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EL常见异常分析

2020-12-17

EL检测简介


EL全称为Electroluminescence,中文译为电致发光,亦叫做场致发光,其目的用于检测组件上电池片缺陷,以控制质量。


EL测试基本原理是晶体硅太阳电池片外加正向偏置电压,电源向晶体硅电池注入大量非平衡载流子,电致发光依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不断的复合发光,放出光子;再利用CCD相机捕捉这些光子,通过计算机处理后成图像,整个测试过程必须在暗室进行完成。且成光为红外光。


EL图像的亮度正比与电流密度,故有缺陷的部位会呈现黑色、或者灰色的图像,进而可判断缺陷原因。


密栅光伏组件EL图像常见异常


经过观察跟踪,常见的EL图像异常现象包括了:断栅、漏电、黑心片、缺角、裂片、虚焊、短路,其中裂片包括细小隐裂、米字型隐裂、弧形裂痕、贯穿裂、爆炸裂。


我们进入正题,以下的EL图像异常类型不按照频率高低来说。


断栅:此处断栅不是指的电池片栅线种类,电池片栅线种类里面的断栅会在主栅线两侧用少量的银浆使主栅线和细栅线进行连接,此处的断栅即主栅银浆印刷存在断点,导致电池片上的细栅线与主栅线成断路,无法导电,即该细栅所在的区域与主栅线断连,故在EL图像上会呈现垂直于主栅线的粗黑线。一般该问题为电池片网版印刷时出现异常,可以不考虑焊接设备的因素。


漏电:在电池片印刷过程中,硅片表面存在划伤或者裂痕,导致印刷正面银浆时,浆料沿缝隙渗入电池片PN结的位置,导致该区域在通电时成像为黑色,但由于焊带导电,故焊带在EL图像上可见。


黑心片:EL图像中黑色部分就是点缺陷的聚集,产生于硅棒生产时期,此种材料缺陷必然会导致硅的非平衡少数载流子浓度降低,从而降低该区域EL的发光强度。其实我们平时看多晶硅EL图像上的黑色“花纹”也是硅晶体产生的位错导致。一般此类问题是在硅棒/硅锭的生产过程中的温度把控所致,无需考虑焊接设备因素。


缺角:在电池搬运或者组件生产过程中,由于硅片本身较脆,受外力或者冷热温差较大的情况下极易开裂,一般由于裂片的银浆之间断裂,导致无法导入电流,故在EL图像上表现为黑色。


目前根据所遇到的情况,我们设备可能造成缺角的因素有以下几点:


电池盒立柱毛边、或电池盒立柱调节大小不合适,致使取料手在取料过程中电池片与电池盒立柱产生摩擦导致裂片或者缺角,但此处造成的缺角多被我们拍照检测剔除,偶尔会有一些没有明显裂痕的缺角片流入后续工序;


拍照台靠边定位磨损有凹槽,在靠边拍照完成后,搬运叉向上抬起电池片时电池片卡在靠边台凹槽内,至电池片损伤;


后移动中位不合适导致的电池片损伤或缺角;


H3低位过低导致的电池片损伤或缺角;


焊带折弯位置不合适导致的电池片损伤或缺角;


焊接整片常规组件时叠焊机机械臂抬片位不合适,导致垫板送短带时汇流带L型折弯与电池片发生碰撞,该现象多导致C1/D1片的损伤或缺角。


爆炸裂:一般爆炸裂多见于层压后的组件,即终测EL常见,该现象一般为装框机装框力量过大或者组件从高处落下导致爆炸裂。前道EL很少见。


层压后正面缩进、背面缩进处隐裂:对于密栅组件来说,当EVA克重低于560g/时,会造成层压后正面缩进处隐裂,或者当正面缩进处焊带过短、背面缩进处焊带短,也会造成该情况的发生。


虚焊:一般虚焊在EL图像上成灰色阴影,但易与电池片位错图形混在一起。


单片短路:一般单片短路时,该张电池片在EL图像中表现不出来,呈现黑色。


单片短路一般分为两种情况:

① 正面短路,需检查H1手夹钳是否能够正常打开,以及H1手导向盖板内是否有助焊剂结晶;

② 背面短路,检查压具是否将焊带压住,或者焊接后由于焊带没有及时冷却下来导致的滑条现象。


串短路:一般串短路在图像上呈现都为两串电池串完全消失,呈现黑色。


一般情况下,串短路都是因为汇流带搭接导致,遇到此问题时一般检查叠焊机汇流带长度是否合适,EPE小条是否完全将长带短带隔离开。


米字型隐裂:米字型隐裂是指在电池片中间任意点存在明显爆炸点,且裂痕从爆炸点出发呈辐射状。一般情况下设备造成米字型隐裂是电池片在设备内部受到细小、尖锐的硬物触碰导致。


我们在排查问题时按照米字型隐裂的爆炸点在电池片上所处的位置来判断大致问题方向,一般按照爆炸点所在位置分为:


在主栅线上、在背极点上、在第2-3、10-11栅线之间、在电池片其他地方。


另外需要熟悉焊头的压针、微夹,焊台模组的顶针、顶片,压具压针等硬件对应在电池片上的位置,以便于快速判断问题。


在主栅线上:


①一般在主栅线上多数可能是由于个别压针不灵活导致,首先直观判断压针是否存在上下不灵活,即用手轻抬压针然后放开,检查上抬过程中是否有阻力感,松开手后压针可否快速的恢复;


②如果是在微夹处的米字型隐裂,则需要重新核对焊头高度,主要核对微夹与焊台模组表面之间的距离是否合适;


③如以上方法无法排查到原因,最好从敷设(层叠)返工处取回拆下电池片,将电池片放置在焊接台上,查找对应的位置具体是那些硬件能够接触到的,从而仔细检查;


④如拿不到拆下的电池片,可用好电池片对照图像上的位置进行标记,然后查找问题点。


在背极点上:


①在背极点上的米字型隐裂可能是压针造成的也可能是焊台模组顶针不灵活或顶针表面存有异物导致的;


②首先将电池片背面向上放置在焊台上,判断爆炸点对应的位置是否有压针与其对应;


③如果没有压针对应在爆炸点上,检查对应的焊台模组顶针是否可以下压,下压是否灵活无阻力感。


在第2-3、10-11栅线之间的米字型隐裂:


①一般该种隐裂多数可能为串焊机翻转吸盘造成,此处需要检查翻转吸盘下压压缩量是否合适;


②检查翻转吸盘下限位螺丝是否松动,导致翻转吸盘下位过低,导致电池片被压裂;


③检查平移吸盘取料位是否和翻转吸盘错开,正常情况下要求上下两吸盘中心点对应。


电池片上其他地方米字型隐裂:


①检查公共端台面机焊台表面是否存有电池片碎片、短焊带等异物,一般情况下均为以上这些台面存有异物导致米字型隐裂,个别情况下会存在如模组盖板严重磨损、串处理机构皮带下面存有异物等情况;


②叠焊机提片手是否下压过大,或者使用的双孔海绵吸盘是否存在胶体硬块。


弧形裂痕:弧形裂痕是指裂痕形状为圆滑的弧形,并非沿着栅线开裂,该裂痕一般为电池片本身存在隐裂,我们设备影响因素不大。


贯穿裂:贯穿裂痕是指裂痕贯穿整个电池片,一般情况下只有设备本身某一硬件给电池片施加很大的力量才会导致沿焊带方向贯穿性隐裂。如果裂痕方向是垂直于焊带方向的话,我们一般可认为和设备关系不大。


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