燒結(jié)原理工藝培訓(xùn)

燒結(jié)原理工藝培訓(xùn)第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六

燒結(jié)爐設(shè)備介紹燒結(jié)的作用及目的燒結(jié)爐基本調(diào)整原則321目錄燒結(jié)爐常見問題分析42第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六TPS燒結(jié)爐設(shè)備介紹TPS燒結(jié)爐共包括幾個(gè)部分：1.烘干區(qū)2.燒結(jié)區(qū)3.冷卻區(qū)4.傳動(dòng)以及控制機(jī)構(gòu)5.排風(fēng)機(jī)構(gòu)等烘干區(qū)478965燒結(jié)區(qū)冷卻區(qū)3第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)爐加熱控制部分介紹燒結(jié)爐烘干區(qū)以及加熱區(qū)主要是由紅外加熱燈管進(jìn)行加熱，并通過各區(qū)的熱電偶測(cè)試爐體內(nèi)實(shí)際溫度，通過控制加熱燈管的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)溫度，保持溫度的穩(wěn)定性。熱電偶測(cè)溫PLC溫度反饋燈管加熱功率溫度溫度4-7區(qū)8、9區(qū)上下功率相同一起控制功率不可調(diào)上下功率不同分開控制下功率可調(diào)，上功率不可調(diào)4第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)爐排風(fēng)部分介紹風(fēng)扇排風(fēng)是通過風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)帶走腔體外熱量的方式進(jìn)行工作的，外圍接有機(jī)排管道。有機(jī)排風(fēng)是通過CDA形成的負(fù)壓以及有機(jī)排的負(fù)壓帶走腔體內(nèi)熱量的方式進(jìn)行工作的，外圍同樣接有機(jī)排管道。相比較而言，有機(jī)排風(fēng)重要的多。1.排風(fēng)的大小直接關(guān)系到帶走熱量的多少2.排風(fēng)的溫度關(guān)系到爐體內(nèi)部氛圍的穩(wěn)定性風(fēng)扇排風(fēng)有機(jī)排風(fēng)CDA進(jìn)入排風(fēng)管道腔體風(fēng)扇腔體排風(fēng)管道5第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六64132131257610891114燒結(jié)爐CDA部分介紹6第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六CDA(壓縮空氣）在烘干區(qū)，燒結(jié)區(qū)內(nèi)有，主要作用有以下：1.作為氣墻，與外界形成隔離，如2，5，8，13。2.在腔體內(nèi)，使整個(gè)腔內(nèi)溫度均勻，如3，4，9，10，11，12。3.在排風(fēng)口形成以負(fù)壓，更有利于揮發(fā)出的氣體排出，如1，6，7，14。

77第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)爐設(shè)備介紹

燒結(jié)的作用及目的燒結(jié)爐基本調(diào)整原則321燒結(jié)爐常見問題分析48第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)的定義

燒結(jié)定義：定義1

在高溫下，固體顆粒的相互鍵聯(lián)，晶粒長大，空隙(氣孔)和晶界漸趨減少，通過物質(zhì)的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最后成為具有某種顯微結(jié)構(gòu)的致密多晶燒結(jié)體，這種現(xiàn)象稱為燒結(jié)。

定義2

燒結(jié)是粉末或粉末壓坯加熱到低于其中基本成分的熔點(diǎn)的溫度，然后以一定的方法和速度冷卻到室溫的過程。燒結(jié)的結(jié)果是粉末顆粒之間發(fā)生粘結(jié)，燒結(jié)體的強(qiáng)度增加，把粉末顆粒的聚集體變成為晶粒的聚結(jié)體，從而獲得所需的物理、機(jī)械性能的制品或材料。

鋁的熔點(diǎn)660.4℃Al-Si共熔點(diǎn)為577℃

銀的熔點(diǎn)960.7℃

Ag-Si共熔點(diǎn)為℃

燒結(jié)的目的：

1.干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機(jī)組分，使?jié){料和硅片形成良好的歐姆接觸.2.燒結(jié)的目的是把電極燒結(jié)在PN結(jié)上,高溫?zé)Y(jié)可以使電極穿透氮化硅膜，形成合金.3.消除背面PN結(jié)，形成P+層，提高電壓9第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六P型N型PN結(jié)燒結(jié)的目的10第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六正面背面電極燒結(jié)的作用減反射膜前端接觸電極發(fā)射區(qū)基區(qū)背接觸電極電子空穴對(duì)1.形成背面接觸電極2.形成前端接觸電極11第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六背面AL燒結(jié)的作用P型N型PN結(jié)N型PN結(jié)P型P+型Uoc△E=Ec-Ev△E’=E’-Ev背面鋁的燒結(jié)除了導(dǎo)電外，還有更重要的兩個(gè)作用：1.取代背面N型層，形成P+層2.通過P+層即BSF的形成提高Uoc12第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六Al-Si合金示意圖13第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六Ag-Si、Al-Si合金相圖14第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)后表面形貌Al-3000倍Ag-3000倍Al剖面形貌Ag剖面形貌15第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六BSF圖像16第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)爐設(shè)備介紹燒結(jié)的作用及目的燒結(jié)爐基本調(diào)整原則321燒結(jié)爐常見問題分析417第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)調(diào)整對(duì)電性能參數(shù)的影響燒結(jié)調(diào)整的最基本的原則是看電參數(shù)中的Rs、Rsh以及FF。Pmax△I△VRs是該段線斜率18第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六Rs的影響因素太陽能電池中，引起串聯(lián)電阻的因素有三種：第一、穿過電池發(fā)射區(qū)和基區(qū)的電流流動(dòng)第二、金屬電極與硅之間的接觸電阻；第三、頂部和背部的金屬電阻。其中第二項(xiàng)的變化就是由于燒結(jié)的影響。串聯(lián)電阻對(duì)電池的主要影響是減小填充因子，此外，當(dāng)阻值過大時(shí)還會(huì)減小短路電流下面動(dòng)畫將描述串聯(lián)電阻對(duì)伏安曲線的影響。19第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六Rsh的影響因素小的并聯(lián)電阻以分流的形式造成功率損失。此電流轉(zhuǎn)移不僅減小了流經(jīng)pn結(jié)的電流大小，同時(shí)還減小了電池的電壓。在光強(qiáng)很低的情況下，并聯(lián)電阻對(duì)電池的影響最大，因?yàn)榇藭r(shí)電池的電流很小。并聯(lián)電阻RSH造成的顯著的功率損失通常是由于制造缺陷引起的。下面的動(dòng)畫將展示小并聯(lián)電阻對(duì)電池的影響：20第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)對(duì)Rs、Rsh的影響21對(duì)正面電極而言，燒結(jié)對(duì)Rs、Rsh的影響主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1.過燒：燒結(jié)溫度過高和（或）燒結(jié)時(shí)間過長致使產(chǎn)品最終性能惡化的燒結(jié)。此時(shí)Rs增大，Rsh減小

2.欠燒：燒結(jié)溫度過低和（或）燒結(jié)時(shí)間過短致使產(chǎn)品未達(dá)到所需性能的燒結(jié)。此時(shí)Rs增大，Rsh沒有影響鋁漿燒結(jié)的目的使?jié){料中的有機(jī)溶劑完全揮發(fā)，并形成完好的鋁硅合金和層。局部的受熱不均和散熱不均可能會(huì)導(dǎo)致起包，嚴(yán)重的會(huì)起鋁珠。21第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)爐調(diào)整基本原則燒結(jié)調(diào)整的最基本的原則是看電參數(shù)中的Rs、Rsh以及FF。8、9區(qū)主要是進(jìn)行正面銀漿的燒結(jié)1.如果Rs大，Rsh小，可能是過燒影響的，適當(dāng)降低8、9區(qū)溫度或者提高帶速⑴8、9區(qū)的調(diào)節(jié)2.此時(shí)Rs大，Rsh正常，可能是欠燒影響的，適當(dāng)提高8、9區(qū)溫度或者降低帶速⑵5、6、7區(qū)的調(diào)節(jié)5、6、7、8區(qū)主要是有機(jī)物揮發(fā)以及燒鋁的溫區(qū)主要根據(jù)背鋁的燒結(jié)狀況來進(jìn)行調(diào)節(jié)1.如果背面鋁燒結(jié)后出現(xiàn)鋁包鋁珠等狀況時(shí)，燒結(jié)溫度過高2.如果背面Uoc整體偏低，排除其他因素后，也可對(duì)5、6、7區(qū)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，適當(dāng)提高溫度3.硅片出現(xiàn)翹曲時(shí)排除印刷重量后，可以適當(dāng)降低5、6、7區(qū)溫度⑶1、2、3區(qū)的調(diào)節(jié)1、2、3僅僅起烘干的作用，一般不進(jìn)行調(diào)節(jié)調(diào)整燒結(jié)溫度時(shí)參考正常生產(chǎn)時(shí)的燒結(jié)曲線進(jìn)行調(diào)整22第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)調(diào)整的選擇1.高溫快燒形式：溫度高，速度快優(yōu)劣處：2.低溫慢燒形式：溫度低，速度慢優(yōu)劣處：23第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六燒結(jié)爐設(shè)備介紹燒結(jié)的作用及目的燒結(jié)爐基本調(diào)整原則321

燒結(jié)爐常見問題分析424第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六TPS燒結(jié)爐常見報(bào)警壓縮空氣異常燈管壞溫度偏離25第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六背面表面異常情況鋁珠鋁刺正常網(wǎng)帶印鋁珠26第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六鋁珠形成分析形成原因：1.起鋁珠處的Si含量比較高，是一種Si聚集析出現(xiàn)的現(xiàn)象。2.這種現(xiàn)象可用鋁硅分凝現(xiàn)象解釋。即在溫度的作用下，Si從Al中析出并結(jié)晶，使得Al的表面粗糙。3.以Al-Si合金為例，Si以第二相的形式存在于Al中，在燒結(jié)溫度下部分Si溶解于Al中，如果燒結(jié)溫度高于某一臨界點(diǎn)，或持續(xù)的對(duì)Al膜加熱，Si原子會(huì)在Al膜的晶界間析出，因?yàn)樵谀抢颯i的自由能最小。析出的Si能在Al層內(nèi)形成單晶硅外延，隨著溫度降低，硅在鋁中的溶解度降低，大量的硅重新析出，其中有一部分析出的硅以鋁層中的外延硅為晶核，繼續(xù)長大，穿破鋁層上表面，即形成了通常所說的鋁珠。4.電池片鋁背場(chǎng)經(jīng)2次燒結(jié)后一般會(huì)析出鋁珠，正是由于受熱溫度或受熱時(shí)間的累積超出正常范圍所致。解決方案：降低燒結(jié)溫度、增加氣流量和增加網(wǎng)帶速度27第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六鋁刺形成分析形成原因：1.鋁在升溫的過程中超出577度后會(huì)融化，此時(shí)在表面形成一層氧化層，這層氧化層包裹著熔融的鋁2.此時(shí)，如果有外物比如網(wǎng)帶上的雜質(zhì)，網(wǎng)帶的抖動(dòng)等造成這層氧化層的破裂，里面熔融的鋁就會(huì)流出3.在冷卻的過程中，流出的鋁會(huì)重新凝聚成塊，就形成了鋁刺。4.這種現(xiàn)象一般由網(wǎng)帶的不潔凈造成的解決方案：1.清潔網(wǎng)帶，包括洗網(wǎng)帶、打磨網(wǎng)帶、或高溫讓網(wǎng)帶上的異物揮發(fā)2.調(diào)整工藝，改變下功率，降低鋁層不同位置的溫差，防止下部過早凝聚3.更換不接觸背鋁式樣的網(wǎng)帶28第28頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六焊接性異常EVA撕拉背電極脫落焊接后拉力不夠?qū)⑼垮a帶一端焊接在芯片電極上，垂直焊接面向下進(jìn)行拉力試驗(yàn),在10s內(nèi)逐漸加力至2N不脫落。烘干燒結(jié)后背面電極直接脫落做成的電池片層壓后作EVA撕拉。要求拉力大于20N1.背電極以及正面電極脫落主要問題是