电池片氮化硅膜划伤原因与改善

摘要：光伏组件的电池片表面易被划伤，影响外观，严重的将造成EL不良，波及产品性能。该文通过对Z公司的划伤特点及产生的原因进行研究，从引起划伤的外在因素和电池片本身抗耐磨性的内在因素着手，从人、机、料、法、环五个方面，运用质量因果分析法，找到降低划伤的方法，达到降本增效，提升客户满意度的目的。

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引言

随着客户对外观和性能要求的不断加严，电池片的划伤造成的外观缺陷以及因它所带来的断栅，甚至隐裂所导致的EL不良已成为主要的异常反馈项目，很多厂家已逐步将电池片划伤记入不良。本文通过对Z公司的划伤特点及产生的原因进行研究，通过质量管理工具方法开展改进活动，从而找到降低划伤的方法，达到降本增效，提升客户满意度的目的。

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光伏组件电池片划伤的现状

1.1主要类型

目前光伏行业各电池片生产厂家因各种因素，均造成了一定比例的划伤，按检验发现的划伤类型，大致可分为二大类，划分原则以“是否造成SIN膜划伤”为基准，在此称为：

(1)划伤类，已造成SIN膜破损，严重时则EL发黑;

(2)擦伤类，SIN膜无划伤，一般情况不会影响EL。

本报告以Z公司为研究对象，重点研究(1)划伤类。划伤通过不同现象可分为：条状、团状、氮化硅磨伤、线状四种类型，如图1所示。

1.2不良比例分布

通过对Z公司电池车间ABC车间的2015年7月-12月划伤进行统计，具体数据如图2所示。划伤平均比例0.66%,其中条状和团状、氮化硅磨伤比例较高，分别为0.34%,0.13%,0.14%。

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划伤产生的原因研究

2.1原因分析

通过以上划伤图片和数据，可看出：

(1)条状、团状有起始点，明显是有异物摩擦所致,如铝珠、铝刺等，且是三个车间共性;

(2)氮化硅磨伤,无明显起始点，位置较一致，且C车间与AB车间相比，比例有明显差异;

(3)线状无明显起始点，线条较细且多条，如表面搓伤等。

针对以上三点，从因果关系法(人、机、料、法、环)和各车间差异点两方面着重进行分析，找出了可能与划伤相关的末端因素，具体如图3和表1所示。

2.2原因确认

针对以上8条末端因素，通过单一变量法进行逐一确认，找出要因。

2.2.1原因一：检验员经验存在差异

安排不同在岗年限的检验员检验同一批电池片，划伤比例如表2所示。

不同检验员在检验同批电池片时划伤比例差异不大，所以该因素非要因。

2.2.2原因二：烘箱炉带过脏

跟踪验证丝网某线烘箱脏污炉带与新炉带划伤比例，具体数据如图4所示。

更换前划伤比例为0.61%，更换后比例仍为0.61%，划伤比例无明显变化。因此，该因素为非要因。

2.2.3原因三：烧结炉带造成电池片背场不平

根据C车间有两种型号炉带,顶点式与边缘式，AB车间仅有一种顶点式，顶点炉带与电池片背面有接触，而边缘式没有，结合C车间的条状团状比例相对较低，故对二种型号的炉带进行对比，把B车间丝网某线的顶点式炉带更换为边缘式炉带，跟踪收集划伤比例进行对比，具体数据如图5所示。

更换前顶点式炉带的平均划伤比例为0.45%，更换为边缘式炉带后平均比例为0.05%，划伤有明显改善，所以为要因[1]。

2.2.4原因四：石墨舟使用次数差异

分别跟踪PE某炉管和丝网某线的电池片使用前期(1-15次)、中期(16-80次)、后期(81-100次)石墨舟的划伤比例，具体如图6所示。

各周期石墨舟划伤比例差异不大，非要因。

2.2.5原因五：背电场浆料过于粗糙

工艺分析A浆料较B浆料粗糙，跟踪丝网某线分别使用这两种背场浆料时的划伤比例，具体数据如图7所示。

划伤差异较小，所以铝浆为非要因。

2.2.6原因六：检验操作方法差异

安排同一检验员检验同一批电池片，分别采用滑动检验和抬起检验的手法，划伤数据如表3所示。

检验方式由滑动检验改为抬起检验后划伤比例减少0.45%，为要因。

2.2.7原因七：反射率差异导致绒面不均匀

分别跟踪高反射率和低反射率电池片在丝网某线的划伤比例，收集数据如图8所示。

由数据可得，反射率28%时与反射率26.5%时的划伤比例并无差异，所以为非要因。

2.2.8原因八：PECVD镀膜温度影响电池片耐磨性

针对C车间氮化硅划伤比例较高，PE镀膜温度整体也较高的特点，对PE不同温度下的划伤现象进行了验证，以C车间某线为例，对比不同镀膜温度的划伤比例，数据如图9所示。

随着镀膜平均温度的变化，划伤比例也有明显变化，所以该因素为要因[2]。

2.3对策制定及实施

2.3.1对策制定

根据要因确认的分析结果，按照5W1H的思路，将结论整理成如表4所示。

2.3.2对策实施

措施一：

由于措施一改变检验手法在检验电池片时检验时长将会多100%，无法满足产能需求，所以暂缓实施，优先实施措施二与措施三。

措施二：

3月24号起，视实际情况，工艺适当降低PECVD各线别的镀膜温度。具体调节参数如表5所示。

措施三：

4-5月，电池车间陆续将顶点式接触炉带更换为边缘接触式炉带，如图10所示;至2016年5月已全部更换完成。

2.3.3制定巩固措施

根据上述检查结果，确定更换炉带、降低镀膜温度是成功的(在更换炉带后电池片背场光滑度提升，抬起检验和滑动检验已不是要因)，通过写入工艺文件，使员工操作标准化，使活动效果得到巩固和加强。通过质量巡检，检查员工是否按照工艺文件要求执行，并经常检查是否按照修改后的标准执行落实。通过工艺文件固化活动成果。

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改善效果与讨论

从5月改善完成以来，划伤比例稳定在0.05%，有明显效果，比例趋势如图11所示。

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结语

本文通过因果关系法和不同车间的差异对比，进行数据统计分析、逐步验证，查找出产生划伤的关键因素：一是顶点烧结炉带接触导致电池片背面产生黑点和铝刺，造成作业过程中产生大量的划伤;二是PECVD镀膜平均温度过高，导致SIN耐磨性较差，在同样的生产环境下，更容易造成划伤。针对以上两点原因，按照PDCA循环模式，制定相应的应对措施，并按照计划实施相应的改善措施后，划伤比例从0.66%降低为0.05%，有明显的改善效果。按照Z公司目前45万/月的产能，预估质量损失可以降低26.7万/月，这大大降低了公司的质量成本，提升了顾客的满意度，为企业带来了巨大的经济和信誉度双重收益。