電池線碎片分析

1、v1.0可編輯可修改電池片碎片分析報告隨著光伏市場逐漸回暖，公司的發(fā)展又迎來了新一輪的機遇，碎片率作為太 陽能電池生產(chǎn)的一項重要指標對生產(chǎn)成本起著舉足輕重的作用， 因此控制好碎片 率實際上也是在為公司追求更多的利潤。晶體斷裂：碎片其實就是晶體斷裂，晶體的斷裂是指晶體在應力作用下應變大于其臨界 斷裂應變時發(fā)生的結構上的解離。 從微觀角度講，即是在應力的作用下，晶體內(nèi) 部的原子偏離了平衡位置且超出了原子間結合力的范圍，晶格發(fā)生了斷裂。硅材料為典型的金剛石型晶體結構， 各原子間通過共價鍵結合，是典型的脆 性材料，易發(fā)生脆斷。在單晶硅的生長過程中可能會由于尺寸大， 原料純度不高，生長工藝條件不 合理等

2、原因，而具有較大的內(nèi)應力，甚至局部已突破斷裂應變產(chǎn)生了微型隱裂。 晶體的內(nèi)應力越大，就越容易在較小的沖擊力作用下發(fā)生解理斷裂。下面就我司碎片情況做具體分析，下圖是5月份我司采購的不同廠商的硅片制作電池片所產(chǎn)生的碎片統(tǒng)計圖:圖1 一線不同片源碎片情況統(tǒng)計（來源：生產(chǎn)日報表，下同）從圖1可以看出單晶硅片中芯能的碎片率較其他廠商的碎片率有明顯偏高,做了五批芯能的片子，平均碎片率為 %而昱輝、晟納吉、金太陽、雙鴿各只做了一批，明顯比芯能的碎片率低。圖2二線不同片源碎片情況統(tǒng)計從圖2可以看出多晶片中金太陽做的很多，一共七批，平均碎片率為 %而 雷迪做了四批，平均碎片率為%山晟僅做了一批不具代表性暫不考慮

3、。通過一、二線不同片源的碎片率對比可以發(fā)現(xiàn)， 片源對電池片生產(chǎn)過程中產(chǎn) 生的碎片有很大的影響，其影響主要體現(xiàn)在硅片厚度、尺寸、崩邊、線痕、隱裂 等方面。硅片厚度的影響不言而喻，比較薄的片子在人為操作，設備運行過程中所能 承受的機械力會更小，發(fā)生碎片的幾率更大；而厚薄不均的片子，會在等離子體 刻蝕和印刷工序產(chǎn)生更多的碎片，在刻蝕前夾緊片子的時候由于片子厚薄不均， 在擰緊夾具時可能由于某一邊比另一邊薄而擰得更緊造成碎片，而在印刷工序， 厚薄不均的片子很容易造成印刷碎片，或者是由于厚薄不均導致燒結翹曲度比較 大而產(chǎn)生更多的碎片。硅片尺寸不一致也是導致碎片增加的一個重要原因。主要體現(xiàn)在印刷工序， 由于

4、單晶印刷設備ASYS專送的特殊構造，所以傳送帶兩邊會加上矯正硅片位置的校正器，但是硅片尺寸不一致會導致硅片與校正器的碰撞導致碎片的增加。崩邊、線痕和隱裂片本身就是存在缺陷的硅片，在任何一道工序經(jīng)過輕微的機械力作用都可能產(chǎn)生碎片一線砰片統(tǒng)訃圖3 一線各工序碎片統(tǒng)計 從圖3可以看出一線碎18片主要是PECVD印刷和分選測試產(chǎn)生的二線碎片統(tǒng)計45W2W0AIM1WQitnoIm如桂合計護敵含訃二枚礁舍汁FECTOfiri卜登剛印AM舍計介選J4比普訟圖4二線各工序碎片統(tǒng)計 從圖4可以看出二線的碎片主要是一洗、PECVD印刷和分選測試產(chǎn)生的。下面就各個工序產(chǎn)生的碎片做一一分析：一次清洗(一線)現(xiàn)狀：下

5、圖是5月份一線一洗的碎片統(tǒng)計，可以看出清洗碎片占據(jù)近50%而其他碎片都只占據(jù)很小的一部分。線洗碎片統(tǒng)計圖5 一線一洗碎片統(tǒng)計一線一洗產(chǎn)生碎片的主要原因是：a)人為操作手法不對造成的碎片，比如插 片碎片、甩干后取籃時撞到片子等。b)設備故障造成的問題，比如砸籃。c )來 料本身存在質量冋題，比如隱裂、線痕、崩邊、硅晶脫落等。d)制絨時間過長，絨面過大，使硅片太薄也會增加碎片的幾率。改善措施：(1) 來料方面的原因，我們應該及時找品控確認，以便對來料廠商進行投訴。(2) 在生產(chǎn)過程忠，人員要不斷的對機器巡視，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。班與班交 接一定要把問題及時告知下個班。 以便下個班在生產(chǎn)中對問題跟蹤巡

6、視。 組長在 生產(chǎn)前首先應檢查機器有無異常，確認后方可生產(chǎn)。(3) 人為碎片主要表現(xiàn)在上料手法不對，插片造成碎片。在涉及到人為操作時手法一定要輕。(4) 要控制好減薄量，確保絨面不要太大次清洗（二線）現(xiàn)狀：5月份二線一洗的碎片數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下圖， 可以看出下料碎片和機械故障導致 的碎片占據(jù)絕大部分碎片二線一洗碎片統(tǒng)計圖6二線一洗碎片統(tǒng)計產(chǎn)生這些碎片的主要原因有 a）員工操作手法不對，導致上下料碎片。 b） 設備故障導致碎片，比如卡片、疊片等。c）來料質量本身就有問題，比如線痕、 崩邊、隱裂等。d）制絨時間過長，絨面過大，使硅片太薄也會增加碎片的幾率。改善措施：（1）來料方面的原因，我們應該及時找品

7、控確認，以便對來料廠商進行投訴。（2）在生產(chǎn)過程忠，人員要不斷的對機器巡視，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。班與班交接一定要把問題及時告知下個班。 以便下個班在生產(chǎn)中對問題跟蹤巡視。組長在生產(chǎn)前首先應檢查機器 有無異常，確認后方可生產(chǎn)。（3）人為碎片主要表現(xiàn)在上料手法不對，在生產(chǎn)過程忠盡量做到硅片與滾輪的無聲接觸。 接觸聲音大了，造成的隱裂的幾率變大。（4 ）要控制好減薄量，確保絨面不要太大。擴散（一線、二線）現(xiàn)狀:從5月份的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，對于一線，擴散工序是產(chǎn)生的碎片最少的工序， 占所有工序總碎片的%對于二線，擴散工序產(chǎn)生的碎片也比較少，占所有工序 總碎片的% 5月份擴散碎片分類統(tǒng)計如下圖：一線擴散碎片統(tǒng)

8、計圖7 一線擴散碎片統(tǒng)計二線擴散碎片統(tǒng)計圖8二線擴散碎片統(tǒng)計這些碎片又大體可以分成三大類:（1）、擴散前碎片，包括擴散前測少子壽命碎片和插片碎片。產(chǎn)生測量少子壽命碎片的原因有：a）來料有微型隱裂，在突然性的真空吸 力的作用下隱裂擴大并導致碎片；b）放片和取片時，硅片易磕碰到測試儀導致 崩邊、缺角；c）測試完成后，系統(tǒng)會在2秒鐘后才解除真空吸力，在此之前去 取片極易產(chǎn)生碎片。產(chǎn)生插片碎片的原因有：a）來料有隱裂，真空吸筆吸持受力后產(chǎn)生碎片；b） 插片入石英舟時，硅片與石英舟磕碰而產(chǎn)生崩邊、缺角；c）插入石英舟時，因角度不正而受力形變導致碎片。（2）擴散碎片。在擴散過程中產(chǎn)生的碎片一般與硅片的質量

9、和熱應力有關。硅片在進爐管過 程中急劇升溫，由于邊緣比中心部分溫度升得快，在硅片徑向產(chǎn)生很大溫度梯度， 并由此產(chǎn)生很大的熱應力。如果硅片本身存在微型隱裂或內(nèi)應力較大（如位錯密 度過高），那么在這個過程中極易導致晶格斷裂，出現(xiàn)碎片。硅片在出爐過程中 急劇冷卻，也容易受到和強的熱應力沖擊而產(chǎn)生碎片。（3）擴散后碎片，包括卸片碎片、測量碎片和后工序退回碎片。產(chǎn)生卸片碎片的原因有：a）擴散過程中熱應力導致的隱裂；b）卸片時角度 不正使硅片受力形變導致碎片；c）卸片時力度過大導致碎片，特別是薄片在這 種情況下極易發(fā)生碎片。測量碎片的原因參考擴散前測少子壽命的原因。后工序退回的碎片一般以崩邊片、缺角片居多

10、。產(chǎn)生的原因主要是來料缺角 和插片手法不當造成。以上三類碎片中，以擴散后碎片的比例最高，占該工序碎片的3/4強。改善措施：根據(jù)以上對碎片狀況和原因的分析，我們認為應從以下幾點加于改善：（1）測量硅片時手法要輕柔，避免與測試設備發(fā)生碰撞。待設備對硅片解除約 束后方可取出硅片。（2）插片和卸片時動作要輕柔，角度要正，在生產(chǎn)不緊的情況下應降低作業(yè)速 度。插片時，避免硅片與石英舟發(fā)生磕碰，硅片入舟時無碰撞聲，并要注 意檢查來料崩邊、缺角。（3）進舟前要檢查舟在槳上是否放平穩(wěn)，盡量不要修改進出舟的速度。出舟時, 應等舟停止移動后再下舟。二洗（一線、二線）現(xiàn)狀：二洗是產(chǎn)生碎片較少的工序，5月份數(shù)據(jù)顯示，一

11、、二線二洗碎片占所有工序總碎片的比例為% % 5月份二洗碎片分類統(tǒng)計如下圖：線二洗鋅片統(tǒng)計圖 9一 線 二 洗 碎 片 統(tǒng) 計二線二洗碎片統(tǒng)計圖10二線二洗碎片統(tǒng)計 圖9、圖10表明，插片碎片在該工序的碎片占最大比重， 分別達55% （線）和53% （二線）。各類碎片的產(chǎn)生原因分析如下：（1）造成插片碎片的主要原因有：a）片子偏?。ㄖ饕侵平q過度的返工片） 手持片時用力過大導致碎片；b）硅片插入片盒時，因角度不正而受力產(chǎn)生碎片; c）硅片插入片盒過程中與片盒發(fā)生磕碰導致崩邊、缺角。（2）刻蝕碎片主要原因有：a）墊板不平整，導致硅片受力不均勻引起碎裂； b）硅片偏薄，受力過度時發(fā)生碎裂。c）另外

12、，硅片過薄時刻蝕容易發(fā)生崩邊現(xiàn) 象，我們認為在硅棒（或硅錠）的切割過程中會在硅片的邊緣留下?lián)p傷，這些損 傷邊緣在等離子體的沖擊下容易發(fā)展成崩邊。（3）清洗和甩干碎片應該主要是插片時留下的隱裂片，當然機械臂砸籃、甩 干時操作不當也會產(chǎn)生大量碎片。改善措施：（1）控制返工片的減薄厚度，操作薄片時一定要仔細，輕拿輕放。（2）裝夾硅片前要檢查刻蝕墊板是否平整，如果有問題應及時更換。（3）硅片插入片盒時，手用力要得當，角度要正，避免與片盒發(fā)生碰撞。（4）時刻關注機械臂的運行情況，避免機械砸籃。（5）操作甩干機時，操作要規(guī)范。（6）在生產(chǎn)不緊的情況下，應盡量放慢操作速度。PECV（ 線）現(xiàn)狀：PECV是一

13、線各工序中產(chǎn)生碎片較多的工序，從 5月份的數(shù)據(jù)來看，該工序碎片占所有工序總碎片的比例為 %僅次于分選。5月份該工序碎片分類統(tǒng)計如 下圖：線pecvdH統(tǒng)計圖11 一線PECV碎片統(tǒng)計從上圖可以看出，上料和下料碎片占該工序總碎 片的絕大部分，比例都分別達到 35鳩上。我們認為，造成上、下料碎片的主要 原因有：a硅片在前面的工藝處理過程中產(chǎn)生隱裂，在真空吸筆吸持受力后碎 裂；b）真空吸筆操作過程中，片子未吸持穩(wěn)定而掉落在石墨框上碎裂，或是片 子未放置到石墨框指定位置卻松開吸筆，導致片子掉落石墨框而沖擊受力導致碎 裂；c）下片過程中，用真空吸筆吸持硅片時，硅片與石墨框發(fā)生碰撞，引起硅 片碎裂。另外，

14、設備碎片也占有相當一部分比重，設備碎片的主要原因為石墨框在腔 室內(nèi)發(fā)生卡板或跳板，造成硅片與石墨框或腔室蓋板發(fā)生強烈沖撞， 導致大量碎 片。5月份發(fā)生卡板的次數(shù)相對較多，故而造成設備碎片較多。改善措施：針對當前的碎片情況，我們認為可以從以下幾點加以改善：（1）控制返工片的減薄厚度，對于薄片盡量不返工，操作薄片時一定要仔 細，輕拿輕放。（2）吸持硅片時要穩(wěn)，待片子放置到指定位置后再松開吸筆，確保片子與 石墨框接觸時無聲。（3）下片時，硅片應垂直吸離石墨框，避免硅片與石墨框發(fā)生碰撞。（4）關注導軌條的磨損情況，發(fā)現(xiàn)導軌條磨損嚴重應及時更換。（5）在生產(chǎn)允許的情況下，盡量放慢上下片速度。PECV（二

15、線）現(xiàn)狀：從5月份的數(shù)據(jù)結果來看，二線PECV是整條生產(chǎn)線產(chǎn)生碎片最多的工序, 占生產(chǎn)線碎片總數(shù)的31% 5月份該工序的碎片分類統(tǒng)計如下：二線PECVD碎片統(tǒng)計圖12二線PECV碎片統(tǒng)計該工序的各類碎片中，設備碎片占的比例最高達46%導致設備的主要原因有：a插片時，硅片未與舟壁貼合，未被三個定位柱 固定住，硅片在工藝氣流的沖擊下從石墨舟上振動掉落而碎裂；b）硅片本身有隱裂或有較大的內(nèi)應力，在熱應力和高頻電場的沖擊下產(chǎn)生碎裂。上料碎片和下料碎片的原因除了來料隱裂外， 主要是操作不當，硅片與定位 柱或石墨舟體發(fā)生碰撞造成崩邊、 缺角。而且后工序退回的碎片也都是這類缺角 碎片。改善措施：（1）在能達

16、到預期產(chǎn)量目標時，盡可能的降低上下片的速度。（2）裝片時，把硅片放在石墨舟內(nèi)，要避免與定位柱相撞，并防止硅片夾在舟 槽內(nèi)。（3）插滿一舟硅片時，檢查硅片是否與舟壁貼合，是否被三個定位柱夾住。（4）檢查完畢后，將石墨舟連同小車的托盤扶正過程中，速度一定要慢，避免 硅片和定位柱相撞造成片子裂紋。（5）卸片時，把硅片從石墨舟上方的一個定位柱移開后，方可取出。（6）把硅片放入卸片盒時一定要輕，最大程度的減小硅片與卸片盒撞擊得聲音。 絲網(wǎng)印刷（一線）：現(xiàn)狀：從5月份的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，絲網(wǎng)印刷的碎片是整條線中比較多的一道工序5月份該工序的碎片分類統(tǒng)計圖如下：線絲印絆片統(tǒng)計圖13 一線絲印碎片統(tǒng)計 該工序中翻

17、轉和印刷碎片占據(jù)總碎片的絕大部分，其實翻轉碎片記錄并不真實，只是碎片在翻轉附近產(chǎn)生的。翻轉碎片產(chǎn)生的主要原因有：a）由于ASYS設備的烘干爐與印刷機導軌傳送的脫節(jié)， 二號烘干爐出來 的片子在翻轉前產(chǎn)生疊片，后面出來的片子不斷與停在緩沖前的片子碰撞導致碎 片的產(chǎn)生。b）翻轉出來的片子很容易傳歪，傳歪后容易與導軌邊上的校準器發(fā) 生碰撞導致隱裂或碎片。印刷碎片產(chǎn)生的主要原因有：a）片子偏薄或是隱裂，印刷時受力容易導致碎片。b）印刷參數(shù)不合適導致碎片的增加，如印刷壓力過 大等。c ）臺面或是網(wǎng)版上面粘有異物導致印刷時碎片。改善措施：（1） 后道的印刷機停機后要通知前面的印刷機也相應的停下來，不然后面發(fā)

18、生 疊片的幾率就會大大增加。（2） 在上料時發(fā)現(xiàn)某些批次的片子整體偏薄時可是適當調(diào)整印刷機的參數(shù)，如 減小壓力等。（3）注意及時清理臺面和網(wǎng)版。（4）注意檢查隱裂，避免不必要的連續(xù)碎片。絲網(wǎng)印刷（二線）：現(xiàn)狀：從5月份統(tǒng)計來看，二線印刷翻轉碎片一直獨秀，其他碎片分布比較平均,5月份該工序的碎片統(tǒng)計圖如下：二線絲印碎片統(tǒng)計圖14二線絲印碎片統(tǒng)計 該工序中翻轉碎片很多，產(chǎn)生翻轉碎片的主要原因 先分析如下：a）翻轉吸嘴破損，造成吸力不均，翻轉過程中可能出現(xiàn)掉片導致 碎片。b）翻轉速度不合適。速度太快，翻轉后片子與導軌接觸過于激烈，會產(chǎn)生“啪啪”聲；速度太慢，翻轉容易掉片導致碎片。c）片薄或是隱裂，在

19、翻轉過程中薄片和隱裂片很容易翻碎。其他碎片產(chǎn)生的主要原因有：a）上料吸雙片或是多片，在導軌上傳送產(chǎn)生碎片。b）來料有隱裂，在傳送導軌上被校準夾具夾碎。 c）臺面或是網(wǎng)版上有異物導致印刷碎片。d）印刷參數(shù)設置不合理。如壓力模式 下印刷壓力過大或是位置模式下刮刀下壓距離太大等。改善措施：（1）發(fā)現(xiàn)翻轉吸嘴破損要及時更換。（2）將翻轉速度調(diào)整到合適值，既不能有“啪啪”聲，也不能出現(xiàn)掉片現(xiàn)象。（3）發(fā)現(xiàn)某些批次片子整體偏薄，適當更改印刷參數(shù)，如減小壓力等。（4）一號機操作員一定要隨時注意前面吸片情況， 出現(xiàn)吸雙片或是多片一定要 停機取出。（5）及時清理臺面和網(wǎng)版。（6）注意檢查隱裂，避免不必要的連續(xù)碎

20、片。測試分選（一線）：現(xiàn)狀：從5月份統(tǒng)計來看，測試分選的主要碎片是流入碎片、 隱裂、重測和缺角碎 片。此工序碎片統(tǒng)計圖如下：一線分選鋅片統(tǒng)計HIMWO4cn2W93伽152159550餐送fU鬣出稗月檢建捽H &WJ4 OW童Ml蔚占MA圖15 一線分選測試碎片統(tǒng)計 從上圖可看出流入、隱裂、重測和缺角碎片占據(jù)了測試分選的絕大部分碎片，造成這些碎片的原因現(xiàn)分析如下：a）印刷隱裂沒有及時發(fā)現(xiàn)流到分選產(chǎn)生流入碎片。b）片薄、鋁漿印得太厚或是燒結溫度過高 造成電池片出現(xiàn)翹曲，在傳送過程中易與翻轉、導軌和導軌上的校準器發(fā)生碰撞 產(chǎn)生碎片。c）后面取片時設備停止，但是前面看機的操作員沒有發(fā)現(xiàn)導致燒結 爐流出的片子發(fā)生疊片產(chǎn)生碎片。d）錯誤檔中出現(xiàn)的重測碎片比較多，一種可 能是片子傳歪了，被吸起分選到相應檔位的時候與盒子邊緣碰撞導致碎片，還有一種可能就是這些片子本身就是隱裂的所以導致并聯(lián)很低被分到錯誤檔。e）缺角碎片可能是探針下壓深度太大造成隱裂后被分選到各個檔位，然后在取出后外觀分級時發(fā)現(xiàn)，還有一種可能就是片子傳歪了在吸起分選到相應檔位時與盒子邊 上碰撞導致隱裂，