接触式清洁技术缓解太阳能电池的污染问题

生产环境中经常和重复出现的污染严重影响生产效益，在每个可能出现材料表面污染的工序使用接触式清洁机，可以显著提高生产效益和太阳能电池的功效。 　　当今光伏电池生产厂都面对不断提高生产效益、改善其产品工作效率的压力，另外原材料价格的剧烈变化也使其势在必行。影响生产效益和产品功效提高主要问题之一是生产环境中经常和重复出现的污染，如果在涂布、印刷或层压工序前材料表面有污染，生产效益将会被严重影响。 　　本文将注重污染的影响；污染的主要来源及其可能引发的问题；并提出减小污染问题的可行性解决方案。 　　污染如何影响太阳能模块的生产，取决于于生产哪一种太阳能模块。模块的生产有三种： 　　第一代太阳能电池–硅片：尘埃和污染物会影响丝网印刷过程，引发许多问题如‘立碑现象’、开路和短路等。当锡焊接点中的污染物挥发和快速膨胀时，将导致漏焊和干焊。随后太阳能电池被封装在EVA薄膜中，如果薄膜和电池之间有灰尘或污染颗粒，因为遮挡阳光，最终产品的工作效率会降低。即使是肉眼看不见的微小污染颗粒，因为会有‘帐篷效应’将在复压的表面出现‘鱼眼’，从而产生视觉上的次品。这些都是制造厂要尽量避免的。 　　第二代太阳能电池–真空合金：它更加高效，但是在进入沉积工序前基片的表面必须保证是非常清结的。如果在连线电路中有污染颗粒，会出现和第一代工艺一样的问题，例如‘鱼眼’和‘立碑’等。同样，如果要达到最佳的电池工作效率，在封装阶段中玻璃或薄膜表面必须被清洁。 　　第三代太阳能电池利用与电子行业类似的丝网印刷技术。通常这类电池没有第一代和第二代高效，所以因为污染物而降低其效率的问题显得更加严重。基片和模版必须在每个印刷步骤之前被彻底的清洁。一般用于丝网印刷的基片是塑料材料或金属箔片，这些进入涂布或沉积前的基片从制造厂直接到达，通常都会带有污染残留物。例如，塑料薄膜一般会根据客户要求被裁切成不同的尺寸，碎屑很可能残留在材料的表面，静电吸引尘埃也是一个严重的问题。 　　污染不仅仅是在生产过程中引起问题。如果污染物是导电材料，会造成成品腐蚀，很可能只有在产品的后期，当存放在库房的时候才会被发现。 那么生产过程中的污染源来自哪里呢？ 　　大量潜在的污染源包括人类的毛发、织物纤维、脱落表皮（空气尘埃的主要来源之一）、天花板、地面、包装和支架，甚至称作‘无脱落纤维’的含有酒精类物质的清洁布也会成为一种污染源。‘无脱落纤维’意味着织物没有表面脱落的纤维，但是当用其擦电池基片或模版组件时，纤维很可能脱落并残留在被清洁物表面上。静电是引发污染的另一个主要原因。一般电池板是由绝缘材料构成，易含有静电电荷。因此，松散的颗粒会立刻被电池板表面吸引。运输、去包装或用抹布清洁电池板都会产生静电。特别在印刷、涂布或压层等需要进行表面处理的工序时，清洁的基片对产品质量、减少浪费和停机时间，直至提高生产效率和企业利润都是至关重要的。 　　所以怎样做才能最小化因为污染而对太阳能电池产生的影响呢？如何才能与污染和静电，还有它们对生产的影响作斗争呢？当前有两种表面除尘、除静电的方法：非接触式和接触式除尘。 　　非接触式除尘是指清洁设备不直接与被清洁的材料表面接触，例如吸尘、吹尘或超声波。结合除静电棒和吸尘直接与卷材机械性接触以达到除尘效果。如果是吸尘系统，在整个表面的吸尘力必须平均分布。如果连接被清洁物和吸尘机的密封不严，清洁操作的有效性会降低。正确的位置和设置是至关重要的，同样速度、宽度和被清洁材料的类型也要和吸尘输出匹配。缺点是工作环境周围的污染残余会在吸尘设备除尘过程中被激活。同样，如果是吹尘的方式，同样要保证材料表面的吹尘空气力要一致，另外，被吹气的污染颗粒或尘埃很可能散落在生产线的其它地方，或者被材料表面的静电二次俘获。非接触式除尘方法在清除中等程度的污染上（污染物大约25微米）是相对成功的。然而，当今太阳能电池制造和使用者对质量的要求不断提高，因为其很难有效突破被清洁材料的表面空气层，只能清除大概25微米的污染物，这样的清洁表现显然是不够的。移动中的卷材或片材会形成一个空气层，如果要达到高效清洁的效果，一定要突破这个空气层。有些人认为，高压的空气一定会突破这层，然后吹掉表面上的颗粒。但在现实中这个应用不起作用。因为污染源散布在空气中，然后在清洁后的材料的另一点停留。所以，传统的非接触式清洁机如超声波或气流型，因其不能突破被清洁材料的表面空气层所俘获的污染颗粒，所以不是最有效的方式。 　　另一种选择是利用已经被半导体行业所证实的技术——接触式清洁技术。接触式除尘技术始于70年代末80年代初，英国的Teknek研发并制造了世界上第一台接触式清洁机。接触式清洁通常利用清洁滚轮与被清洁物表面的物理接触达到清洁、除尘的目的。接触式清洁辊是聚合物覆盖的胶辊，提供一种高效的卷材和单张清洁方式。当清洁辊与基片表面污染物有物理接触时，污染物转移到清洁辊表面。这是夹压式的方法，清洁辊同时挤压基材表面的空气层。结果能够在高速的情况下高效（96%以上）清除微小的污染物（通常小于10微米）。它不像毛刷式或机械刷的清洁系统会划伤敏感材料表面（如薄膜），橡胶滚轮不会损坏电池板的表面。利用接触式清洁设备能够清除硅片、玻璃或EVA薄膜等基材表面的小到1位微米的松动污染颗粒，而不损伤基材表面。随后被清除的污染颗粒转移到粘尘纸卷进一步分析和销毁。在清洁过程后，清洁过的电池板立刻通过静电消除单元去处静电，防止吸引颗粒引起再次污染。 　　在每个可能出现材料表面污染的工序使用接触式清洁机，可以显著提高生产效益和太阳能电池的功效。接触式清洁已经被证实是最高效的表面除尘、清洁方式。 结论 　　随着原材料价格的不断提高，太阳能电池生产厂必须要找到适合自己的提高生产效益和减少浪费的方法。污染物对生产效率和太阳能电池本身的效率都有重要的影响。接触式清洁技术为提高生产和电池的效率提供了一个最佳的可选解决方案。