CN106004137A - 基于el检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于EL检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法。其特点是，包括如下步骤：步骤一，采用丝网印刷方式依次印刷得到晶硅电池片的背电极、背电场和正电极；步骤二，采用链式烧结炉通过快速烘干、烧结的方法使电池片的电极金属化；步骤三，将烧结后的电池片按照开路电压、短路电流、串联电阻、并联电阻、填充因子、暗电流和转换效率进行电性能测试并且进行EL测试，分别获取电池片的光电电性能值数据和EL图像，采集、保存该性能值数据和EL图像。本发明方法提供了一种基于电池片电性能测试结果与EL检测结果综合判断印刷质量，并监控、改善印刷质量的方法。

Description

基于EL检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法

技术领域

本发明涉及一种基于EL检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法。

背景技术

晶硅太阳能电池发电是新能源应用的典范。目前成熟的晶硅太阳能电池片的制作中，主要采用工艺步骤为：表面制绒、扩散制结、刻蚀、去磷硅玻璃、沉积减反射膜、金属化制作电极、测试分选。其中，丝网印刷因其工艺简单、成本低而作为主流的金属化工艺被广泛使用。在丝网印刷中，正电极印刷、烧结极为关键，不仅直接关系到晶硅电池的光电转换效率，也直接影响生产成本、影响到生产成品率。一方面，为了配合高阻密栅、浅结扩散等工艺以及减小栅线宽度从而降低遮光面积等途径达到提升光电转换效率的目的，目前印刷图案的设计线宽已经从70μm左右降低至35μm左右，并且有进一步降低的趋势。虽然浆料的印刷性在不断改善，然而作为正电极印刷采用导电性好的银浆，其中所含贵金属银的比例可达到90％左右，仍然存在因粘度大造成不同程度的断栅、虚印的现象，容易对短路电流和功率造成损失；栅线细易造成串联电阻增大，可能存在不同程度虚印，栅线粗则正极银浆消耗大，烧结后易坍塌，导致遮光面积大，造成电池片有效受光面积小，影响转换效率。电池片正面电极印刷中出现的断栅和虚印等现象，存在返工困难，造成生产成品率降低。

此外，由于晶硅电池生产多采用24小时不间化作业。在生产中技术工艺人员与生产人员存在不同时作业情况，因此丝网印刷中存在的问题不能及时得到技术工艺人员的解决。另一方面在丝网印刷后，半成品电池片经过烘干、烧结后在测试转换效率，因此，若测试分选出现异常情况，若不及时和丝网印刷尤其是正电极印刷沟通，就会难免导致不合格品继续增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于EL检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法，能够有效融合工艺与生产过程，及时判断印刷质量，及时分析生产过程，降低生产成本，提高生产效率。

一种基于EL检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

步骤一，采用丝网印刷方式依次印刷得到晶硅电池片的背电极、背电场和正电极，或者采用丝网印刷方式依次印刷得到晶硅电池片的背电场、背电极和正电极，然后将该印刷后的半成品电池片进入下一工序；

步骤二，采用链式烧结炉通过快速烘干、烧结的方法使电池片的电极金属化；

步骤三，将烧结后的电池片按照开路电压、短路电流、串联电阻、并联电阻、填充因子、暗电流和转换效率进行电性能测试并且进行EL测试，分别获取电池片的光电电性能值数据和EL图像，采集、保存该性能值数据和EL图像；

步骤四：控制器(工控机、微处理器或者丝网印刷机自带的控制器)将得到的性能值数据和EL图像与已经设定好的基准数据和基准图像进行对比，做出印刷质量优劣和生产过程是否正常的判断，并将判断结果反馈给丝网印刷机；

步骤五：丝网印刷机根据得到的判断结果，做出继续印刷、调整印刷参数或者停止的判断，并执行相应动作。

步骤四中将得到的性能值数据和EL图像通过与已设定好的基准数据和图像进行对比具体是指：

(1)首先定义EL图像对比检测结果，具体是第一类EL检测结果包括黑芯片、反向测试四周漏电片、隐裂片、孔洞或者断栅数量≤10根，第二类EL检测结果包括主栅线缺少或者黑斑面积达到电池拍片面积的5％以上；如果对比检测结果既不属于上述第一类EL检测结果也不属于第二类EL检测结果，则视为第三类EL检测结果；

(2)定义性能值数据对比结果，如果电性能同时满足开路电压≥630mV，短路电流≥5.75A，串联电阻≤5mΩ，并联电阻≥20Ω，填充因子介于78～81％，暗电流≤3A和转换效率≥18.5％，并且EL检测结果为第三类EL检测结果，则判断为正常状态，丝网印刷机继续印刷；

如果电性能满足开路电压≥630mV，短路电流≥5.75A，串联电阻≤5mΩ，并联电阻≥20Ω，填充因子介于78～81％，暗电流≤3A和转换效率≥18.5％，并且EL检测结果为第一类EL检测结果，则判断为异常状态，需要对丝网印刷机印刷参数进行调整；

如果电性能不满足开路电压≥630mV，短路电流≥5.75A，串联电阻≤5mΩ，并联电阻≥20Ω，填充因子介于78～81％，暗电流≤3A和转换效率≥18.5％中的任意一个，或者EL检测结果为第二类EL检测结果，则判断为故障状态，丝网印刷机停止。

本发明方法提供了一种基于电池片电性能测试结果与EL检测结果综合判断印刷质量，并监控、改善印刷质量的方法。同时，本发明方法也对整线生产过程进行监控。采用该方法，可以有效融合工艺与生产过程，及时判断印刷质量，及时分析生产过程，降低生产成本，提高生产效率。

附图说明

附图1是本发明实施例1方法的流程示意图；

附图2是本发明实施例1采用的生产线基准数据模型；

附图3是本发明实施例1中第I类EL基础测试数据转化模拟示意图；

附图4是本发明实施例1中第II类EL基础测试数据转化模拟示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于EL检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法，包括如下步骤：步骤一，采用丝网印刷方式依次印刷制作得到晶硅电池片的背电极、背电场和正电极，印刷后的半成品电池片进入下一工序；步骤二，采用链式烧结炉通过快速烘干、烧结的方法获得电池片的电极金属化从而能够实现光生电流收集、导通；步骤三，烧结后的电池片进行转换效率等电性能测试和EL测试，获取电池片的光电电性能值和EL图像，并采集、保存数据与图像；步骤四：通过与已设定好的基准数据和图像对比，做出印刷质量优劣和生产过程是否正常的判断，并将判断结果反馈给电极印刷；步骤五：根据与基准数据与图像的对比结果，电极印刷做出继续印刷、调整或者停止的判断，并执行相应动作。

步骤一丝网印刷电极的顺序为的背电极、背电场，或者背电场、背电极，最后印刷正电极，从而达到减少损失的目的；步骤一丝网印刷电极必须含有收集电流，满足步骤三测试转换效率等电性能测试和EL测试的栅线；满足步骤三测试的栅线包括连续、分段、镂空、背面分段等类型；步骤三中的测试是测试电池片电性能后同时或者立即测试EL图像，并采集太阳能电池片的电性能数据和EL图像。

步骤三中预设定的基准数据或者定义包括电性能与EL图像，EL图像根据典型图像特征形成数学化虚拟特征；步骤四中预存已经设计、测试、采集的基准数据或者定义命令，用以比对、判断；判断结果包括完全满足、基本满足或者满足第一类标准、满足第二类标准或者完全不满足；判断结果包括完全满足包括电性能与EL同时满足，基本满足指电性能与EL检测结果核心关键指标满足，满足第一类标准是指由于硅片原因、丝网印刷之前工序造成异常等，满足第二类标准指丝网印刷和测试本身造成异常，完全不满足指电性能与EL同时超出测试允许范围；步骤五会依据步骤四的判断结果做出继续印刷、调整参数后印刷、停止印刷等判断与行为。步骤五会依据步骤四的判断结果做出调整参数后印刷包括设定警报，并且通过检测预设定数量电池片测试结果开始累积计算，从而进入下一个判断。

实施例1：

以125mm*125mm，直径165mm单晶电池生产为例。依照生产线已有生产生产数据统计，设定生产线平均转换效率为18.8％。在正常生产时候记录基准数据，设定其主要电性能参数见下表1：

在上述基准设定中，以转换效率为关键核心指标。根据生产线已有生产数据模拟正常生产时的电性能测试结果正态分布，设定其函数图像如图2所示，计算正态分布方差值σ。

设定EL检测结果。其中第一类EL检测结果包括黑芯片、反向测试四周漏电片、隐裂片、孔洞、一定数量断栅。第二类EL检测结果包括局部边缘反向漏电、主栅线缺少、黑斑面积达到电池拍片面积5％以上。

设定I类判定，若电性能完全满足表1和图2数据要求，且EL测试结果正常，判定为I完全符合。

设定II类判定，若电性能满足表1和图2数据要求，且EL测试结果符合第一类EL检测标准，判定为II类结果。判定第二类结果后，丝网印刷做出印刷参数调整，同时设定一定数量的报警时间，若计数满足设定数量后仍然存在，停止印刷。

设定III类判定，若电性能不满足表1数据，电性能参数分布偏离基准统计数据模型，EL图像符合第二类检测结果，立刻停止印刷。

本发明中提及的第一、二类EL检测结果中涉及的术语均为本领域技术人员熟知，现简单解释如下：1、黑芯片：以硅片中心为中心，EL图片中形成的黑圆形图案；2、反向测试四周漏电片：采用12V反向电压拍摄，EL图片边缘出现亮斑或IV功率测试漏电流Irev＞1.5A；3、隐裂片：EL图片中线性或者非规律的暗区；4、孔洞：电池片出现穿孔，采用12V反向电压拍摄，EL图片出现亮点；5、断栅数量≤10根：EL图片正面副栅线数量断开根数≤10根；6、主栅线缺失：电池片正面主栅线未印刷，EL拍摄时显示大面积暗区；7、黑斑面积达到电池拍片面积的5％以上：EL图片黑色区域占拍摄面积的5％以上。

Claims (2)

1.一种基于EL检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，采用丝网印刷方式依次印刷得到晶硅电池片的背电极、背电场和正电极，或者采用丝网印刷方式依次印刷得到晶硅电池片的背电场、背电极和正电极，然后将该印刷后的半成品电池片进入下一工序；

步骤二，采用链式烧结炉通过快速烘干、烧结的方法使电池片的电极金属化；

步骤三，将烧结后的电池片按照开路电压、短路电流、串联电阻、并联电阻、填充因子、暗电流和转换效率进行电性能测试并且进行EL测试，分别获取电池片的光电电性能值数据和EL图像，采集、保存该性能值数据和EL图像；

步骤四：控制器将得到的性能值数据和EL图像与已经设定好的基准数据和基准图像进行对比，做出印刷质量优劣和生产过程是否正常的判断，并将判断结果反馈给丝网印刷机；

步骤五：丝网印刷机根据得到的判断结果，做出继续印刷、调整印刷参数或者停止的判断，并执行相应动作。

2.如权利要求1所述的基于EL检测控制丝网印刷质量和生产过程的方法，其特征在于：

步骤四中将得到的性能值数据和EL图像通过与已设定好的基准数据和图像进行对比具体是指：

(1)首先定义EL图像对比检测结果，具体是第一类EL检测结果包括黑芯片、反向测试四周漏电片、隐裂片、孔洞或者断栅数量≤10根，第二类EL检测结果包括主栅线缺少或者黑斑面积达到电池拍片面积的5％以上；如果对比检测结果既不属于上述第一类EL检测结果也不属于第二类EL检测结果，则视为第三类EL检测结果；

(2)定义性能值数据对比结果，如果电性能同时满足开路电压≥630mV，短路电流≥5.75A，串联电阻≤5mΩ，并联电阻≥20Ω，填充因子介于78～81％，暗电流≤3A和转换效率≥18.5％，并且EL检测结果为第三类EL检测结果，则判断为正常状态，丝网印刷机继续印刷；

如果电性能满足开路电压≥630mV，短路电流≥5.75A，串联电阻≤5mΩ，并联电阻≥20Ω，填充因子介于78～81％，暗电流≤3A和转换效率≥18.5％，并且EL检测结果为第一类EL检测结果，则判断为异常状态，需要对丝网印刷机印刷参数进行调整；

如果电性能不满足开路电压≥630mV，短路电流≥5.75A，串联电阻≤5mΩ，并联电阻≥20Ω，填充因子介于78～81％，暗电流≤3A和转换效率≥18.5％中的任意一个，或者EL检测结果为第二类EL检测结果，则判断为故障状态，丝网印刷机停止。