的問(wèn)題，最佳壓力為0.35MPa。因此，調(diào)整壓力后對(duì)降低的吸盤印比例也有一定的改善效果。

2.3 打磨吸盤并調(diào)整機(jī)械手運(yùn)行軌跡

觀察發(fā)現(xiàn)，吸附組的吸盤表面非常的粗糙，吸盤與硅片接觸時(shí)，很容易造成吸盤印。用制絨后的片子對(duì)吸盤進(jìn)行手工打磨，上下打磨3組，一組100次，發(fā)現(xiàn)吸盤表面的光滑度有明顯的改善。吸附組插入硅片的過(guò)程中，如果硅片太貼緊舟葉片旋轉(zhuǎn)，雖然硅片落入卡點(diǎn)的效果很好，但是一定會(huì)產(chǎn)生吸盤??；如果硅片遠(yuǎn)離舟葉片旋轉(zhuǎn)，會(huì)使硅片卡的太松，存在掉片的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在優(yōu)化點(diǎn)位的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)直接取消整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程。

針對(duì)同一臺(tái)PECVD爐和固定的一臺(tái)上下料設(shè)備，試驗(yàn)使用固定的1個(gè)石墨舟，用制絨后的片子對(duì)吸盤進(jìn)行打磨，上下打磨3組，一組100次，并且試驗(yàn)了帶旋轉(zhuǎn)和不帶旋轉(zhuǎn)的點(diǎn)位。

從圖4中可以看出打磨吸盤并調(diào)整機(jī)械手運(yùn)行軌跡后，吸盤印比例有下降明顯，從18%下降為0%，下降比例為18%。因此，打磨吸盤并調(diào)整機(jī)械手運(yùn)行軌跡后對(duì)降低吸盤印的比例有非常好的效果。

圖4 打磨旋轉(zhuǎn)位點(diǎn)的吸盤印比例

3 結(jié)論

對(duì)機(jī)械手點(diǎn)位、調(diào)整吸盤的壓力和打磨吸盤并調(diào)整機(jī)械手運(yùn)行軌跡三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化后，吸盤印問(wèn)題得到了徹底的改善。解決了背鈍化層自動(dòng)化設(shè)備的吸盤印問(wèn)題，改善了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高了產(chǎn)品良率，為后續(xù)產(chǎn)線良率的提高帶來(lái)新的思路和參考。在光伏產(chǎn)業(yè)化規(guī)模發(fā)展的現(xiàn)階段，降本提效是光伏行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，隨著電池片PERC 電池生產(chǎn)的日漸增產(chǎn)，產(chǎn)量和效率得到同步提升時(shí)，良率的提升也會(huì)得好更大的關(guān)注。