電池線碎片分析VIP

1、電池片碎片分析報(bào)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(jī)遇，碎片率作為太陽能電池生產(chǎn)的一項(xiàng)重要指標(biāo)對生產(chǎn)成本起著舉足輕重的作用，因此控制好碎片率實(shí)際上也是在為公司追求更多的利潤。晶體斷裂：碎片其實(shí)就是晶體斷裂，晶體的斷裂是指晶體在應(yīng)力作用下應(yīng)變大于其臨界斷裂應(yīng)變時(shí)發(fā)生的結(jié)構(gòu)上的解離。從微觀角度講，即是在應(yīng)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(jié)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(jié)構(gòu)，各原子間通過共價(jià)鍵結(jié)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(huì)由于尺寸大，原料純度不高，生長工藝條件不合理等原因，而具有較大的內(nèi)應(yīng)力，甚至局部已突破

2、斷裂應(yīng)變產(chǎn)生了微型隱裂。晶體的內(nèi)應(yīng)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(jì)圖：圖1 一線不同片源碎片情況統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31) （來源：生產(chǎn)日報(bào)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0.94%，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(jì)(5.2-5.31) 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1.54%，而雷迪做了四批，平均碎片率為1.4%，山晟僅

3、做了一批不具代表性暫不考慮。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(shè)備運(yùn)行過程中所能承受的機(jī)械力會(huì)更小，發(fā)生碎片的幾率更大；而厚薄不均的片子，會(huì)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(shí)候由于片子厚薄不均，在擰緊夾具時(shí)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(dǎo)致燒結(jié)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(dǎo)致碎片增加的一個(gè)重要原因。主要體現(xiàn)在印刷工

4、序，由于單晶印刷設(shè)備ASYS傳送的特殊構(gòu)造，所以傳送帶兩邊會(huì)加上矯正硅片位置的校正器，但是硅片尺寸不一致會(huì)導(dǎo)致硅片與校正器的碰撞導(dǎo)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(jī)械力作用都可能產(chǎn)生碎片。 圖3 一線各工序碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31)從圖3可以看出一線碎片主要是PECVD、印刷和分選測試產(chǎn)生的。圖4 二線各工序碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31)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(gè)工序產(chǎn)生的碎片做一一分析：一次清洗（一線）現(xiàn)狀：下圖是5月份一線一洗的碎片統(tǒng)計(jì)，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

5、的一部分。圖5 一線一洗碎片統(tǒng)計(jì)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(shí)撞到片子等。b）設(shè)備故障造成的問題，比如砸籃。c）來料本身存在質(zhì)量問題，比如隱裂、線痕、崩邊、硅晶脫落等。d) 制絨時(shí)間過長，絨面過大，使硅片太薄也會(huì)增加碎片的幾率。改善措施：（1）來料方面的原因，我們應(yīng)該及時(shí)找品控確認(rèn)，以便對來料廠商進(jìn)行投訴。（2）在生產(chǎn)過程忠，人員要不斷的對機(jī)器巡視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。班與班交接一定要把問題及時(shí)告知下個(gè)班。以便下個(gè)班在生產(chǎn)中對問題跟蹤巡視。組長在生產(chǎn)前首先應(yīng)檢查機(jī)器有無異常，確認(rèn)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

6、片。在涉及到人為操作時(shí)手法一定要輕。（4）要控制好減薄量，確保絨面不要太大。一次清洗（二線）現(xiàn)狀：5月份二線一洗的碎片數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下圖，可以看出下料碎片和機(jī)械故障導(dǎo)致的碎片占據(jù)絕大部分碎片。圖6 二線一洗碎片統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生這些碎片的主要原因有a）員工操作手法不對，導(dǎo)致上下料碎片。b）設(shè)備故障導(dǎo)致碎片，比如卡片、疊片等。c）來料質(zhì)量本身就有問題，比如線痕、崩邊、隱裂等。d) 制絨時(shí)間過長，絨面過大，使硅片太薄也會(huì)增加碎片的幾率。改善措施：（1）來料方面的原因，我們應(yīng)該及時(shí)找品控確認(rèn)，以便對來料廠商進(jìn)行投訴。（2）在生產(chǎn)過程忠，人員要不斷的對機(jī)器巡視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。班與班交接一定要把問題及時(shí)告知下個(gè)班

7、。以便下個(gè)班在生產(chǎn)中對問題跟蹤巡視。組長在生產(chǎn)前首先應(yīng)檢查機(jī)器有無異常，確認(rèn)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(kuò)散（一線、二線）現(xiàn)狀：從5月份的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，對于一線，擴(kuò)散工序是產(chǎn)生的碎片最少的工序，占所有工序總碎片的7.7%；對于二線，擴(kuò)散工序產(chǎn)生的碎片也比較少，占所有工序總碎片的9.8%。5月份擴(kuò)散碎片分類統(tǒng)計(jì)如下圖：圖7 一線擴(kuò)散碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31) 圖8 二線擴(kuò)散碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31) 這些碎片又大體可以分成三大類：（1）、擴(kuò)散前碎片，包括

8、擴(kuò)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(kuò)大并導(dǎo)致碎片；b）放片和取片時(shí)，硅片易磕碰到測試儀導(dǎo)致崩邊、缺角；c）測試完成后，系統(tǒng)會(huì)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(shí)，硅片與石英舟磕碰而產(chǎn)生崩邊、缺角；c）插入石英舟時(shí)，因角度不正而受力形變導(dǎo)致碎片。（2）擴(kuò)散碎片。在擴(kuò)散過程中產(chǎn)生的碎片一般與硅片的質(zhì)量和熱應(yīng)力有關(guān)。硅片在進(jìn)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(yīng)力

9、。如果硅片本身存在微型隱裂或內(nèi)應(yīng)力較大（如位錯(cuò)密度過高），那么在這個(gè)過程中極易導(dǎo)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(qiáng)的熱應(yīng)力沖擊而產(chǎn)生碎片。（3）擴(kuò)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(kuò)散過程中熱應(yīng)力導(dǎo)致的隱裂；b）卸片時(shí)角度不正使硅片受力形變導(dǎo)致碎片；c）卸片時(shí)力度過大導(dǎo)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(kuò)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。產(chǎn)生的原因主要是來料缺角和插片手法不當(dāng)造成。以上三類碎片中，以擴(kuò)散后碎片的比例最高，占該工序碎片的3/4強(qiáng)。改善措施：根據(jù)以上對碎片

10、狀況和原因的分析，我們認(rèn)為應(yīng)從以下幾點(diǎn)加于改善：（1） 測量硅片時(shí)手法要輕柔，避免與測試設(shè)備發(fā)生碰撞。待設(shè)備對硅片解除約束后方可取出硅片。（2） 插片和卸片時(shí)動(dòng)作要輕柔，角度要正，在生產(chǎn)不緊的情況下應(yīng)降低作業(yè)速度。插片時(shí)，避免硅片與石英舟發(fā)生磕碰，硅片入舟時(shí)無碰撞聲，并要注意檢查來料崩邊、缺角。（3） 進(jìn)舟前要檢查舟在槳上是否放平穩(wěn)，盡量不要修改進(jìn)出舟的速度。出舟時(shí)，應(yīng)等舟停止移動(dòng)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、二線二洗碎片占所有工序總碎片的比例為8.6%、6.9%。5月份二洗碎片分類統(tǒng)計(jì)如下圖：圖9 一線二洗碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31)圖10

11、二線二洗碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31)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(dá)55%（一線）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(shí)用力過大導(dǎo)致碎片；b）硅片插入片盒時(shí)，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(dǎo)致崩邊、缺角。（2）刻蝕碎片主要原因有：a）墊板不平整，導(dǎo)致硅片受力不均勻引起碎裂；b）硅片偏薄，受力過度時(shí)發(fā)生碎裂。c）另外，硅片過薄時(shí)刻蝕容易發(fā)生崩邊現(xiàn)象，我們認(rèn)為在硅棒（或硅錠）的切割過程中會(huì)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

12、。（3）清洗和甩干碎片應(yīng)該主要是插片時(shí)留下的隱裂片，當(dāng)然機(jī)械臂砸籃、甩干時(shí)操作不當(dāng)也會(huì)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(shí)一定要仔細(xì)，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(yīng)及時(shí)更換。（3） 硅片插入片盒時(shí)，手用力要得當(dāng)，角度要正，避免與片盒發(fā)生碰撞。（4） 時(shí)刻關(guān)注機(jī)械臂的運(yùn)行情況，避免機(jī)械砸籃。（5） 操作甩干機(jī)時(shí)，操作要規(guī)范。（6） 在生產(chǎn)不緊的情況下，應(yīng)盡量放慢操作速度。PECVD（一線）現(xiàn)狀：PECVD是一線各工序中產(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24.5%，僅次于分選。5月份該工序碎片分類

13、統(tǒng)計(jì)如下圖：圖11 一線PECVD碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31)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(dá)到35%以上。我們認(rèn)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(dǎo)致片子掉落石墨框而沖擊受力導(dǎo)致碎裂；c）下片過程中，用真空吸筆吸持硅片時(shí)，硅片與石墨框發(fā)生碰撞，引起硅片碎裂。另外，設(shè)備碎片也占有相當(dāng)一部分比重，設(shè)備碎片的主要原因?yàn)槭蛟谇皇覂?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(qiáng)烈沖撞，導(dǎo)致大量碎

14、片。5月份發(fā)生卡板的次數(shù)相對較多，故而造成設(shè)備碎片較多。改善措施：針對當(dāng)前的碎片情況，我們認(rèn)為可以從以下幾點(diǎn)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(shí)一定要仔細(xì)，輕拿輕放。（2）吸持硅片時(shí)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(shí)無聲。（3）下片時(shí)，硅片應(yīng)垂直吸離石墨框，避免硅片與石墨框發(fā)生碰撞。（4）關(guān)注導(dǎo)軌條的磨損情況，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌條磨損嚴(yán)重應(yīng)及時(shí)更換。（5）在生產(chǎn)允許的情況下，盡量放慢上下片速度。PECVD（二線）現(xiàn)狀：從5月份的數(shù)據(jù)結(jié)果來看，二線PECVD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(jì)如下：

15、圖12 二線PECVD碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31)該工序的各類碎片中，設(shè)備碎片占的比例最高達(dá)46%。導(dǎo)致設(shè)備的主要原因有：a）插片時(shí)，硅片未與舟壁貼合，未被三個(gè)定位柱固定住，硅片在工藝氣流的沖擊下從石墨舟上振動(dòng)掉落而碎裂；b）硅片本身有隱裂或有較大的內(nèi)應(yīng)力，在熱應(yīng)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(dāng)，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(dá)到預(yù)期產(chǎn)量目標(biāo)時(shí)，盡可能的降低上下片的速度。（2）裝片時(shí)，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(shí)，

16、檢查硅片是否與舟壁貼合，是否被三個(gè)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(shí)，把硅片從石墨舟上方的一個(gè)定位柱移開后，方可取出。（6）把硅片放入卸片盒時(shí)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(jì)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(jì)圖如下：圖13 一線絲印碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31)該工序中翻轉(zhuǎn)和印刷碎片占據(jù)總碎片的絕大部分，其實(shí)翻轉(zhuǎn)碎片記錄并不真實(shí)，只是碎片在翻轉(zhuǎn)附近產(chǎn)生的。翻轉(zhuǎn)碎片產(chǎn)生的主要原因有：a）由于ASYS設(shè)備的烘干爐

17、與印刷機(jī)導(dǎo)軌傳送的脫節(jié)，二號烘干爐出來的片子在翻轉(zhuǎn)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(dǎo)致碎片的產(chǎn)生。b）翻轉(zhuǎn)出來的片子很容易傳歪，傳歪后容易與導(dǎo)軌邊上的校準(zhǔn)器發(fā)生碰撞導(dǎo)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(shí)受力容易導(dǎo)致碎片。b）印刷參數(shù)不合適導(dǎo)致碎片的增加，如印刷壓力過大等。 c）臺(tái)面或是網(wǎng)版上面粘有異物導(dǎo)致印刷時(shí)碎片。改善措施：（1） 后道的印刷機(jī)停機(jī)后要通知前面的印刷機(jī)也相應(yīng)的停下來，不然后面發(fā)生疊片的幾率就會(huì)大大增加。（2） 在上料時(shí)發(fā)現(xiàn)某些批次的片子整體偏薄時(shí)可是適當(dāng)調(diào)整印刷機(jī)的參數(shù)，如減小壓力等。（3） 注意及時(shí)清理臺(tái)面和網(wǎng)版。（4）

18、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(jì)來看，二線印刷翻轉(zhuǎn)碎片一直獨(dú)秀，其他碎片分布比較平均，5月份該工序的碎片統(tǒng)計(jì)圖如下：圖14 二線絲印碎片統(tǒng)計(jì)(5.2-5.31)該工序中翻轉(zhuǎn)碎片很多，產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)碎片的主要原因先分析如下：a）翻轉(zhuǎn)吸嘴破損，造成吸力不均，翻轉(zhuǎn)過程中可能出現(xiàn)掉片導(dǎo)致碎片。b)翻轉(zhuǎn)速度不合適。速度太快，翻轉(zhuǎn)后片子與導(dǎo)軌接觸過于激烈，會(huì)產(chǎn)生“啪啪”聲；速度太慢，翻轉(zhuǎn)容易掉片導(dǎo)致碎片。c）片薄或是隱裂，在翻轉(zhuǎn)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(dǎo)軌上傳送產(chǎn)生碎片。b)來料有隱裂，在傳送導(dǎo)軌上被校準(zhǔn)夾具夾碎。

19、c)臺(tái)面或是網(wǎng)版上有異物導(dǎo)致印刷碎片。d）印刷參數(shù)設(shè)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(zhuǎn)吸嘴破損要及時(shí)更換。（2） 將翻轉(zhuǎn)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(dāng)更改印刷參數(shù)，如減小壓力等。（4） 一號機(jī)操作員一定要隨時(shí)注意前面吸片情況，出現(xiàn)吸雙片或是多片一定要停機(jī)取出。（5） 及時(shí)清理臺(tái)面和網(wǎng)版。（6） 注意檢查隱裂，避免不必要的連續(xù)碎片。測試分選（一線）：現(xiàn)狀：從5月份統(tǒng)計(jì)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(jì)圖如下：圖15 一線分選測試碎片統(tǒng)

20、計(jì)(5.2-5.31)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(shí)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(jié)溫度過高造成電池片出現(xiàn)翹曲，在傳送過程中易與翻轉(zhuǎn)、導(dǎo)軌和導(dǎo)軌上的校準(zhǔn)器發(fā)生碰撞產(chǎn)生碎片。c）后面取片時(shí)設(shè)備停止，但是前面看機(jī)的操作員沒有發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致燒結(jié)爐流出的片子發(fā)生疊片產(chǎn)生碎片。d）錯(cuò)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(yīng)檔位的時(shí)候與盒子邊緣碰撞導(dǎo)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(dǎo)致并聯(lián)很低被分到錯(cuò)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(gè)檔位，然后在取出后外觀分級時(shí)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(yīng)檔位時(shí)與盒子邊上碰撞導(dǎo)致隱裂，取出后外觀分級時(shí)發(fā)現(xiàn)