Chất trợ dung không cần làm sạch, không chứa halogen cho pin N-Type: Vì sao cặn quyết định tuổi thọ module
Mục lục
Chất trợ dung là vật tư tiêu hao nhỏ nhất trên dây chuyền module và là thứ dễ quyết định nhất liệu bảo hành 25 năm có trụ được qua thử nghiệm damp heat hay không. Khi pin N-type — TOPCon, HJT và XBC — thay thế PERC, chất trợ dung từng hiệu quả trên tấm wafer dày và finger rộng không còn đủ: cùng hoạt tính từng làm sạch busbar nay lại tấn công các finger siêu mảnh và lớp passivation mỏng, và các dung môi từng bay hơi vô hại nay để lại cặn biểu hiện thành suy giảm cách điện và bong tách sau lão hóa 85 °C / 85 %RH. Thời đại N-type không cần chất trợ dung mạnh hơn. Nó cần một loại dịu hơn, sạch hơn và dễ dự đoán hơn.
Vì sao chất trợ dung cũ ngừng hiệu quả
Các kiểu hỏng không phải lý thuyết; mỗi kiểu tương ứng với một khuyết tật mà người vận hành stringer đã nhận biết.
| Điều gì đã thay đổi | Chất trợ dung cũ hỏng như thế nào | Bạn thấy gì trên dây chuyền |
|---|---|---|
| Finger mảnh hơn nhiều, wafer mỏng hơn nhiều | Chất trợ dung hoạt tính cao, axit mạnh tấn công finger bạc và lớp passivation | Nứt vi mô, suy giảm hiệu suất, vùng tối EL dọc theo finger |
| Pin N-type đòi hỏi cửa sổ hàn nhiệt độ thấp | Kích hoạt nhiệt độ thấp kém; chất kích hoạt bay hơi trong giai đoạn gia nhiệt sơ bộ trước khi kịp tác dụng | Mối hàn nguội, mối hàn không dính, độ bền bóc tách dưới tiêu chuẩn |
| Độ tin cậy nay được đánh giá sau damp heat | Dung môi điểm sôi cao để lại cặn trông sạch nhưng thực không sạch | Giảm điện trở cách điện, di chuyển ion, suy giảm độ bền bóc tách EVA/POE sau 85/85 |
| Sản xuất trong thời tiết lạnh | Chất kích hoạt axit dibasic kết tinh ở nhiệt độ bảo quản thấp | Hoạt tính thay đổi giữa các lô, năng suất dao động theo mùa |
| Hạn chế halogen siết chặt ở thị trường xuất khẩu | Công thức chứa halogen không đạt kiểm tra đầu vào | Lô hàng bị trả lại, không đạt kiểm tra đột xuất ở EU, Nhật Bản, Hàn Quốc và Đông Nam Á |
Hàng thứ ba là hàng tốn kém nhất và xuất hiện muộn nhất. Cặn chất trợ dung vô hình ở cuối dây chuyền stringer vẫn có thể còn nằm trên bề mặt pin khi module bước vào damp heat, nơi nó trở thành đường dẫn ion. Đó là lý do cách nhìn của ngành đã chuyển từ coi chất trợ dung là vật tư tiêu hao sang coi nó là vật liệu quy trình có hệ quả về độ tin cậy.
Điều gì nay định nghĩa một chất trợ dung quang điện
Bốn đặc tính đã chuyển từ mong muốn sang hạng mục thông số kỹ thuật:
- Hoạt tính dịu, kiểm soát được. Đủ để phá oxit trên ribbon và pad ở nhiệt độ thấp, không đủ để ăn mòn finger hay lớp passivation.
- Cặn cực thấp, thực sự no-clean. Không chỉ vô hình sau khi hàn — mà còn trơ về điện sau lão hóa tăng tốc.
- Tuân thủ toàn cầu. Không chứa halogen và VOC thấp, kèm tài liệu thử nghiệm để chứng minh tại cửa khẩu.
- Ổn định sản xuất hàng loạt. Không kết tinh trong toàn dải nhiệt độ bảo quản, nên hoạt tính lô không trôi theo mùa.
Những yêu cầu này kéo theo các hướng khác nhau, và đó chính là toàn bộ khó khăn. Hoạt tính cao hơn cho thấm ướt tốt hơn và ít mối hàn nguội hơn, nhưng tấn công các chi tiết mảnh. Hoạt tính thấp hơn dịu hơn nhưng có nguy cơ loại bỏ oxit không đủ. Nhiều dung môi hơn giúp lan trải nhưng để lại nhiều cặn hơn. Một công thức là một sự thỏa hiệp, và câu hỏi hữu ích khi so sánh sản phẩm là sự thỏa hiệp nào mà nó đã chọn.
Một công thức thực sự thay đổi điều gì
Lấy một dòng sản phẩm no-clean không chứa halogen làm ví dụ minh họa — dòng CX700/B/D của Changxian, được mô tả trong bài viết ngành Trung Quốc là nguồn cho bài này — ba đòn bẩy là hệ dung môi, hệ chất kích hoạt và các phụ gia chức năng.
Hệ dung môi
Nhiều chất trợ dung trên thị trường dựa vào dung môi loại butyl-ether: độ nhớt cao, khó bay hơi, và là nguồn gốc của vấn đề cặn vô hình. Giải pháp thay thế được mô tả ở đây kết hợp một dung môi chuyên dụng độ nhớt thấp với dipropylene glycol methyl ether (DPM). Dung môi chuyên dụng không có liên kết ether, tạo hạt mịn mà không làm tắc vòi phun, và bay hơi đủ sớm để giai đoạn gia nhiệt sơ bộ không làm chất kích hoạt bay hơi trước khi nó tác dụng. DPM được thêm vào để thấm ướt và hòa tan, và để ngăn kết tinh ở nhiệt độ thấp.
Hệ chất kích hoạt
Thay vì một axit mạnh duy nhất, cách tiếp cận được mô tả dùng ba axit hữu cơ dịu — succinic, glutaric và adipic — cùng với một chất kích hoạt loại hydrocarbon, mỗi chất đảm nhận một nhiệm vụ xác định. Hành vi dự kiến là hỗn hợp tác dụng ở nhiệt độ thấp để phá oxit trên ribbon, sau đó kích hoạt hoàn toàn trong pha nhiệt độ cao mà không ăn mòn các finger mảnh, và phần lớn bay hơi sau đó để cặn axit không còn lại gây PID.
Các phụ gia
Một chất hoạt động bề mặt không ion ít bọt hỗ trợ dây chuyền phun tốc độ cao — tạo bọt là vấn đề thực sự trên máy phun chất trợ dung tự động, và nó gây lắng đọng không đều. Một chất ức chế ăn mòn benzotriazole (BTA) được thêm vào để ngăn đổi màu do oxy hóa ở mặt đồng của ribbon và cải thiện độ bền cơ học của mối hàn.
Các tuyên bố của nhà cung cấp đi kèm công thức này — hàm lượng chất rắn giữ ở 1.4–1.7 %, không kết tinh sau bảo quản dài ở 5 °C, báo cáo thử nghiệm RoHS và REACH, và kết quả dây chuyền quy mô GW tuyên bố cải thiện năng suất 3–5 % trên dây chuyền TOPCon với nứt vi mô giảm trên dây chuyền HJT — là theo công bố của nhà cung cấp chất trợ dung. Đây là số liệu của chính nhà cung cấp, không phải thử nghiệm độc lập, và nên được đọc theo cách đó.
Các lỗi chất trợ dung biểu hiện trên dây chuyền như thế nào
Đây là lúc nó trở thành một câu hỏi về thiết bị, và đây là phần chúng tôi xử lý hàng ngày. Khi khách hàng báo cáo lỗi hàn, flux hiếm khi là nghi phạm đầu tiên và thường là nguyên nhân thực sự. Mô hình chẩn đoán:
Mối hàn nguội và độ bền bóc tách thấp
Nếu độ bền bóc tách phân tán thay vì thấp đồng đều, hãy nghi ngờ flux và profile hơn là máy. Một chất hoạt hóa bay hơi trong giai đoạn gia nhiệt sơ bộ tạo ra các mối hàn trông như đã hàn và thất bại trong thử nghiệm kéo. Dấu hiệu là sự thất bại tương quan với thời gian lưu gia nhiệt sơ bộ hoặc với độ ẩm môi trường, không phải với độ chính xác đặt vị trí.
Dải băng không làm ướt pad
Lỗi làm ướt với đặt vị trí đúng và nhiệt độ đúng thường có nghĩa là flux không loại bỏ oxide đủ nhanh ở nhiệt độ đó, hoặc nó được lắng đọng không đồng đều. Trên máy phun flux tự động, tích tụ bọt và tắc vòi phun là các cơ chế — cả hai đều là đặc tính công thức trước khi là lỗi máy.
Các khuyết tật chỉ xuất hiện sau khi ép lớp hoặc thử nghiệm nhiệt ẩm
Sự trôi dạt điện trở cách điện, tách lớp trên bề mặt pin, và sự đổi màu chỉ xuất hiện sau khi lão hóa đều chỉ vào cặn. Vào thời điểm những điều này xuất hiện, các module đã được ép lớp, nên việc điều tra rất tốn kém. Đây là lập luận mạnh nhất để đánh giá flux bằng lão hóa tăng tốc thay vì bằng cách mối hàn trông như thế nào khi ra khỏi máy stringer.
Chúng tôi chế tạo các máy stringer vận hành các quy trình này — máy SS-1500B, SS-2500B và AM050FH MBB stringer — và quy tắc thực tế chúng tôi đưa cho khách hàng là flux và profile hàn phải được đánh giá cùng nhau, trên pin mục tiêu. Một flux hoạt động tuyệt vời trên pin tham chiếu PERC không phải là bằng chứng cho pin TOPCon 0BB với các ngón tay mảnh hơn và ngân sách nhiệt thấp hơn. Tổng quan của chúng tôi về cách một máy tabber và stringer hoạt động bao gồm sáu trạm và cửa sổ quy trình nằm ở đâu; flux là yếu tố quyết định cửa sổ đó thực sự rộng bao nhiêu.
Tuân thủ giờ đây là một tiêu chí mua hàng
Hàm lượng halogen đã chuyển từ một mối quan tâm kỹ thuật thành một rào cản thương mại. EU, Nhật Bản, Hàn Quốc và một số thị trường Đông Nam Á hiện kiểm tra hàm lượng halogen, VOC và cặn nguy hiểm trên vật liệu quang điện nhập khẩu, và một flux không tuân thủ là một lô hàng bị từ chối thay vì một cuộc thảo luận về chất lượng. Các yêu cầu thực tế là:
- Công thức không chứa halogen và không chứa kim loại nặng, với giới hạn được nêu rõ và phương pháp thử nghiệm
- Tài liệu RoHS và REACH bao gồm cấp cụ thể, không phải họ sản phẩm
- VOC thấp, điều này quan trọng cả cho tuân thủ và cho môi trường nhà máy
- Chứng nhận cấp lô, vì câu hỏi tuân thủ được hỏi theo từng lô hàng
Những gì cần đánh giá trước khi bạn chuyển đổi
Thay đổi flux là một thay đổi quy trình, không phải một sự thay thế vật tư tiêu hao. Trước khi chuyển đổi, hãy chạy tối thiểu:
- Độ bền bóc tách và ngoại quan mối hàn trên toàn bộ cửa sổ gia nhiệt sơ bộ, không phải ở cài đặt danh nghĩa — câu hỏi là flux mới cho bạn bao nhiêu biên độ trước khi khuyết tật xuất hiện.
- Kiểm tra EL của chuỗi, để phát hiện hư hại ngón tay và vết nứt vi mô mà kiểm tra bằng mắt bỏ sót. Nếu bạn không có EL trực tuyến, đây là điểm mà một thiết lập EL ngoại tuyến xứng đáng với chi phí của nó.
- Điện trở cách điện và độ bền bóc tách sau thử nghiệm nhiệt ẩm, trên các mẫu đã ép lớp. Đây là thử nghiệm duy nhất giải quyết câu hỏi về cặn.
- Kiểm tra bảo quản lạnh. Bảo quản một mẫu ở nhiệt độ thấp nhất mà kho của bạn thực sự đạt tới, sau đó xác minh hoạt tính và ngoại quan — nếu cơ sở của bạn trải qua mùa đông, đây không phải là một thử nghiệm lý thuyết.
- Tài liệu tuân thủ cho cấp chính xác, được kiểm tra đối chiếu với thị trường đích trước lô sản xuất đầu tiên thay vì trước lô hàng đầu tiên.
Câu hỏi thường gặp
No-clean thực sự có nghĩa gì đối với flux quang điện?
Rằng cặn còn lại sau khi hàn là vô hại về điện và không cần loại bỏ. Trong thực tế, điều này có nghĩa là hàm lượng chất rắn thấp, các chất hoạt hóa phần lớn bay hơi, và cặn không trở nên dẫn điện hoặc hút ẩm sau thử nghiệm nhiệt ẩm. Đây là một tuyên bố về độ tin cậy, không phải tuyên bố về ngoại quan — một flux có thể không để lại gì nhìn thấy được và vẫn thất bại trong thử nghiệm cách điện nhiệt ẩm.
Flux không chứa halogen có yếu hơn flux chứa halogen không?
Không nhất thiết, nhưng hóa học hoạt hóa là khác nhau. Các chất hoạt hóa halogen là chất loại bỏ oxide rất hiệu quả, đó chính xác là lý do chúng bị hạn chế. Các công thức không chứa halogen đạt được hoạt tính đầy đủ với hệ thống axit hữu cơ và lựa chọn dung môi cẩn thận. Sự đánh đổi chuyển từ hoạt tính thô sang kiểm soát công thức và độ rộng cửa sổ quy trình.
Tại sao cặn flux lại quan trọng hơn đối với N-type so với PERC?
Hai lý do. Thứ nhất, pin N-type nhạy cảm hơn với các điều kiện bề mặt mà cặn ảnh hưởng. Thứ hai, chế độ thử nghiệm của ngành trở nên nghiêm ngặt hơn cùng lúc — thử nghiệm nhiệt ẩm và PID giờ là yêu cầu mua hàng thường lệ, nên các khuyết tật trước đây vô hình giờ được đo lường.
Tôi có thể thay đổi flux mà không đánh giá lại profile hàn không?
Bạn có thể thay đổi nó, nhưng bạn không nên cho rằng profile vẫn áp dụng được. Các hệ dung môi khác nhau thay đổi cách flux hoạt động trong giai đoạn gia nhiệt sơ bộ, và các chất hoạt hóa khác nhau thay đổi nhiệt độ mà tại đó quá trình làm ướt bắt đầu. Hãy chạy lại độ bền bóc tách trên toàn bộ cửa sổ gia nhiệt sơ bộ trước khi cam kết.
Lựa chọn flux có ảnh hưởng đến dây chuyền 0BB khác biệt không?
Có. Các định dạng zero-busbar sử dụng dải băng mỏng hơn và các điểm kết nối mảnh hơn, nên có ít khối lượng nhiệt hơn và ít biên độ cơ học hơn. Hành vi hoạt hóa ở nhiệt độ thấp và tính nhẹ nhàng của chất hoạt hóa quan trọng hơn, không phải ít hơn. Chúng tôi đã đề cập câu hỏi về định dạng busbar riêng trong bài viết về stringer được liên kết ở trên.
Chi tiết kỹ thuật trong bài viết này đến từ đâu?
Mô tả công thức, bốn thuộc tính sản phẩm được tuyên bố và kết quả dây chuyền đến từ bài viết ngành của Trung Quốc được xuất bản bởi 新能供应链, mô tả dòng flux no-clean không chứa halogen Changxian CX700/B/D. Đó là nội dung do nhà cung cấp biên soạn và chúng tôi đã ghi nhãn các số liệu hiệu suất là tuyên bố của nhà cung cấp. Kỹ thuật hàn tổng quát — mối liên hệ giữa hóa học chất hoạt hóa, cặn dung môi và độ tin cậy trong điều kiện ẩm nhiệt — là thực hành tiêu chuẩn trong lắp ráp điện tử và quang điện. Phần chẩn đoán ở cấp dây chuyền phản ánh cách chúng tôi nhìn nhận những lỗi này từ phía thiết bị. Không có nội dung nào ở đây dựa trên thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của chúng tôi đối với bất kỳ loại chất trợ dung nào.
