太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，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，再將單晶硅圓棒開方。本發(fā)明還提供單晶硅太陽能電池片的生產(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上述開方工藝制得；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)明可以得到四個側(cè)面晶向為<110>±5°的單晶硅方棒，進(jìn)而得到四個邊緣晶向為<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，且不會使光生電子在該金字塔結(jié)構(gòu)底邊上產(chǎn)生路徑延長。
【專利說明】太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，以及應(yīng)用該開方工藝的單晶硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前太陽電池用單晶硅片主要采用直拉法生長〈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(生長棱線)與開方機晶托上的晶托棱線一一對齊，再對單晶硅圓棒開方，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)過滾圓機砂輪滾圓，使原來生長勢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)國家標(biāo)準(zhǔn)《太陽能電池用單晶硅切割片》(標(biāo)準(zhǔn)號:GB/T 26071-2010)，該種硅片四個邊緣晶向為〈100>±2°。
[0003]對這種常規(guī)單晶硅片進(jìn)行堿制絨后，會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。)這種相對位置使得光生電子在硅片表面?zhèn)鬏敃r需要較長的傳輸距離才能到達(dá)柵線處，造成了傳輸距離的延長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，以及應(yīng)用該開方工藝的單晶硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝，本發(fā)明開方工藝可以得到頂面晶向為〈100>±3°，四個側(cè)面晶向為〈110>±5°的單晶硅方棒，進(jìn)而通過對單晶硅方棒線切割切片這一常規(guī)手段而得到表面晶向為〈100>±3°，四個邊緣晶向為〈110>±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，該對金字塔結(jié)構(gòu)底邊能用于傳輸光生電子，且不會使光生電子在該金字塔結(jié)構(gòu)底邊上產(chǎn)生路徑延長，相對于現(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間內(nèi)對光生電子的吸收數(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，還可以相對減少柵線密度，進(jìn)而降低成本。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，在所述單晶硅圓棒開方過程中，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，再將單晶硅圓棒開方，制得單晶硅方棒；所述單晶硅圓棒的晶向為〈100>±3°。(所述娃棒棱線為單晶娃圓棒的生長棱線；所述晶托棱線為開方機晶托上設(shè)置的用于與硅棒棱線一一對準(zhǔn)的棱線。)
優(yōu)選的，所述太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝包括如下步驟:
1)將單晶硅圓棒垂直置于開方機晶托上；
2)將單晶硅圓棒的硅棒棱線與開方機晶托的晶托棱線一一對準(zhǔn)，再將單晶硅圓棒相對晶托旋轉(zhuǎn)2 π /9?5 π /18,再用黏I父將單晶娃圓棒粘接在開方機晶托上；
3)將晶托固定在開方機工作臺上，開動開方機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，所述太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝包括如下步驟:
1)將單晶硅圓棒垂直置于開方機晶托上；
2)將單晶硅圓棒的硅棒棱線與開方機晶托的標(biāo)記線一一對準(zhǔn)，再用黏膠將單晶硅圓棒粘接在開方機晶托上；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晶托棱線平行，且與該兩個相鄰晶托棱線的間距相等；
3)將晶托固定在開方機工作臺上，開動開方機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而成的〈100〉晶向的單晶硅棒。
[0009]本發(fā)明還提供單晶硅太陽能電池片的生產(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上述開方工藝制得；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)的過程中，可能會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，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，相較于在平面行進(jìn)，一般都會相對延長到達(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，一種可行的辦法是讓光生電子有機會在金字塔結(jié)構(gòu)底邊行進(jìn)，這樣光生電子就是在平面行進(jìn)。但另一個需要考慮的問題是，光生電子在平面行進(jìn)時，只有其行進(jìn)方向與電極柵線基本垂直時，光生電子才處于向著電極柵線的最短路徑；其他路徑都會因為其路徑方向與電極柵線存在較大角度，而相較于上述最短路徑變得更長。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，在讓光生電子有機會在金字塔結(jié)構(gòu)底邊行進(jìn)的同時，還要充分考慮金字塔結(jié)構(gòu)底邊與電極柵線的相對位置關(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)人員既沒有意向去研究和調(diào)整光生電子在硅片表面行進(jìn)時受金字塔結(jié)構(gòu)影響所引起的路徑延長，也沒有意向去研究和調(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位置關(guān)系。
[0010]常規(guī)工藝所得單晶硅方棒，四個側(cè)面晶向為〈100〉，對該單晶硅方棒通過線切割切片這一常規(guī)手段而得到單晶硅片的四個邊緣晶向為〈100〉，對這種硅片進(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，頂面晶向為〈100>±3°，四個側(cè)面晶向為〈110>±5，本發(fā)明單晶硅方棒通過線切割切片這一常規(guī)手段而得到準(zhǔn)方形硅片，四個邊緣晶向〈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，即每個金字塔結(jié)構(gòu)底面四邊中有一組對邊與電極柵線基本垂直。
[0011]本發(fā)明每個金字塔結(jié)構(gòu)底面四邊中有一組對邊與電極柵線基本垂直，光生電子經(jīng)過金字塔結(jié)構(gòu)時，就有更多機會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，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)過金字塔結(jié)構(gòu)時，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)，相對延長了到達(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)電極柵線的相對位置關(guān)系，使光生電子有更多機會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)底邊來傳輸光生電子，且不會使光生電子在該金字塔結(jié)構(gòu)底邊上產(chǎn)生路徑延長，客觀上縮短光生電子到達(dá)電極柵線的實際傳輸距離，從而提高了電極柵線對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)明通過調(diào)整金字塔結(jié)構(gòu)底邊與電極柵線的相對位置關(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)電極柵線的實際傳輸距離，進(jìn)一步提高了電極柵線對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，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】

【附圖說明】
[0015]圖1是單晶硅棒示意圖；
圖2是開方機晶托不意圖；
圖3是開方機晶托截面示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]本發(fā)明具體實施的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，在所述單晶硅圓棒開方過程中，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,再將單晶娃圓棒開方,制得單晶娃方棒；所述單晶娃圓棒為直拉法生長而成的〈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棱線；所述晶托棱線為開方機晶托上設(shè)置的用于與硅棒棱線一一對準(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單晶硅圓棒開方可以通過多種方法來實現(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中開方機晶托4上； (2)將單晶硅圓棒2的硅棒棱線I與開方機晶托4的晶托棱線3—一對準(zhǔn)，再將單晶硅圓棒2相對晶托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粘接在開方機晶托4上；
(3)將晶托4固定在開方機工作臺上，加磁，開動開方機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中開方機晶托4上；
(2)將單晶硅圓棒2的硅棒棱線I與開方機晶托4的標(biāo)記線5—一對準(zhǔn)，再用黏膠將單晶娃圓棒2粘接在開方機晶托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和與其相鄰的兩個晶托棱線3平行，且與該兩個相鄰晶托棱線3的間距相等；
(3)將晶托4固定在開方機工作臺上，加磁，開動開方機將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。
[0020]上述單晶硅圓棒開方制得的單晶硅方棒，頂面晶向為〈100>±3°，四個側(cè)面晶向為〈110>±5°。
[0021]本發(fā)明還提供單晶硅太陽能電池片的生產(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上述開方工藝制得；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)，表面晶向為〈100>±3°，四個邊緣晶向為〈110>±5°。
[0022]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，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)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，其特征在于，所述單晶硅圓棒開方過程中，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，再將單晶硅圓棒開方，制得單晶硅方棒；所述單晶硅圓棒的晶向為〈100〉±3°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，其特征在于，包括如下步驟: 1)將單晶硅圓棒垂直置于開方機晶托上； 2)將單晶硅圓棒的硅棒棱線與開方機晶托的晶托棱線一一對準(zhǔn)，再將單晶硅圓棒相對晶托旋轉(zhuǎn)2 π /9?5 π /18,再用黏I父將單晶娃圓棒粘接在開方機晶托上； 3)將晶托固定在開方機工作臺上，開動開方機將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，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所述的太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，其特征在于，包括如下步驟: 1)將單晶硅圓棒垂直置于開方機晶托上； 2)將單晶硅圓棒的硅棒棱線與開方機晶托的標(biāo)記線一一對準(zhǔn)，再用黏膠將單晶硅圓棒粘接在開方機晶托上；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晶托棱線平行，且與該兩個相鄰晶托棱線的間距相等； 3)將晶托固定在開方機工作臺上，開動開方機將單晶硅圓棒切割成單晶硅方棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用單晶硅圓棒的開方工藝，其特征在于，所述單晶硅圓棒為直拉法生長而成的〈100〉晶向的單晶硅棒。
6.一種單晶硅太陽能電池片的生產(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權(quán)利要求1-5中任一項開方工藝制得；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】B28D5/04GK103862584SQ201410133850
【公開日】2014年6月18日 申請日期: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 申請人:常州時創(chuàng)能源科技有限公司