硅太阳能电池制备过程的质量控制策略

１ 引言
随着全球能源的 日趋紧张， 硅太 阳能 电池以无污染 、 市场空
间大等独有的优势被广泛应用于各种照明及发电系统中。 由于在
硅太阳能 电池制备过程中 ， 会不可避免地产生缺陷 ， 这些缺陷的 出现 ， 不仅影响了电池的质量 、 降低了电池 的光电转换效率， 甚至 还可能会形成废品 ， 极大地耗费了生产资源 。 近年来， 随着光伏
一
该 标 还 道印制Ｊ 下银Ｔ序 ， 其功用是通过采用压印的方式将预定的图形 定 其 质 量 等级 。 方 法 除 了耗 用 人力 、 准 不 一外 ， 难 以检 测 出
高效率和 自动化的质量监控 印刷 在 基 板 上 ， 而 在 电 池 表 面 上形 成 正 、 两 个 电 极 以 实 现 电 很多细微的缺 陷。因此建立高精度 、 从 负 是现代化生产的必然要求 。 池工作 时能将产生的电流导出的 目的。 烘干烧结过程是为 了将有 系统对各工艺环节进行实时监控 ， 影 响 太 阳能 电池 产 品质 量 的 因素 较 多 ， 生 产 的 环境 、 材 如 原 机 树 脂 粘 合 剂燃 烧掉 ， 下 几 乎 纯粹 的 、 剩 由于 玻 璃 质 作 用而 密合 操作人员的技能 、 设备的稳定性到工艺 的可靠性 等， 生 在 硅 片上 的 银 电极 ， 且 使 品体 硅 原子 以一定 的 比例 融 人 到熔 融 料 的质量 、 并 相辅相成的 ， 中任何一个要 素 其 的银 电 极材 料 中 去 ， 而形 成 上 下 电极 的欧 姆 接 触 ， 高 电池 片 产 中各个环节之间是紧密联系 、 从 提 都会导致产 品质量降低 ， 甚至 出现废 品。然而 ， 要提高 的开路电压 和填充 凶子两个关键参数 ， 使其具有 电阻特性 ， 以提 出现异常， 高电池片的转换效率 。 产 品质量 ， 一方 面要求设备的可靠性高和工艺的科学性好 ， 另一 方面要求有严格的质量控制体系 所 以， 。 在稳定工艺并建立质量
ｉｃｎ ｏ ｏｔ ｌ ｒ
Ａ 中图分类 号 ： Ｈ１ ， Ｍ９ ４４ １Ｔ ２４ ． 文 献标识 码 ： Ｔ ６ Ｔ １ ． ，Ｐ ７ ＋５ ＋
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的角度出发， 建立了由基于全自动光学检测设备的质量监控系统和 基于统计过程控带 （Ｐ ） ｌ ￣ｓ ｃ 的质量评估系统构成的质量控制体系， 最 后分别对其中的质量监控系统和质量评估系统进行了重点研究。
监 控 系 统 的 基 础 上 ， 亟 需 建 立 一 个质 量分 析评 估 系 统 ， 对 产 还 来 品 信 息数 据进 行 分 析 处 理 ，并 加 强 对 影 响 质 量 因 素 的管 理 和 控 制， 以便 及 时 发 现 生 产 中的 异 常并 采取 对 策 加 以纠 正 ， 而达 到 从
烈竞争的形势下 ， 如何提高产品质量 、 降低生产成本 、 稳定生产 、 提高成品率就显得尤为重要。 迄今为止 ，只有为数不多的学者对硅太阳能 电池制备过程的 质量控制进行了相关研究。一些科研人员 合生产实际经验阐述 了太阳能电池生产过程中各主要工序的质量控制要求， 并提出了各 工艺过程中应注意的事项 ； 一些科研人员 针对硅太阳能电池的丝 网印刷过程 ， 在详细介绍印刷原理的基础上， 对印刷过程中的各工
要包括电池 串焊接 、 电池串敷设 、 组件层压 、 组件测试分档和安装
边框及接线盒等过程 。 而研究的硅太 阳能电池生产工艺主要是针 对中问阶段 的电池制备过程 ， 即印刷背 电极 、 烘干 、 印刷背 电场 、 烘干、 印刷正电极 、 烘干烧结 、 测试分选 、 包装等工序嘲 。
硅 片准 备
产 业 的迅 猛发 展 ， 阳 能 电池 生 产 企业 急剧 增 多 ， 太 同时 原 材 料 硅 的供应 也 日 紧 张 ， 趋 导致 了行 业利 润 急剧 下 。 因此 ， 面 临激 在
２ 硅太 阳能 电池生 产工 艺
硅 太 阳能 电 池包 括 单 晶 硅 和 多 晶硅 太 阳能 电池 ，是 利 用 光
艺提出了细致的要求。 但这些研究都是针对某些具体工艺提出的经
验或要求 ， 而从产品质量控制的角度出发通过建立质量控制体系来
电池制 备
对硅太阳能电池生产的整体过程进行控制的研究尚无系统的报道。 首先对硅太阳能电池的生产工艺过程进行 了简单介绍 ，并对
生产过程中的主要质量问题进行了分析归纳， 然后从产品质量控制
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【 要１ 提高 摘 为了 硅太阳能电 池制备过程的成品率、 产效率和自 生 动化程度， 基于对 硅太阳能电 ；
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｝池生产工艺的分 析研究， 从产品质量 并 控制的角 度出 建立了 发， 新型质量 控制体系 体系由 。 基于全自 动 ｌ光学检测设备的 质量监控系 统和基于统计过程控制技术（Ｐ ） ｓｃ的质量分析评估系 统组成， 经过监控系 ；统采集生产线质量信息数据后由 质量评估系 统对数据进行质量判定、缺陷分析和工艺评价等分析处 ｝理， 现了自 实 动生成报表、 辅助修改工艺和实现远程管 理等功能， 从而达到了 提高产品质量、 稳定生产
电转换原理（ 通常叫做“ 光生伏特效应 ”使太 阳的辐射光通过半 ） 导体物质转变为电能的一种半导体 电子器件 。从硅太阳能制备 的全过程来说 ， 可以划分为三个主要阶段： 硅片准备阶段 、 电池制
备 阶段 和组 件 封装 阶段 ， 图 １ 示 。 中 ， 片准 备 阶段 主 要包 如 所 其 硅 括提 纯 、 棒 、 片 、 洗制 绒 、 拉 切 清 扩散 和刻 蚀 过 程 ； 组件 封 装 阶 段 主
ｆ和提高生产效率的 目的。
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关键词： 太阳能电池； 质量控制系 自 统； 动光学检测； 统计过程控制
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稳定生产和提高产品合格率的 目的。
图 ２硅太阳能 电池制备过程生产线
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因此 ， 为了实现质量控制 的科学性和智能化 ， 品质量控制 产 体系应该包含质量监控系统和质量分析评估系统两部分 ，即数据
陈 军 邝泳聪 欧阳 高飞 张 宪民 （ 华南理 工大学 机械 与汽车工 程学院 ， 广州 ５ ０ ４ ） １ ６ ０ Ｔｈ ａ ｉ ｏｎ ｒ ｌ ｔ ｔ ｇ ｆｓｌ ｏ ｏｌｒ ｅ ｌ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｅ ｑｕ ｌｙ ｃ ｔｏ ｒ ｅ ｙ ｏ ｉｃ ｎ ｓ ａ ｌ ｒ ｄ ｃ ｉ ｔ ｓａ ｉ ｃ ｓ ｏ
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机 械 设 计 与 制 造
２２ ５ 文章 编号 ：Ｄ １３ ９ （０ ）９ ０ ５ — ３ ＩＯ — ９ ７ ２ １ ０ — ２ ２ ０ １ Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｆｃ ｕ ｅ ｎｕ ａ ｔ ｒ
第 ９期
２ １ 年 ９月 ０１
硅 太 阳能 电池制备 过 程 的质 量控 制 策略 术
组 件安 装
● － 一 一 一 ＿ 一 一 一 一 一 一 ＿ － － ・ － － － － ・ － 一 一 ＿ 。 一 － 一 一 一 一 一
图 １硅太阳能电池制备 的主要流程
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