隱化池

摘要：光伏組件層壓前通過(guò)EL測(cè)試將半成品組件中的缺陷及時(shí)進(jìn)行排查，并進(jìn)行返工，是光伏組件生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。常見(jiàn)的返工缺陷有隱裂、虛焊和其它。其中，電池片隱裂導(dǎo)致的返工比例最高。引起電池片隱裂的因素包括：電池片晶體類(lèi)型、環(huán)境溫濕度、焊接機(jī)固定臺(tái)溫度、潔凈度、敷設(shè)手法等，全方位進(jìn)行關(guān)注并采取相應(yīng)措施，是降低電池片隱裂的有效途徑。

光伏組件生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)因?yàn)槌善方M件(或半成品組件)存在某種異?；蛉毕荻M(jìn)行返工。發(fā)現(xiàn)異?；蛉毕莸馁|(zhì)控點(diǎn)主要分為：層壓前EL測(cè)試、層壓后目測(cè)、后道EL終測(cè)三個(gè)工序點(diǎn)。層壓后，玻璃、EVA、電池片、EVA、背板在高溫高壓的作用下會(huì)結(jié)合成一個(gè)整體，常規(guī)下很難進(jìn)行拆分，返工困難很大。因此，層壓前通過(guò)EL測(cè)試將半成品組件中的缺陷及時(shí)進(jìn)行排查、發(fā)現(xiàn)并更改，顯得尤為重要。

層壓前的工序包括電池片焊接和敷設(shè)，由于設(shè)備、人、材料、方法、環(huán)境等因素，每道工序都可能產(chǎn)生不良現(xiàn)象。焊接工序造成的常見(jiàn)不良現(xiàn)象包括：電池片隱裂、虛焊、焊帶偏移、錫絲、錫渣、鋪錫、助焊劑結(jié)晶殘留等。敷設(shè)工序造成的常見(jiàn)不良現(xiàn)象包括：電池片隱裂、異物、并片、串間距小大、背板不良、背板小條不居中、匯流條間距小大、匯流條彎曲、匯流條虛焊、匯流條長(zhǎng)短不一、條碼粘貼不良、極反等。根據(jù)層壓前EL測(cè)試出現(xiàn)不良現(xiàn)象的頻次，將以上不良造成的返工，大致歸為三類(lèi)：

第一類(lèi)：隱裂返工。頻次最高，焊接、敷設(shè)兩工序都可能造成電池片隱裂。

第二類(lèi)：虛焊返工。虛焊是焊接工序出現(xiàn)的不良，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)整自動(dòng)焊接機(jī)設(shè)備。

第三類(lèi)：人為返工。其他不良現(xiàn)象的總稱(chēng)，由于每種不良出現(xiàn)的頻次較少、且多為人為粗心大意造成，因此，統(tǒng)稱(chēng)為人為返工。

圖1是筆者所在公司2016年5月份某段時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)單晶組件層壓前EL測(cè)試不同類(lèi)別返工比例折線(xiàn)圖?？梢钥闯觯[裂造成的返工比例最高，人為造成的返工比例次之，虛焊造成的返工比例最低。

本文針對(duì)層壓前半成品組件造成返工的隱裂因素進(jìn)行分析與研究，并提出整改措施。

引起層壓前電池片隱裂的原因是多方面的，下面逐項(xiàng)進(jìn)行分析。

1單多晶類(lèi)型

單晶電池片中，硅的所有原子排列短程有序、長(zhǎng)程也有序；多晶電池片中，硅原子排列僅短程有序，存在晶界(如圖2所示)[1]。由于多晶體晶界之間存在一定的作用力，當(dāng)受到外力時(shí)，在晶界之間的相互作用力下，多晶電池片一定程度上不會(huì)破碎。相比之下，單晶電池片會(huì)比多晶電池片易碎，隱裂比例高。

對(duì)于自動(dòng)焊接來(lái)說(shuō)，由于電池片受力比較均勻，單多晶電池片隱裂比例區(qū)別不大；但對(duì)于手動(dòng)焊接來(lái)說(shuō)，由于人為力度的差異，單晶隱裂比例偏高。這是由單、多晶電池片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異引起的。

2環(huán)境溫濕度

筆者所在公司所用焊接機(jī)使用說(shuō)明中指出，環(huán)境溫度過(guò)低，會(huì)造成碎片率增加；濕度增大時(shí)，將會(huì)造成絕緣裂化，控制元件受損，而且濕度增大會(huì)造成凝露。另一方面，當(dāng)濕度增大時(shí)，會(huì)增大電池片的翹曲度，進(jìn)而增大隱裂的比例。最高溫度為+40℃時(shí)，空氣的相對(duì)濕度不超過(guò)50％；在較低的溫度下可以允許有較高的濕度，例如：20℃時(shí)達(dá)到90％。建議運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，周?chē)諝鉁囟葹椋?0-40 oC，24 h，其平均值不超過(guò)+35℃；濕度為30％～75％，對(duì)于由于溫度變化偶爾產(chǎn)生的凝露應(yīng)采取特殊的措施，不得有結(jié)露。

3焊接機(jī)

與手工焊接相比，自動(dòng)焊接降低了對(duì)電池片的操作次數(shù)，實(shí)現(xiàn)了單焊、串焊的同步進(jìn)行[2]。但是，當(dāng)焊接機(jī)各參數(shù)、各零部件調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，也會(huì)引起電池片的隱裂。主要包括以下幾方面：

3.1固定臺(tái)溫度

固定臺(tái)劃分為：預(yù)熱臺(tái)、焊接臺(tái)、第一降溫區(qū)、第二降溫區(qū)、第三降溫區(qū)五個(gè)區(qū)域。電池片焊接前經(jīng)預(yù)熱區(qū)，進(jìn)入施焊工位，運(yùn)用高頻感應(yīng)式焊接頭進(jìn)行焊接，焊接時(shí)升溫速度、保溫時(shí)間、降溫速度均予以嚴(yán)格梯度控制，施焊前經(jīng)三段梯度升溫預(yù)熱，焊后經(jīng)四段梯度緩降溫。建議預(yù)熱臺(tái)溫度：50～60℃，焊接臺(tái)溫度110～140℃，降溫區(qū)一溫度：90—100℃，降溫區(qū)二的溫度低于降溫區(qū)一，降溫區(qū)三的溫度低于降溫區(qū)二的溫度。電池片脆性大、易碎，急速升溫或降溫，造成電池片受熱、受冷，引起熱脹冷縮裂，再加上焊接施加一定的作用力，電池片很容易破碎。因此，加強(qiáng)預(yù)熱臺(tái)、焊接臺(tái)、降溫區(qū)的溫度檢測(cè)，是降低電池片隱裂的

途徑之一。

3.2潔凈度

移動(dòng)臺(tái)面、焊接臺(tái)面、真空吸盤(pán)、傳送皮帶等，但凡電池片接觸的位置，只要有異物，都有可能粘附在電池表面，造成隱裂。主要的異物除了電池片碎渣，就是助焊劑結(jié)晶殘留。因此，定時(shí)對(duì)焊頭(包括前焊頭、中焊頭、后焊頭)煙霧結(jié)晶進(jìn)行清理，時(shí)刻保持焊接機(jī)工作臺(tái)面的潔凈度，顯得尤為重要。

另外，焊接臺(tái)上粘有特氟龍膠布。當(dāng)焊接一段時(shí)間后，粘接的特氟龍膠布邊側(cè)有翅屈時(shí)，就必須更換掉。粘貼時(shí)，不得有空氣殘留在膠布底下。

3.3基面不平、氣嘴吸力不均

焊接平臺(tái)高低不平、或吸附電池片的氣嘴力度不均，同樣會(huì)引起電池片隱裂。此兩項(xiàng)不良因素，如在排版機(jī)上發(fā)生，也會(huì)引起電池片隱裂。

4敷設(shè)手法

電池片單焊、串焊好以后，要經(jīng)過(guò)敷設(shè)工序。敷設(shè)即按照玻璃、EVA、電池串、EVA、背板的順序依次將上述各物進(jìn)行疊放。疊放的過(guò)程中，為避免電池串偏移，要用高溫膠帶對(duì)電池串進(jìn)行固定。另一方面，為了匯集電流，要用烙鐵頭將匯流帶和電池串引出線(xiàn)進(jìn)行焊接。在這個(gè)過(guò)程中，由于力度、手法等原因，可能會(huì)對(duì)電池片造成一定的損傷。筆者對(duì)所在公司2016年6月份某段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)9211塊單晶組件(6x12)中708片裂片位置進(jìn)行了分析，如圖3所示。

圖3 層壓前EL測(cè)試電池片隱裂位置分布

可以看出，裂片的位置主要集中在Dl、C1、E12、A1、D11、E3、B10、A12、D5、B1，共10個(gè)位置。通過(guò)對(duì)隱裂比例高、原因突出的位置進(jìn)行細(xì)致分析，找出相關(guān)隱裂原因及針對(duì)性對(duì)策，如表1所示。

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，隱裂比例高的位置，均為人為接觸頻次較多的地方，因此，提高員工標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、加強(qiáng)手法力度的培訓(xùn)，突出注意項(xiàng)，是今后的方向。

5 原材料

引起電池片隱裂的原材料，包括焊帶和電池片本身。

5.1焊帶扭曲

機(jī)器焊接安裝的是軸裝焊帶，當(dāng)焊帶上存在個(gè)別扭曲現(xiàn)象時(shí)，肯定會(huì)造成電池片隱裂。因此，加強(qiáng)焊帶供貨商的產(chǎn)品要求，加強(qiáng)檢驗(yàn)，是很有必要的，要做好上料記錄。

5.2電池片本身隱裂比例大

實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，確實(shí)存在某一批次、某一箱體電池片隱裂比例偏高的情況。因此，實(shí)時(shí)對(duì)電池片來(lái)料進(jìn)行EL隱裂抽測(cè)，加強(qiáng)電池片來(lái)料管理，做好上料記錄，及時(shí)與供貨商溝通，進(jìn)行上料批次更換或單獨(dú)箱體更換，也是降低層壓前隱裂返工的有效途徑。

降低層壓前半成品組件隱裂返工比例，需要從多方面著手。首先，嚴(yán)格檢驗(yàn)電池片、焊帶等來(lái)料的質(zhì)量，盡可能減少來(lái)料問(wèn)題對(duì)半成品組件帶來(lái)隱裂的隱患。其次，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境溫濕度的控制、焊接機(jī)固定臺(tái)溫度的控制、潔凈度的處理，及焊接機(jī)機(jī)臺(tái)平整度、吸嘴力度的管理。再次，關(guān)注敷設(shè)環(huán)節(jié)操作工的手法，加強(qiáng)培訓(xùn)，位置準(zhǔn)確、力度柔和，培養(yǎng)良好的操作習(xí)慣及質(zhì)量意識(shí)，也是必不可少的。

王彥雷，申燕，廉佳林

山西潞安太陽(yáng)能科技有限責(zé)任公司

來(lái)源：能源環(huán)境保護(hù)

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