太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，先將硅棒棱線與相鄰晶托棱線間的周向弧度調(diào)整為2π/9～5π/18，再將單晶硅圓棒開(kāi)方。本發(fā)明還提供單晶硅太陽(yáng)能電池片的生產(chǎn)工藝，包括單晶硅切割片的制備、表面制絨和電極柵線的印刷，所述單晶硅切割片為由單晶硅方棒線切割切片而成的準(zhǔn)方形硅片，所述單晶硅方棒由單晶硅圓棒通過(guò)上述開(kāi)方工藝制得；所述印刷的電極柵線與準(zhǔn)方形硅片邊緣平行或垂直。本發(fā)明可以得到四個(gè)側(cè)面晶向?yàn)?lt;110>±5°的單晶硅方棒，進(jìn)而得到四個(gè)邊緣晶向?yàn)?lt;110>±5°的單晶硅切割片，該單晶硅片常規(guī)制絨后形成的絨面金字塔結(jié)構(gòu)底邊能用于傳輸光生電子，且不會(huì)使光生電子在該金字塔結(jié)構(gòu)底邊上產(chǎn)生路徑延長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，以及應(yīng)用該開(kāi)方工藝的單晶硅太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前太陽(yáng)電池用單晶硅片主要采用直拉法生長(zhǎng)〈100〉晶向的單晶硅圓棒作為原料，先將單晶硅圓棒上的硅棒棱線(生長(zhǎng)棱線)與開(kāi)方機(jī)晶托上的晶托棱線一一對(duì)齊，再對(duì)單晶硅圓棒開(kāi)方，將圓棒切割成橫截面為四角帶圓弧形的準(zhǔn)方形柱體(單晶硅方棒)，然后經(jīng)過(guò)滾圓機(jī)砂輪滾圓，使原來(lái)生長(zhǎng)勢(shì)不均勻的方棒毛坯獲得均一的尺寸，用這種方棒進(jìn)行線切割切片，即可獲得用于生產(chǎn)電池的單晶硅片。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《太陽(yáng)能電池用單晶硅切割片》(標(biāo)準(zhǔn)號(hào):GB/T 26071-2010)，該種硅片四個(gè)邊緣晶向?yàn)椤?00>±2°。
[0003]對(duì)這種常規(guī)單晶硅片進(jìn)行堿制絨后，會(huì)在硅片表面形成金字塔狀(正四棱錐)絨面結(jié)構(gòu)，金字塔結(jié)構(gòu)的底邊與硅片邊緣成約45度夾角，也即與常規(guī)印刷的電極柵線成約45度夾角。(常規(guī)印刷的電極柵線與硅片邊緣平行或垂直。)這種相對(duì)位置使得光生電子在硅片表面?zhèn)鬏敃r(shí)需要較長(zhǎng)的傳輸距離才能到達(dá)柵線處，造成了傳輸距離的延長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，以及應(yīng)用該開(kāi)方工藝的單晶硅太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)工藝，本發(fā)明開(kāi)方工藝可以得到頂面晶向?yàn)椤?00>±3°，四個(gè)側(cè)面晶向?yàn)椤?10>±5°的單晶硅方棒，進(jìn)而通過(guò)對(duì)單晶硅方棒線切割切片這一常規(guī)手段而得到表面晶向?yàn)椤?00>±3°，四個(gè)邊緣晶向?yàn)椤?10>±5°的準(zhǔn)方形硅片，該準(zhǔn)方形硅片常規(guī)制絨后形成的絨面金字塔結(jié)構(gòu)的一對(duì)底邊與硅片邊緣基本垂直，也就與常規(guī)印刷的電極柵線基本垂直，該對(duì)金字塔結(jié)構(gòu)底邊能用于傳輸光生電子，且不會(huì)使光生電子在該金字塔結(jié)構(gòu)底邊上產(chǎn)生路徑延長(zhǎng)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，縮短光生電子在硅片表面的傳輸距離，提高電極柵線在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)光生電子的吸收數(shù)量，即有效提高電子的收集效率，進(jìn)而提高電池轉(zhuǎn)換效率；在不影響電池轉(zhuǎn)換效率的情況下，還可以相對(duì)減少柵線密度，進(jìn)而降低成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，在所述單晶硅圓棒開(kāi)方過(guò)程中，先(調(diào)整單晶硅圓棒與晶托的周向位置)將硅棒棱線與相鄰晶托棱線間的周向弧度調(diào)整為2 31 /9?5 31 /18，再將單晶硅圓棒開(kāi)方，制得單晶硅方棒；所述單晶硅圓棒的晶向?yàn)椤?00>±3°。(所述娃棒棱線為單晶娃圓棒的生長(zhǎng)棱線；所述晶托棱線為開(kāi)方機(jī)晶托上設(shè)置的用于與硅棒棱線一一對(duì)準(zhǔn)的棱線。)
優(yōu)選的，所述太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝包括如下步驟:
1)將單晶硅圓棒垂直置于開(kāi)方機(jī)晶托上；
2)將單晶硅圓棒的硅棒棱線與開(kāi)方機(jī)晶托的晶托棱線一一對(duì)準(zhǔn)，再將單晶硅圓棒相對(duì)晶托旋轉(zhuǎn)2 π /9?5 π /18,再用黏I父將單晶娃圓棒粘接在開(kāi)方機(jī)晶托上；
3)將晶托固定在開(kāi)方機(jī)工作臺(tái)上，開(kāi)動(dòng)開(kāi)方機(jī)將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。[0006]優(yōu)選的，將所述硅棒棱線與相鄰晶托棱線間的周向弧度調(diào)整為π/4。
[0007]優(yōu)選的，所述太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝包括如下步驟:
1)將單晶硅圓棒垂直置于開(kāi)方機(jī)晶托上；
2)將單晶硅圓棒的硅棒棱線與開(kāi)方機(jī)晶托的標(biāo)記線一一對(duì)準(zhǔn)，再用黏膠將單晶硅圓棒粘接在開(kāi)方機(jī)晶托上；所述標(biāo)記線位于晶托的外周面上，并與晶托棱線間隔設(shè)置；所述標(biāo)記線和與其相鄰的兩個(gè)晶托棱線平行，且與該兩個(gè)相鄰晶托棱線的間距相等；
3)將晶托固定在開(kāi)方機(jī)工作臺(tái)上，開(kāi)動(dòng)開(kāi)方機(jī)將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。
[0008]優(yōu)選的，所述單晶硅圓棒為直拉法生長(zhǎng)而成的〈100〉晶向的單晶硅棒。
[0009]本發(fā)明還提供單晶硅太陽(yáng)能電池片的生產(chǎn)工藝，包括單晶硅切割片的制備、表面制絨和電極柵線的印刷，所述單晶硅切割片為由單晶硅方棒線切割切片而成的準(zhǔn)方形硅片，所述單晶硅方棒由單晶硅圓棒通過(guò)上述開(kāi)方工藝制得；所述印刷的電極柵線與準(zhǔn)方形硅片邊緣平行或垂直。(所述表面制絨用于在準(zhǔn)方形硅片表面生成具有金字塔結(jié)構(gòu)的絨面。)
眾所周知，光生電子到達(dá)硅片表面后，由電極柵線收集，在光生電子沿硅片表面向電極柵線行進(jìn)的過(guò)程中，可能會(huì)遇到硅片表面的金字塔結(jié)構(gòu)，并沿著該金字塔結(jié)構(gòu)的表面和/或邊沿行進(jìn)，進(jìn)而翻越該金字塔結(jié)構(gòu)。顯而易見(jiàn)，不管該金字塔結(jié)構(gòu)是硅片表面凸起的正金字塔結(jié)構(gòu)，還是硅片表面凹陷的倒金字塔結(jié)構(gòu)，光生電子在翻越這些金字塔結(jié)構(gòu)時(shí)，相較于在平面行進(jìn)，一般都會(huì)相對(duì)延長(zhǎng)到達(dá)電極柵線的行進(jìn)距離。為了減少光生電子受到翻越金字塔結(jié)構(gòu)而引起的路徑延長(zhǎng)，一種可行的辦法是讓光生電子有機(jī)會(huì)在金字塔結(jié)構(gòu)底邊行進(jìn)，這樣光生電子就是在平面行進(jìn)。但另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題是，光生電子在平面行進(jìn)時(shí)，只有其行進(jìn)方向與電極柵線基本垂直時(shí)，光生電子才處于向著電極柵線的最短路徑；其他路徑都會(huì)因?yàn)槠渎窂椒较蚺c電極柵線存在較大角度，而相較于上述最短路徑變得更長(zhǎng)。故為了減少光生電子受到翻越金字塔結(jié)構(gòu)而引起的路徑延長(zhǎng)，在讓光生電子有機(jī)會(huì)在金字塔結(jié)構(gòu)底邊行進(jìn)的同時(shí)，還要充分考慮金字塔結(jié)構(gòu)底邊與電極柵線的相對(duì)位置關(guān)系。而現(xiàn)有技術(shù)中，受到常規(guī)工藝的思想束縛，本領(lǐng)域技術(shù)人員既沒(méi)有意向去研究和調(diào)整光生電子在硅片表面行進(jìn)時(shí)受金字塔結(jié)構(gòu)影響所引起的路徑延長(zhǎng)，也沒(méi)有意向去研究和調(diào)整光生電子沿著金字塔結(jié)構(gòu)底邊行進(jìn)的利弊，更沒(méi)有意向去研究和調(diào)整金字塔結(jié)構(gòu)底邊與電極柵線的相對(duì)位置關(guān)系。
[0010]常規(guī)工藝所得單晶硅方棒，四個(gè)側(cè)面晶向?yàn)椤?00〉，對(duì)該單晶硅方棒通過(guò)線切割切片這一常規(guī)手段而得到單晶硅片的四個(gè)邊緣晶向?yàn)椤?00〉，對(duì)這種硅片進(jìn)行常規(guī)制絨后，在硅片表面形成的金字塔結(jié)構(gòu)的底邊與硅片邊緣成約45度夾角，也與常規(guī)印刷的電極柵線成約45度夾角。(常規(guī)印刷的電極柵線與硅片邊緣平行或垂直。)本發(fā)明工藝所得單晶硅方棒，頂面晶向?yàn)椤?00>±3°，四個(gè)側(cè)面晶向?yàn)椤?10>±5，本發(fā)明單晶硅方棒通過(guò)線切割切片這一常規(guī)手段而得到準(zhǔn)方形硅片，四個(gè)邊緣晶向〈110>±5°，而非傳統(tǒng)意義上的〈100〉，該硅片進(jìn)行常規(guī)制絨(堿制絨)后，每個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)的底邊與硅片邊緣成0-10度夾角或者80-90度夾角，也就與常規(guī)印刷的電極柵線成0-10度夾角或者80-90度夾角，即每個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)底面四邊中有一組對(duì)邊與電極柵線基本垂直。
[0011]本發(fā)明每個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)底面四邊中有一組對(duì)邊與電極柵線基本垂直，光生電子經(jīng)過(guò)金字塔結(jié)構(gòu)時(shí)，就有更多機(jī)會(huì)沿著與電極柵線基本垂直的金字塔結(jié)構(gòu)底邊行進(jìn)，這樣光生電子在平面行進(jìn)的同時(shí)，還處于向著電極柵線的最短路徑上。而現(xiàn)有技術(shù)中金字塔結(jié)構(gòu)的底邊與電極柵線成約45度夾角，光生電子經(jīng)過(guò)金字塔結(jié)構(gòu)時(shí)，一般都要上下翻越這些金字塔結(jié)構(gòu)，相較于光生電子在平面行進(jìn)，相對(duì)延長(zhǎng)了到達(dá)電極柵線的行進(jìn)距離；且由于現(xiàn)有技術(shù)中金字塔結(jié)構(gòu)的底邊與電極柵線成約45度夾角，這些金字塔結(jié)構(gòu)的底邊也無(wú)法構(gòu)成平面行進(jìn)的最短路徑。
[0012]綜上所述，本發(fā)明創(chuàng)造性地調(diào)整了金字塔結(jié)構(gòu)底邊與常規(guī)電極柵線的相對(duì)位置關(guān)系，使光生電子有更多機(jī)會(huì)沿著與電極柵線基本垂直的金字塔結(jié)構(gòu)底邊一這一不需要翻越金字塔結(jié)構(gòu)的最短路徑行進(jìn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠有效利用金字塔結(jié)構(gòu)底邊來(lái)傳輸光生電子，且不會(huì)使光生電子在該金字塔結(jié)構(gòu)底邊上產(chǎn)生路徑延長(zhǎng)，客觀上縮短光生電子到達(dá)電極柵線的實(shí)際傳輸距離，從而提高了電極柵線對(duì)光生電子的收集效率，有利于進(jìn)一步提聞電池效率。
[0013]另外，本發(fā)明通過(guò)調(diào)整金字塔結(jié)構(gòu)底邊與電極柵線的相對(duì)位置關(guān)系，也就從整體上調(diào)整了各金字塔結(jié)構(gòu)與電極柵線的相對(duì)位置關(guān)系。就路徑總體影響而言——所述路徑總體影響是指:需要翻越金字塔的所有光生電子，總體上由于翻越金字塔而被延長(zhǎng)的路徑。本發(fā)明的路徑總體影響遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)，故相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明更是從總體上縮短了光生電子到達(dá)電極柵線的實(shí)際傳輸距離，進(jìn)一步提高了電極柵線對(duì)光生電子的收集效率，也更有利于提聞電池效率。
[0014]而且，還可以在本發(fā)明縮短光生電子到達(dá)電極柵線的實(shí)際傳輸距離的基礎(chǔ)上，進(jìn)行更優(yōu)化的柵線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如可以在不影響電池轉(zhuǎn)換效率的情況下，減少柵線密度，進(jìn)而降低柵線成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是單晶硅棒示意圖；
圖2是開(kāi)方機(jī)晶托不意圖；
圖3是開(kāi)方機(jī)晶托截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，在所述單晶硅圓棒開(kāi)方過(guò)程中，先(調(diào)整單晶硅圓棒與晶托的周向位置)將硅棒棱線與相鄰晶托棱線間的周向弧度調(diào)整為2 31 /9?5 31 /18,再將單晶娃圓棒開(kāi)方,制得單晶娃方棒；所述單晶娃圓棒為直拉法生長(zhǎng)而成的〈100>±3° (優(yōu)選為〈100>)晶向的單晶硅棒。(所述硅棒棱線為單晶硅圓棒的生長(zhǎng)棱線；所述晶托棱線為開(kāi)方機(jī)晶托上設(shè)置的用于與硅棒棱線一一對(duì)準(zhǔn)的棱線。)
調(diào)整硅棒棱線與相鄰晶托棱線間的周向弧度并對(duì)單晶硅圓棒開(kāi)方可以通過(guò)多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0018]一種可選擇方法如下:
(I)將圖1中單晶硅圓棒2垂直置于圖2中開(kāi)方機(jī)晶托4上； (2)將單晶硅圓棒2的硅棒棱線I與開(kāi)方機(jī)晶托4的晶托棱線3—一對(duì)準(zhǔn)，再將單晶硅圓棒2相對(duì)晶托4旋轉(zhuǎn)2 Ji /9?5 Ji /18 (優(yōu)選為π /4)，再用黏膠將單晶硅圓棒2粘接在開(kāi)方機(jī)晶托4上；
(3)將晶托4固定在開(kāi)方機(jī)工作臺(tái)上，加磁，開(kāi)動(dòng)開(kāi)方機(jī)將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。
[0019]另一種可選擇方法如下:(將所述硅棒棱線與相鄰晶托棱線間的周向弧度調(diào)整為Ji /4)
(1)將圖1中單晶硅圓棒2垂直置于圖2中開(kāi)方機(jī)晶托4上；
(2)將單晶硅圓棒2的硅棒棱線I與開(kāi)方機(jī)晶托4的標(biāo)記線5—一對(duì)準(zhǔn)，再用黏膠將單晶娃圓棒2粘接在開(kāi)方機(jī)晶托4上；如圖2、圖3所不，所述標(biāo)記線5位于晶托4的外周面上，并與晶托棱線3相互間隔設(shè)置；所述標(biāo)記線5和與其相鄰的兩個(gè)晶托棱線3平行，且與該兩個(gè)相鄰晶托棱線3的間距相等；
(3)將晶托4固定在開(kāi)方機(jī)工作臺(tái)上，加磁，開(kāi)動(dòng)開(kāi)方機(jī)將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。
[0020]上述單晶硅圓棒開(kāi)方制得的單晶硅方棒，頂面晶向?yàn)椤?00>±3°，四個(gè)側(cè)面晶向?yàn)椤?10>±5°。
[0021]本發(fā)明還提供單晶硅太陽(yáng)能電池片的生產(chǎn)工藝，包括單晶硅切割片的制備、表面制絨和電極柵線的印刷，所述單晶硅切割片為由單晶硅方棒線切割切片而成的準(zhǔn)方形硅片，所述單晶硅方棒由單晶硅圓棒通過(guò)上述開(kāi)方工藝制得；所述印刷的電極柵線與準(zhǔn)方形硅片邊緣平行或垂直。(所述表面制絨用于在準(zhǔn)方形硅片表面生成具有金字塔結(jié)構(gòu)的絨面。)
上述由單晶硅方棒線切割切片而成的準(zhǔn)方形硅片(單晶硅切割片)，表面晶向?yàn)椤?00>±3°，四個(gè)邊緣晶向?yàn)椤?10>±5°。
[0022]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，其特征在于，所述單晶硅圓棒開(kāi)方過(guò)程中，先將硅棒棱線與相鄰晶托棱線間的周向弧度調(diào)整為2 /9?5 /18，再將單晶硅圓棒開(kāi)方，制得單晶硅方棒；所述單晶硅圓棒的晶向?yàn)椤?00〉±3°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，其特征在于，包括如下步驟: 1)將單晶硅圓棒垂直置于開(kāi)方機(jī)晶托上； 2)將單晶硅圓棒的硅棒棱線與開(kāi)方機(jī)晶托的晶托棱線一一對(duì)準(zhǔn)，再將單晶硅圓棒相對(duì)晶托旋轉(zhuǎn)2 π /9?5 π /18,再用黏I父將單晶娃圓棒粘接在開(kāi)方機(jī)晶托上； 3)將晶托固定在開(kāi)方機(jī)工作臺(tái)上，開(kāi)動(dòng)開(kāi)方機(jī)將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，其特征在于，將所述硅棒棱線與相鄰晶托棱線間的周向弧度調(diào)整為η /4。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，其特征在于，包括如下步驟: 1)將單晶硅圓棒垂直置于開(kāi)方機(jī)晶托上； 2)將單晶硅圓棒的硅棒棱線與開(kāi)方機(jī)晶托的標(biāo)記線一一對(duì)準(zhǔn)，再用黏膠將單晶硅圓棒粘接在開(kāi)方機(jī)晶托上；所述標(biāo)記線位于晶托的外周面上，并與晶托棱線間隔設(shè)置；所述標(biāo)記線和與其相鄰的兩個(gè)晶托棱線平行，且與該兩個(gè)相鄰晶托棱線的間距相等； 3)將晶托固定在開(kāi)方機(jī)工作臺(tái)上，開(kāi)動(dòng)開(kāi)方機(jī)將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池用單晶硅圓棒的開(kāi)方工藝，其特征在于，所述單晶硅圓棒為直拉法生長(zhǎng)而成的〈100〉晶向的單晶硅棒。
6.一種單晶硅太陽(yáng)能電池片的生產(chǎn)工藝，包括單晶硅切割片的制備、表面制絨和電極柵線的印刷，所述單晶硅切割片為由單晶硅方棒線切割切片而成的準(zhǔn)方形硅片，其特征在于，所述單晶硅方棒由單晶硅圓棒通過(guò)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)開(kāi)方工藝制得；所述印刷的電極柵線與準(zhǔn)方形硅片邊緣平行或垂直。
【文檔編號(hào)】B28D5/04GK103862584SQ201410133850
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】符黎明, 陳培良, 孫霞 申請(qǐng)人:常州時(shí)創(chuàng)能源科技有限公司