CN119617552B - 单晶硅电池生产线和电池生产车间内环境控制方法 - Google Patents

单晶硅电池生产线和电池生产车间内环境控制方法

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Abstract

本发明公开一种单晶硅电池生产线和电池生产车间内环境控制方法，单晶硅电池生产线包括车间，车间内形成相互独立的四个循环风路，四个循环风路内分别形成制绒清洗区域、CVD区域、TCO区域和丝网印刷区域，四个循环风路均依次串接有风机、粗效过滤器、中效过滤器、加湿模块、除湿模块和用于去除臭氧的第一化学过滤器，四个循环风路内均设有加热模块、制冷模块和温度传感器，其中，CVD区域所在的循环风路上串接有臭氧发生器，CVD区域内设有臭氧测试仪。本发明提供的单晶硅电池生产线具有生产出的单晶硅电池的性能稳定性高，良品率高的优点。

Description

单晶硅电池生产线和电池生产车间内环境控制方法
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，具体涉及一种单晶硅电池生产线和电池生产车间内环境控制方法。
背景技术
单晶硅(HJT)电池是基于单晶硅片的太阳能电池技术和薄膜光伏技术的融合体并兼具两者的优点，其具有开路电压高，转换效率高的优点。单晶硅电池的生产主要包括四个工序：硅片制绒清洗→非晶硅薄膜沉积→透明导电氧化物(TCO)薄膜沉积→丝网印刷导电栅线。硅片制绒通常采用碱液各向异性腐蚀形成金字塔结构的表面，非晶硅沉积通常采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或者热丝化学气相沉积(HWCVD)，TCO沉积通常采用磁控溅射物理气相沉积(PVD)或者反应等离子体沉积(RPD)，导电栅线通常采用丝网印刷低温银浆然后进行烘干固化。这四个工序对周围环境的空气质量有不同的要求，需要进行各种参数控制，合适的空气质量指标可以提高单晶硅电池的电性能和品质稳定性。
然而针对上述工序，相关技术只进行温度、湿度和洁净度的控制，无法控制空气中其他气体的测试和调节，进而在其他气体的影响下，存在生产出的单晶硅电池的性能不稳定，良品率低的缺陷。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种单晶硅电池生产线，该单晶硅电池生产线具有生产出的单晶硅电池的性能稳定性高，良品率高的优点。
本发明的实施例还提出一种电池生产车间内环境控制方法。
本发明实施例的单晶硅电池生产线包括车间，所述车间内形成相互独立的四个循环风路，四个所述循环风路内分别形成制绒清洗区域、CVD区域、TCO区域和丝网印刷区域，四个所述循环风路均依次串接有风机、粗效过滤器、中效过滤器和用于去除臭氧的第一化学过滤器，四个所述循环风路内均设有加热模块、制冷模块和温度传感器，其中，所述CVD区域所在的所述循环风路上串接有臭氧发生器，所述CVD区域内设有臭氧测试仪。
根据本发明实施例的单晶硅电池生产线，通过将车间内部空间分出四个独立的循环风路，并通过独立的风机、粗效过滤器、中效过滤器、加湿模块、除湿模块和用于去除臭氧的第一化学过滤器实现对制绒清洗区域、CVD区域、TCO区域和丝网印刷区域内温度、湿度和臭氧浓度的独立调节，保证上述参数各自适应各工序的工作需求，进而保证最终得到的电池片具有更稳定的性能。通过，通过在CVD区域所在的循环风路上串接有臭氧发生器，在CVD区域内设有臭氧测试仪，实现对CVD区域内臭氧浓度的精准检测，保证其保持在设定区间内，能够有效降低因掺杂层绕镀导致的漏电流，提高电池片的并联电阻，从而提高电池片效率，同时降低电池片漏电失效和并阻失效比例，由此进一步提高了电池片的性能稳定性和良品率。
在一些实施例中，与所述丝网印刷区域对应的所述循环风路还串接有用于去除硫化物的第二化学过滤器。
在一些实施例中，所述丝网印刷区域内设有加湿模块、除湿模块和湿度传感器。
在一些实施例中，所述车间内设有四个隔箱，四个所述隔箱内分别形成四个所述循环风路，四个所述隔箱分别包括成型所述制绒清洗区域部分内壁面的第一隔板、成型所述CVD区域部分内壁面的第二隔板、成型所述TCO区域部分内壁面的第三隔板和成型所述丝网印刷区域的第四隔板，所述第一隔板、所述第二隔板、所述第三隔板和所述第四隔板均设有开关门；
所述车间内还形成有位于所述第一隔板和所述第二隔板之间的第一通道、位于所述第二隔板和所述第三隔板之间的第二通道，以及位于所述第三隔板和所述第四隔板之间的第三通道，所述第一通道能够通过所述开关门的开闭实现所述制绒清洗区域和所述CVD区域的通断，所述第二通道能够通过所述开关门的开闭实现所述CVD区域和所述TCO区域的通断，所述第三通道能够通过所述开关门的开闭实现所述TCO区域和所述丝网印刷区域的通断。
在一些实施例中，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道内均设有输送线，所述制绒清洗区域、所述CVD区域、所述TCO区域和所述丝网印刷区域内均设有用于转移电池的转送机械手。
在一些实施例中，所述车间内还形成有环绕四个所述循环风路的外围区域，所述外围区域内设有空气过滤设备，所述空气过滤设备包括高效过滤器。
根据本发明实施例的电池生产车间内环境控制方法包括以下步骤：
对制绒清洗区域、CVD区域、TCO区域和丝网印刷区域的空气质量进行独立控制；
通过去除臭氧的第一化学过滤器和臭氧测试仪，将CVD区域内的臭氧浓度维持在5ppb和15ppb之间。
根据本发明实施例的电池生产车间内环境控制方法同样具有生产出的单晶硅电池的性能稳定性高，良品率高的优点。
在一些实施例中，还包括；将制绒清洗区域内的臭氧浓度维持在5ppb一下，将TCO区域内的臭氧浓度维持在20ppb以下，将丝网印刷区域的臭氧浓度维持在20ppb一下。
在一些实施例中，还包括：将丝网印刷区域内的硫化物浓度维持在5μg/m3以下。
在一些实施例中，还包括：将制绒清洗区域、CVD区域和TCO区域内的空气湿度维持在40％和70％之间，将丝网印刷区域内的空气湿度维持在50％和60％之间；
将制绒清洗区域、CVD区域、TCO区域和丝网印刷区域内的温度维持在20℃和26℃之间。
附图说明
图1是根据本发明实施例的单晶硅电池生产线的示意图。
图2是根据本发明实施例的单晶硅电池生产线中丝网印刷区域所在循环风路的示意图。
附图标记：
1、车间；11、循环风路；12、制绒清洗区域；13、CVD区域；14、TCO区域；15、丝网印刷区域；16、风机；17、粗效过滤器；18、中效过滤器；19、第一化学过滤器；20、第二化学过滤器；21、臭氧测试仪；22、臭氧发生器；23、湿度传感器；24、第一通道；25、第二通道；26、第三通道。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1和图2描述根据本发明实施例的单晶硅电池生产线。
本发明实施例的单晶硅电池生产线包括车间1，车间1内形成相互独立的四个循环风路11，四个循环风路11内分别形成制绒清洗区域12、CVD区域13、TCO区域14和丝网印刷区域15，四个循环风路11均依次串接有风机16、粗效过滤器17、中效过滤器18和用于去除臭氧的第一化学过滤器19，四个循环风路11内均设有加热模块、制冷模块和温度传感器，其中，CVD区域13所在的循环风路11上串接有臭氧发生器22，CVD区域13内设有臭氧测试仪21。
根据本发明实施例的单晶硅电池生产线，通过将车间1内部空间分出四个独立的循环风路11，并通过独立的风机16、粗效过滤器17、中效过滤器18、加湿模块、除湿模块和用于去除臭氧的第一化学过滤器19实现对制绒清洗区域12、CVD区域13、TCO区域14和丝网印刷区域15内温度、湿度和臭氧浓度的独立调节，保证上述参数各自适应各工序的工作需求，进而保证最终得到的电池片具有更稳定的性能。通过，通过在CVD区域13所在的循环风路11上串接有臭氧发生器22，在CVD区域13内设有臭氧测试仪21，实现对CVD区域13内臭氧浓度的精准检测，保证其保持在设定区间内，能够有效降低因掺杂层绕镀导致的漏电流，提高电池片的并联电阻，从而提高电池片效率，同时降低电池片漏电失效和并阻失效比例，由此进一步提高了电池片的性能稳定性和良品率。
需要说明地，通过设置粗效过滤器17和中效过滤器18，能够将四个循环风路11内的洁净度控制在千级以上(或ISOClass6)。
在一些实施例中，如图1和图2所示，与丝网印刷区域15对应的循环风路11还串接有用于去除硫化物的第二化学过滤器20。
该设置有效降低丝网印刷区域15中硫化物的含量，进而有效降低银栅线与硫化物氧化生产硫化银而导致颜色发黄设置发黑，有效保证电池片外观和焊接性能，也有效减低银栅线的导电性不良的几率。
具体地，硫化物主要为SO2和H2S，第二化学过滤器20的设置，能够保证丝网印刷区域15内的硫化物浓度低于5μg/m3。
在一些实施例中，如图1所示，丝网印刷区域15内设有加湿模块、除湿模块和湿度传感器23。
低温固化银浆的印刷性能和固化性能会受到空气湿度的影响，空气湿度低于40％时银浆容易变干，粘度变大，不利于印刷；空气湿度高于70％时银浆的固化速率变慢，也会造成不良影响。通过设置加湿模块、除湿模块和湿度传感器23，能够将丝网印刷区域15内的空气湿度维持在50％和60％之间，以有效规避上述缺陷。
具体地，湿度测试仪测定的湿度值反馈给控制系统，控制加湿模块或除湿模块的工作效率，以维持丝网印刷区域15的空气湿度在合适范围。
在一些实施例中，如图1所示，车间1内设有四个隔箱，四个隔箱内分别形成四个循环风路11，四个隔箱分别包括成型制绒清洗区域12部分内壁面的第一隔板、成型CVD区域13部分内壁面的第二隔板、成型TCO区域14部分内壁面的第三隔板和成型丝网印刷区域15的第四隔板，第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板均设有开关门。车间1内还形成有位于第一隔板和第二隔板之间的第一通道24、位于第二隔板和第三隔板之间的第二通道25，以及位于第三隔板和第四隔板之间的第三通道26，第一通道24能够通过开关门的开闭实现制绒清洗区域12和CVD区域13的通断，第二通道25能够通过开关门的开闭实现CVD区域13和TCO区域14的通断，第三通道26能够通过开关门的开闭实现TCO区域14和丝网印刷区域15的通断。
开关门处于关闭状态时，即可保证制绒清洗区域12、CVD区域13、TCO区域14和丝网印刷区域15各自空气质量的独立性。当需要转移电池片到下一工序时，只需先打开所在工序处的开关门，将电池片转移到相应的通道内，然后关闭所在工序处的开关门，打开下一工序处的开关门，待电池片由通道转移至下一工序处时，在关闭上述打开的开关门，即完成电池片的转移，该设置有效避免了相邻两个循环风路11的连通，有效保证了各自空气参数的稳定，进而有效保证了生产的电池片的性能稳定性和良品率。
具体地，第一通道24、第二通道25和第三通道26优选为密闭通道，或者，在四个循环风道外侧的环境洁净度、温湿度满足电池片存放要求时，第一通道24、第二通道25和第三通道26也可以为开放式通道。
在一些实施例中，第一通道24、第二通道25和第三通道26内均设有输送线，制绒清洗区域12、CVD区域13、TCO区域14和丝网印刷区域15内均设有用于转移电池的转送机械手。
输送线和转速机械手的设置，有效提高了电池片的生产自动化程度，电池片的生产效率更高，用人成本更低。
具体地，转送机械手可以为带有吸盘的三自由度机械手。输送线优先为皮带输送线。
在一些实施例中，车间1内还形成有环绕四个循环风路11的外围区域，外围区域内设有空气过滤设备，空气过滤设备包括高效过滤器。
由此在电池片取出至外围区域时，外围区域的空气洁净度保证不会污染电池片，进一步保证生产出的电池片的性能稳定性和良品率。
具体地，在高效过滤器的过滤下，外围区域的空气洁净度控制在万级以上(或ISOClass7)。
根据本发明实施例的电池生产车间1内环境控制方法包括以下步骤：
对制绒清洗区域12、CVD区域13、TCO区域14和丝网印刷区域15的空气质量进行独立控制；
通过去除臭氧的第一化学过滤器19和臭氧测试仪21，将CVD区域13内的臭氧浓度维持在5ppb和15ppb之间。
根据本发明实施例的电池生产车间1内环境控制方法同样具有生产出的单晶硅电池的性能稳定性高，良品率高的优点。
在一些实施例中，还包括；将制绒清洗区域12内的臭氧浓度维持在5ppb一下，将TCO区域14内的臭氧浓度维持在20ppb以下，将丝网印刷区域15的臭氧浓度维持在20ppb一下。
硅片在烘干过程中很容易被空气中的臭氧氧化，使少子寿命降低，因此需要尽量降低臭氧浓度，控制臭氧浓度在5ppb以下能够有效提高少子寿命。TCO区域14和丝网印刷区域15的硅片已经完成了非晶硅沉积，对臭氧浓度的敏感性降低，控制臭氧浓度在20ppb以下，能够降低对第一化学过滤器19的要求，节省厂务成本。
在一些实施例中，还包括：将丝网印刷区域15内的硫化物浓度维持在5μg/m3以下。
该设置有效降低丝网印刷区域15中硫化物的含量，进而有效降低银栅线与硫化物氧化生产硫化银而导致颜色发黄设置发黑，有效保证电池片外观和焊接性能，也有效减低银栅线的导电性不良的几率。
在一些实施例中，还包括：将制绒清洗区域12、CVD区域13和TCO区域14内的空气湿度维持在40％和70％之间，将丝网印刷区域15内的空气湿度维持在50％和60％之间。将制绒清洗区域12、CVD区域13、TCO区域14和丝网印刷区域15内的温度维持在20℃和26℃之间。
低温固化银浆的印刷性能和固化性能会受到空气湿度的影响，空气湿度低于40％时银浆容易变干，粘度变大，不利于印刷。空气湿度高于70％时银浆的固化速率变慢，也会造成不良影响，设置丝网印刷区域15的空气湿度为50％-60％，更好地保证了电池片上的栅线印刷性能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种单晶硅电池生产线，其特征在于，包括车间，所述车间内形成相互独立的四个循环风路，四个所述循环风路内分别形成制绒清洗区域、CVD区域、TCO区域和丝网印刷区域，四个所述循环风路均依次串接有风机、粗效过滤器、中效过滤器和用于去除臭氧的第一化学过滤器，四个所述循环风路内均设有加热模块、制冷模块和温度传感器，其中，所述CVD区域所在的所述循环风路上串接有臭氧发生器，所述CVD区域内设有臭氧测试仪。
2.根据权利要求1所述的单晶硅电池生产线，其特征在于，与所述丝网印刷区域对应的所述循环风路还串接有用于去除硫化物的第二化学过滤器。
3.根据权利要求1所述的单晶硅电池生产线，其特征在于，所述丝网印刷区域内设有加湿模块、除湿模块和湿度传感器。
4.根据权利要求1所述的单晶硅电池生产线，其特征在于，所述车间内设有四个隔箱，四个所述隔箱内分别形成四个所述循环风路，四个所述隔箱分别包括成型所述制绒清洗区域部分内壁面的第一隔板、成型所述CVD区域部分内壁面的第二隔板、成型所述TCO区域部分内壁面的第三隔板和成型所述丝网印刷区域的第四隔板，所述第一隔板、所述第二隔板、所述第三隔板和所述第四隔板均设有开关门；
所述车间内还形成有位于所述第一隔板和所述第二隔板之间的第一通道、位于所述第二隔板和所述第三隔板之间的第二通道，以及位于所述第三隔板和所述第四隔板之间的第三通道，所述第一通道能够通过所述开关门的开闭实现所述制绒清洗区域和所述CVD区域的通断，所述第二通道能够通过所述开关门的开闭实现所述CVD区域和所述TCO区域的通断，所述第三通道能够通过所述开关门的开闭实现所述TCO区域和所述丝网印刷区域的通断。
5.根据权利要求4所述的单晶硅电池生产线，其特征在于，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道内均设有输送线，所述制绒清洗区域、所述CVD区域、所述TCO区域和所述丝网印刷区域内均设有用于转移电池的转送机械手。
6.根据权利要求1所述的单晶硅电池生产线，其特征在于，所述车间内还形成有环绕四个所述循环风路的外围区域，所述外围区域内设有空气过滤设备，所述空气过滤设备包括高效过滤器。
7.一种电池生产车间内环境控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
对制绒清洗区域、CVD区域、TCO区域和丝网印刷区域的空气质量进行独立控制；
通过去除臭氧的第一化学过滤器和臭氧测试仪，将CVD区域内的臭氧浓度维持在5ppb和15ppb之间。
8.根据权利要求7所述的电池生产车间内环境控制方法，其特征在于，还包括；将制绒清洗区域内的臭氧浓度维持在5ppb一下，将TCO区域内的臭氧浓度维持在20ppb以下，将丝网印刷区域的臭氧浓度维持在20ppb一下。
9.根据权利要求7所述的电池生产车间内环境控制方法，其特征在于，还包括：将丝网印刷区域内的硫化物浓度维持在5μg/m3以下。
10.根据权利要求7所述的电池生产车间内环境控制方法，其特征在于，还包括：将制绒清洗区域、CVD区域和TCO区域内的空气湿度维持在40%和70%之间，将丝网印刷区域内的空气湿度维持在50%和60%之间；
将制绒清洗区域、CVD区域、TCO区域和丝网印刷区域内的温度维持在20℃和26℃之间。
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