烧结原理工艺培训

烧结原理工艺培训第1页，共30页，2023年，2月20日，星期六

烧结炉设备介绍烧结的作用及目的烧结炉基本调整原则321目录烧结炉常见问题分析42第2页，共30页，2023年，2月20日，星期六TPS烧结炉设备介绍TPS烧结炉共包括几个部分：1.烘干区2.烧结区3.冷却区4.传动以及控制机构5.排风机构等烘干区478965烧结区冷却区3第3页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结炉加热控制部分介绍烧结炉烘干区以及加热区主要是由红外加热灯管进行加热，并通过各区的热电偶测试炉体内实际温度，通过控制加热灯管的功率进行调节温度，保持温度的稳定性。热电偶测温PLC温度反馈灯管加热功率温度温度4-7区8、9区上下功率相同一起控制功率不可调上下功率不同分开控制下功率可调，上功率不可调4第4页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结炉排风部分介绍风扇排风是通过风扇的转动带走腔体外热量的方式进行工作的，外围接有机排管道。有机排风是通过CDA形成的负压以及有机排的负压带走腔体内热量的方式进行工作的，外围同样接有机排管道。相比较而言，有机排风重要的多。1.排风的大小直接关系到带走热量的多少2.排风的温度关系到炉体内部氛围的稳定性风扇排风有机排风CDA进入排风管道腔体风扇腔体排风管道5第5页，共30页，2023年，2月20日，星期六64132131257610891114烧结炉CDA部分介绍6第6页，共30页，2023年，2月20日，星期六CDA(压缩空气）在烘干区，烧结区内有，主要作用有以下：1.作为气墙，与外界形成隔离，如2，5，8，13。2.在腔体内，使整个腔内温度均匀，如3，4，9，10，11，12。3.在排风口形成以负压，更有利于挥发出的气体排出，如1，6，7，14。

77第7页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结炉设备介绍

烧结的作用及目的烧结炉基本调整原则321烧结炉常见问题分析48第8页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结的定义

烧结定义：定义1

在高温下，固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体，这种现象称为烧结。

定义2

烧结是粉末或粉末压坯加热到低于其中基本成分的熔点的温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得所需的物理、机械性能的制品或材料。

铝的熔点660.4℃Al-Si共熔点为577℃

银的熔点960.7℃

Ag-Si共熔点为℃

烧结的目的：

1.干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的欧姆接触.2.烧结的目的是把电极烧结在PN结上,高温烧结可以使电极穿透氮化硅膜，形成合金.3.消除背面PN结，形成P+层，提高电压9第9页，共30页，2023年，2月20日，星期六P型N型PN结烧结的目的10第10页，共30页，2023年，2月20日，星期六正面背面电极烧结的作用减反射膜前端接触电极发射区基区背接触电极电子空穴对1.形成背面接触电极2.形成前端接触电极11第11页，共30页，2023年，2月20日，星期六背面AL烧结的作用P型N型PN结N型PN结P型P+型Uoc△E=Ec-Ev△E’=E’-Ev背面铝的烧结除了导电外，还有更重要的两个作用：1.取代背面N型层，形成P+层2.通过P+层即BSF的形成提高Uoc12第12页，共30页，2023年，2月20日，星期六Al-Si合金示意图13第13页，共30页，2023年，2月20日，星期六Ag-Si、Al-Si合金相图14第14页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结后表面形貌Al-3000倍Ag-3000倍Al剖面形貌Ag剖面形貌15第15页，共30页，2023年，2月20日，星期六BSF图像16第16页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结炉设备介绍烧结的作用及目的烧结炉基本调整原则321烧结炉常见问题分析417第17页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结调整对电性能参数的影响烧结调整的最基本的原则是看电参数中的Rs、Rsh以及FF。Pmax△I△VRs是該段線斜率18第18页，共30页，2023年，2月20日，星期六Rs的影响因素太阳能电池中，引起串联电阻的因素有三种：第一、穿过电池发射区和基区的电流流动第二、金属电极与硅之间的接触电阻；第三、顶部和背部的金属电阻。其中第二项的变化就是由于烧结的影响。串联电阻对电池的主要影响是减小填充因子，此外，当阻值过大时还会减小短路电流下面动画将描述串联电阻对伏安曲线的影响。19第19页，共30页，2023年，2月20日，星期六Rsh的影响因素小的并联电阻以分流的形式造成功率损失。此电流转移不仅减小了流经pn结的电流大小，同时还减小了电池的电压。在光强很低的情况下，并联电阻对电池的影响最大，因为此时电池的电流很小。并联电阻RSH造成的显著的功率损失通常是由于制造缺陷引起的。下面的动画将展示小并联电阻对电池的影响：20第20页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结对Rs、Rsh的影响21对正面电极而言，烧结对Rs、Rsh的影响主要表现在以下两个方面：1.过烧：烧结温度过高和（或）烧结时间过长致使产品最终性能恶化的烧结。此时Rs增大，Rsh减小

2.欠烧：烧结温度过低和（或）烧结时间过短致使产品未达到所需性能的烧结。此时Rs增大，Rsh没有影响铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。21第21页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结炉调整基本原则烧结调整的最基本的原则是看电参数中的Rs、Rsh以及FF。8、9区主要是进行正面银浆的烧结1.如果Rs大，Rsh小，可能是过烧影响的，适当降低8、9区温度或者提高带速⑴8、9区的调节2.此时Rs大，Rsh正常，可能是欠烧影响的，适当提高8、9区温度或者降低带速⑵5、6、7区的调节5、6、7、8区主要是有机物挥发以及烧铝的温区主要根据背铝的烧结状况来进行调节1.如果背面铝烧结后出现铝包铝珠等状况时，烧结温度过高2.如果背面Uoc整体偏低，排除其他因素后，也可对5、6、7区温度进行调节，适当提高温度3.硅片出现翘曲时排除印刷重量后，可以适当降低5、6、7区温度⑶1、2、3区的调节1、2、3仅仅起烘干的作用，一般不进行调节调整烧结温度时参考正常生产时的烧结曲线进行调整22第22页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结调整的选择1.高温快烧形式：温度高，速度快优劣处：2.低温慢烧形式：温度低，速度慢优劣处：23第23页，共30页，2023年，2月20日，星期六烧结炉设备介绍烧结的作用及目的烧结炉基本调整原则321

烧结炉常见问题分析424第24页，共30页，2023年，2月20日，星期六TPS烧结炉常见报警压缩空气异常灯管坏温度偏离25第25页，共30页，2023年，2月20日，星期六背面表面异常情况铝珠铝刺正常网带印铝珠26第26页，共30页，2023年，2月20日，星期六铝珠形成分析形成原因：1.起铝珠处的Si含量比较高，是一种Si聚集析出现的现象。2.这种现象可用铝硅分凝现象解释。即在温度的作用下，Si从Al中析出并结晶，使得Al的表面粗糙。3.以Al-Si合金为例，Si以第二相的形式存在于Al中，在烧结温度下部分Si溶解于Al中，如果烧结温度高于某一临界点，或持续的对Al膜加热，Si原子会在Al膜的晶界间析出，因为在那里Si的自由能最小。析出的Si能在Al层内形成单晶硅外延，随着温度降低，硅在铝中的溶解度降低，大量的硅重新析出，其中有一部分析出的硅以铝层中的外延硅为晶核，继续长大，穿破铝层上表面，即形成了通常所说的铝珠。4.电池片铝背场经2次烧结后一般会析出铝珠，正是由于受热温度或受热时间的累积超出正常范围所致。解决方案：降低烧结温度、增加气流量和增加网带速度27第27页，共30页，2023年，2月20日，星期六铝刺形成分析形成原因：1.铝在升温的过程中超出577度后会融化，此时在表面形成一层氧化层，这层氧化层包裹着熔融的铝2.此时，如果有外物比如网带上的杂质，网带的抖动等造成这层氧化层的破裂，里面熔融的铝就会流出3.在冷却的过程中，流出的铝会重新凝聚成块，就形成了铝刺。4.这种现象一般由网带的不洁净造成的解决方案：1.清洁网带，包括洗网带、打磨网带、或高温让网带上的异物挥发2.调整工艺，改变下功率，降低铝层不同位置的温差，防止下部过早凝聚3.更换不接触背铝式样的网带28第28页，共30页，2023年，2月20日，星期六焊接性异常EVA撕拉背电极脱落焊接后拉力不够将涂锡带一端焊接在芯片电极上，垂直焊接面向下进行拉力试验,在10s内逐渐加力至2N不脱落。烘干烧结后背面电极直接脱落做成的电池片层压后作EVA撕拉。要求拉力大于20N1.背电极以及正面电极脱落主要问题是