太陽能電池生產(chǎn)過程中的污染問題

生產(chǎn)環(huán)境中經(jīng)常和重復(fù)出現(xiàn)的污染嚴(yán)重影響生產(chǎn)效益，在每個(gè)可能出現(xiàn)材料表面污染的工序使用接觸式清潔機(jī)，可以顯著提高生產(chǎn)效益和太陽能電池的功效。

當(dāng)今光伏電池生產(chǎn)廠都面對不斷提高生產(chǎn)效益、改善其產(chǎn)品工作效率的壓力，另外原材料價(jià)格的劇烈變化也使其勢在必行。影響生產(chǎn)效益和產(chǎn)品功效提高主要問題之一是生產(chǎn)環(huán)境中經(jīng)常和重復(fù)出現(xiàn)的污染，如果在涂布、印刷或?qū)訅汗ば蚯安牧媳砻嬗形廴荆a(chǎn)效益將會(huì)被嚴(yán)重影響。

本文將注重污染的影響；污染的主要來源及其可能引發(fā)的問題；并提出減小污染問題的可行性解決方案。

污染如何影響太陽能模塊的生產(chǎn)，取決于于生產(chǎn)哪一種太陽能模塊。模塊的生產(chǎn)有三種：

第一代太陽能電池 – 硅片： 塵埃和污染物會(huì)影響絲網(wǎng)印刷過程，引發(fā)許多問題如‘立碑現(xiàn)象’、開路和短路等。當(dāng)錫焊接點(diǎn)中的污染物揮發(fā)和快速膨脹時(shí)，將導(dǎo)致漏焊和干焊。隨后太陽能電池被封裝在EVA薄膜中，如果薄膜和電池之間有灰塵或污染顆粒，因?yàn)檎趽蹶柟?，最終產(chǎn)品的工作效率會(huì)降低。即使是肉眼看不見的微小污染顆粒，因?yàn)闀?huì)有‘帳篷效應(yīng)’將在復(fù)壓的表面出現(xiàn)‘魚眼’，從而產(chǎn)生視覺上的次品。這些都是制造廠要盡量避免的。

第二代太陽能電池 – 真空合金：它更加高效，但是在進(jìn)入沉積工序前基片的表面必須保證是非常清結(jié)的。如果在連線電路中有污染顆粒，會(huì)出現(xiàn)和第一代工藝一樣的問題，例如‘魚眼’和‘立碑’等。同樣，如果要達(dá)到最佳的電池工作效率，在封裝階段中玻璃或薄膜表面必須被清潔。

第三代太陽能電池利用與電子行業(yè)類似的絲網(wǎng)印刷技術(shù)。通常這類電池沒有第一代和第二代高效，所以因?yàn)槲廴疚锒档推湫实膯栴}顯得更加嚴(yán)重。基片和模版必須在每個(gè)印刷步驟之前被徹底的清潔。一般用于絲網(wǎng)印刷的基片是塑料材料或金屬箔片，這些進(jìn)入涂布或沉積前的基片從制造廠直接到達(dá)，通常都會(huì)帶有污染殘留物。例如，塑料薄膜一般會(huì)根據(jù)客戶要求被裁切成不同的尺寸，碎屑很可能殘留在材料的表面，靜電吸引塵埃也是一個(gè)嚴(yán)重的問題。

污染不僅僅是在生產(chǎn)過程中引起問題。如果污染物是導(dǎo)電材料，會(huì)造成成品腐蝕，很可能只有在產(chǎn)品的后期，當(dāng)存放在庫房的時(shí)候才會(huì)被發(fā)現(xiàn)。

那么生產(chǎn)過程中的污染源來自哪里呢？

大量潛在的污染源包括人類的毛發(fā)、織物纖維、脫落表皮（空氣塵埃的主要來源之一）、天花板、地面、包裝和支架，甚至稱作‘無脫落纖維’的含有酒精類物質(zhì)的清潔布也會(huì)成為一種污染源?！疅o脫落纖維’意味著織物沒有表面脫落的纖維，但是當(dāng)用其擦電池基片或模版組件時(shí)，纖維很可能脫落并殘留在被清潔物表面上。靜電是引發(fā)污染的另一個(gè)主要原因。一般電池板是由絕緣材料構(gòu)成，易含有靜電電荷。因此，松散的顆粒會(huì)立刻被電池板表面吸引。運(yùn)輸、去包裝或用抹布清潔電池板都會(huì)產(chǎn)生靜電。特別在印刷、涂布或壓層等需要進(jìn)行表面處理的工序時(shí)，清潔的基片對產(chǎn)品質(zhì)量、減少浪費(fèi)和停機(jī)時(shí)間，直至提高生產(chǎn)效率和企業(yè)利潤都是至關(guān)重要的。

所以怎樣做才能最小化因?yàn)槲廴径鴮μ柲茈姵禺a(chǎn)生的影響呢？如何才能與污染和靜電，還有它們對生產(chǎn)的影響作斗爭呢？當(dāng)前有兩種表面除塵、除靜電的方法： 非接觸式和接觸式除塵。

非接觸式除塵是指清潔設(shè)備不直接與被清潔的材料表面接觸，例如吸塵、吹塵或超聲波。結(jié)合除靜電棒和吸塵直接與卷材機(jī)械性接觸以達(dá)到除塵效果。如果是吸塵系統(tǒng)，在整個(gè)表面的吸塵力必須平均分布。如果連接被清潔物和吸塵機(jī)的密封不嚴(yán)，清潔操作的有效性會(huì)降低。正確的位置和設(shè)置是至關(guān)重要的，同樣速度、寬度和被清潔材料的類型也要和吸塵輸出匹配。缺點(diǎn)是工作環(huán)境周圍的污染殘余會(huì)在吸塵設(shè)備除塵過程中被激活。同樣，如果是吹塵的方式，同樣要保證材料表面的吹塵空氣力要一致，另外，被吹氣的污染顆粒或塵埃很可能散落在生產(chǎn)線的其它地方，或者被材料表面的靜電二次俘獲。非接觸式除塵方法在清除中等程度的污染上（污染物大約25微米）是相對成功的。然而，當(dāng)今太陽能電池制造和使用者對質(zhì)量的要求不斷提高，因?yàn)槠浜茈y有效突破被清潔材料的表面空氣層，只能清除大概25微米的污染物，這樣的清潔表現(xiàn)顯然是不夠的。移動(dòng)中的卷材或片材會(huì)形成一個(gè)空氣層，如果要達(dá)到高效清潔的效果，一定要突破這個(gè)空氣層。有些人認(rèn)為，高壓的空氣一定會(huì)突破這層，然后吹掉表面上的顆粒。但在現(xiàn)實(shí)中這個(gè)應(yīng)用不起作用。因?yàn)槲廴驹瓷⒉荚诳諝庵?，然后在清潔后的材料的另一點(diǎn)停留。所以，傳統(tǒng)的非接觸式清潔機(jī)如超聲波或氣流型，因其不能突破被清潔材料的表面空氣層所俘獲的污染顆粒，所以不是最有效的方式。

另一種選擇是利用已經(jīng)被半導(dǎo)體行業(yè)所證實(shí)的技術(shù) —— 接觸式清潔技術(shù) 。接觸式除塵技術(shù)始于70年代末80年代初，英國的Teknek研發(fā)并制造了世界上第一臺(tái)接觸式清潔機(jī)。接觸式清潔通常利用清潔滾輪與被清潔物表面的物理接觸達(dá)到清潔、除塵的目的。接觸式清潔輥是聚合物覆蓋的膠輥，提供一種高效的卷材和單張清潔方式。當(dāng)清潔輥與基片表面污染物有物理接觸時(shí)，污染物轉(zhuǎn)移到清潔輥表面。這是夾壓式的方法，清潔輥同時(shí)擠壓基材表面的空氣層。結(jié)果能夠在高速的情況下高效（96%以上）清除微小的污染物（通常小于10微米）。它不像毛刷式或機(jī)械刷的清潔系統(tǒng)會(huì)劃傷敏感材料表面（如薄膜），橡膠滾輪不會(huì)損壞電池板的表面。利用接觸式清潔設(shè)備能夠清除硅片、玻璃或EVA薄膜等基材表面的小到1位微米的松動(dòng)污染顆粒，而不損傷基材表面。隨后被清除的污染顆粒轉(zhuǎn)移到粘塵紙卷進(jìn)一步分析和銷毀。在清潔過程后，清潔過的電池板立刻通過靜電消除單元去處靜電，防止吸引顆粒引起再次污染。

在每個(gè)可能出現(xiàn)材料表面污染的工序使用接觸式清潔機(jī)，可以顯著提高生產(chǎn)效益和太陽能電池的功效。接觸式清潔已經(jīng)被證實(shí)是最高效的表面除塵、清潔方式。

結(jié)論

隨著原材料價(jià)格的不斷提高，太陽能電池生產(chǎn)廠必須要找到適合自己的提高生產(chǎn)效益和減少浪費(fèi)的方法。污染物對生產(chǎn)效率和太陽能電池本身的效率都有重要的影響。接觸式清潔技術(shù)為提高生產(chǎn)和電池的效率提供了一個(gè)最佳的可選解決方案。