專利名稱：用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏電池晶片的切片方 法，其中所述聚光光伏系統(tǒng)的聚光系統(tǒng)形成的光斑為圓形。
背景技術(shù)：
作為一種前景廣闊的再生能源，太陽(yáng)能的利用一直受到人們的關(guān) 注，其在整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)上的重要性也日益增加。近來(lái)，對(duì)于典型的太陽(yáng)
能利用裝置光伏系統(tǒng)，提出了一種重要的改進(jìn)，即，在光伏系統(tǒng)上附 加由作為聚光元件例如菲涅耳透鏡組成的聚光系統(tǒng)。這種改進(jìn)后的系統(tǒng) 通常稱為聚光光伏系統(tǒng)。
相對(duì)于沒(méi)有聚光系統(tǒng)的情況，聚光光伏系統(tǒng)可以明顯節(jié)約光伏電 池晶片的使用。例如，如果聚光系統(tǒng)有10倍左右的聚光效率，則接受 同樣照射面積的光線所需要的光伏晶片的面積可大約減小10倍。由于 光伏晶片的材料價(jià)格在近年來(lái)顯著上漲，相對(duì)于較為廉價(jià)的聚光系統(tǒng)， 加入聚光系統(tǒng)而減小對(duì)光伏晶片的使用具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
而當(dāng)前，對(duì)于聚光光伏系統(tǒng)，其光伏晶片的切片方法如圖1所 示，即采用簡(jiǎn)單的正交切片方式。假設(shè)正方形聚光光伏晶片單元(簡(jiǎn)稱
晶片單元)10的邊長(zhǎng)為a，則在待切割的光伏晶片100上劃定出正交的
方塊陣列，使用簡(jiǎn)單的機(jī)械切割技術(shù)，將所述陣列切割下來(lái)，然后，每 個(gè)晶片單元可以分別與一個(gè)起會(huì)聚太陽(yáng)光作用的光學(xué)器件(例如菲涅爾
透鏡)相組合，形成聚光光伏單元。由多個(gè)聚光光伏單元封裝成一個(gè)箱 裝的整體通常稱為聚光光伏組件，其中的光伏晶片單元可采用串聯(lián)或并 聯(lián)的方式連接以達(dá)到所需的光伏輸出電流和電壓。
對(duì)于高倍聚光光伏系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果不采用二級(jí)均光設(shè)計(jì)，其會(huì)聚光斑的形狀通常為圓形或近似圓形，這樣晶片單元就出現(xiàn)了面積利用率上的問(wèn)題。
如圖2所示，當(dāng)聚光系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)某個(gè)晶片單元10的聚光單元20
的光斑直徑為a時(shí)，晶片單元只有在光斑部分21才能接受被會(huì)聚后的
強(qiáng)光的照射，而在內(nèi)切圓與正方形之間的區(qū)域所能接受的光能相對(duì)來(lái)說(shuō)要少幾十到幾百倍。所以，在聚光光伏系統(tǒng)里光能的利用主要取決于光斑所在的區(qū)域。
因而，在采用傳統(tǒng)的切片方式時(shí)，假設(shè)待切割的晶片被切割成正
方形晶片單元陣列的切片效率為100% (當(dāng)待切割的晶片較大，而晶片單元相對(duì)較小時(shí))；那么由于一個(gè)晶片單元10內(nèi)的強(qiáng)光接受面積即光斑部分21與晶片單元總面積的比為兀(a/2)7a2^78.54% (1)，因此，對(duì)于聚光系統(tǒng)的利用，采用傳統(tǒng)的正方形正交陣列的切片方式，一塊待切割的晶片最終所能達(dá)到的強(qiáng)光利用效率，為100%*78.54% =78. 54%。
考慮到光伏晶片的成本在整個(gè)聚光光伏系統(tǒng)成本占有的比例較大，現(xiàn)有技術(shù)的切片方法最終得到的面積利用效率較低，對(duì)于聚光光伏系統(tǒng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，需要一種更有效率的切片方式，以便更充分地利用晶片，從而有效降低聚光光伏系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述背景技術(shù)中提到的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和問(wèn)題的至少一個(gè)方面。
本發(fā)明目的之一在于提供一種用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法，其中該聚光光伏系統(tǒng)包括形成圓形光斑的聚光系統(tǒng)，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上劃定特定形狀的晶片單元的陣列；切割所述光伏晶片而形成特定形狀的晶片單元；其中，所述陣列布置使其中的任一晶片單元被總計(jì)六個(gè)相鄰的晶片單元包圍并與所述六個(gè)相鄰的晶片單元相接。
優(yōu)選地，所述特定形狀為圓形或等邊六角形。
優(yōu)選地，對(duì)于所述任一晶片單元，所述與其相鄰的六 晶片單元分別在第一方向的兩側(cè)、第二方向的兩側(cè)和第三方向的兩側(cè)與其相接，所
述第一方向、第二方向和第三方向相互之間的夾角為60度。
優(yōu)選地，在切割所述光伏晶片而形成特定形狀的晶片單元的步驟中，使用激光切割技術(shù)、等離子蝕刻技術(shù)或化學(xué)蝕刻技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，其提供一種用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法，其中該聚光光伏系統(tǒng)包括形成圓形光斑的聚光系統(tǒng)，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上劃定特定形狀的晶片單元的陣列；所述陣列由沿第一方向上延伸的多個(gè)行組成，所述多個(gè)行包括在與第一方向垂直的第二方向上排列的奇數(shù)行和偶數(shù)行，并且任一行中的
晶片單元與行內(nèi)的相鄰晶片單元相接；切割所述光伏晶片而形成特定形狀的晶片單元；其中，所述特定形狀為圓形或等邊六角形，所述偶數(shù)行與所述奇數(shù)行在第一方向上錯(cuò)開特定距離，所述特定距離為所述圓形的半徑或V^/2倍所述等邊六角形的邊長(zhǎng)，從而使相鄰的偶數(shù)行和奇數(shù)行相接。
根據(jù)本發(fā)明所采用的光伏晶片的切片方法，至少其中的一個(gè)方面可以達(dá)到如下有益效果
對(duì)于聚光光斑為圓形的聚光光伏系統(tǒng)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)光利
用效率；或者換句話說(shuō)，同樣一塊待切割晶片能提供更多的有效的晶片單元。


本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)光伏晶片的切片方式的示意圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)晶片單元被與其相應(yīng)的聚光元件照射的示意圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例的切片方式的示意圖；圖4示出根據(jù)圖3所示實(shí)施例切片得到的六角形晶片單元被與其相應(yīng)的聚光元件照射的示意圖5示出本發(fā)明另一實(shí)施例的切片方式的示意圖；圖6示出根據(jù)圖5所示實(shí)施例切片得到的圓形晶片單元被與其相應(yīng)
的聚光元件照射的示意圖；。
具體實(shí)施例方式
以下是根據(jù)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可由以下實(shí)施例中所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的構(gòu)造，優(yōu)點(diǎn)與功效。
參考圖3，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的對(duì)用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法，其中該聚光光伏系統(tǒng)包括形成圓形光斑的聚光系統(tǒng)，所
述切片方法包括在待切片的光伏晶片100上劃定特定形狀的晶片單元60的陣列；切割所述光伏晶片100而形成特定形狀的晶片單元60;其
中，所述陣列布置使其中的任一晶片單元被總計(jì)六個(gè)相鄰的晶片單元包圍并與所述六個(gè)相鄰的晶片單元相接。
具體地說(shuō)，所述特定形狀為等邊六角形，每個(gè)晶片單元的六個(gè)邊分別與相鄰的六個(gè)晶片單元的一個(gè)邊相接。
并且，對(duì)于所述任一晶片單元60，所述與其相鄰的六個(gè)晶片單元61、 62、 63、 64、 65、 66分別在第一方向的兩側(cè)、第二方向的兩側(cè)和第三方向的兩側(cè)與其相接，三個(gè)方向相互之間的夾角為60度。其中，如圖3所示，所述第一方向Sl由61、 64的中心連線確定，第二方向S2由62、 65的中心連線確定，第三方向S3由63、 66的中心連線確定。
同時(shí)，在切割所述光伏晶片而形成特定形狀的晶片單元的步驟中，使用激光切割技術(shù)、等離子蝕刻技術(shù)或化學(xué)蝕刻技術(shù)，上述技術(shù)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域內(nèi)已廣泛應(yīng)用，而對(duì)光伏晶片的切割上述技術(shù)同樣適用。
為了與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較，晶片單元60-66等均為邊長(zhǎng)為a/VI的等邊六角形。
在描述了本發(fā)明一實(shí)施例的切片方法后，下面參照?qǐng)D4推導(dǎo)出該實(shí)施例的切片方式所能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)光利用效率。
如圖4所示，在采用與現(xiàn)有技術(shù)聚光光伏系統(tǒng)相同的聚光系統(tǒng)時(shí)，晶片單元60的內(nèi)切圓的直徑為a。當(dāng)聚光系統(tǒng)的聚光元件20與圖1所示的布置相同時(shí)，其形成的光斑部分21亦與圖1相同。因此，對(duì)于一個(gè)晶片單元60，其強(qiáng)光利用效率為
;r x
1《2
一 x 6 x2
6
90,69% (2)
因而，在采用上述實(shí)施例的切片方式時(shí)，假設(shè)待切割的晶片10被切割成等邊六角形晶片單元陣列的切片效率為100% (當(dāng)待切割的晶片較大，而晶片單元相對(duì)較小時(shí)) 一塊待切割的晶片10最終所能達(dá)到的強(qiáng)光利用效率為100%*90. 69%=90. 69%。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)的正交切片方式相比，上述實(shí)施例的切片方式最終的強(qiáng)光利用效率更高，為現(xiàn)有技術(shù)的大約1. 154倍，這意味著，同樣的一塊待切割的晶片100，采用上述的特定六角形陣列切片，可以被更充分地利用。
或者，以另一種方式來(lái)看，對(duì)于一塊面積為N a2的待切割晶片，如果要切割成現(xiàn)有技術(shù)的邊長(zhǎng)為a的正方形晶片單元，其面積為a2，則大致可切割成N塊；而如果切割成上述實(shí)施例的等邊六角形晶片單元，
其面積為丄x6x各f^2，則大致可切割成2N/V^"1. 154 N塊。這也與
2 力
V2乂
上述的強(qiáng)光利用效率的計(jì)算相一致。
因此，上述實(shí)施例中的對(duì)用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法可以更充分的利用待切割的光伏晶片，其切割效率大約為現(xiàn)有技術(shù)的L154倍，從而可以降低價(jià)格較為昂貴的用于聚光光伏系統(tǒng)里的光伏晶片的材料成本。
參考圖5，下面描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的對(duì)用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法，其中該聚光光伏系統(tǒng)包括形成圓形光斑的聚光系統(tǒng)，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片IOO上劃定特定形狀的晶片單元80的陣列；切割所述光伏晶片100而形成特定形狀的晶片
單元80;其中，所述陣列布置使其中的任一晶片單元被總計(jì)六個(gè)相鄰
的晶片單元包圍并與所述六個(gè)相鄰的晶片單元相接。具體地說(shuō)，所述特定形狀為圓形。
并且，對(duì)于所述任一晶片單元80，所述與其相鄰的六個(gè)晶片單元
81、 82、 83、 84、 85、 86分別在第一方向的兩側(cè)、第二方向的兩側(cè)和 第三方向的兩側(cè)與其相接，三個(gè)方向相互之間的夾角為60度。其中， 如圖5所示，所述第一方向Sl由81、 84的中心連線確定，第二方向 S2由82、 85的中心連線確定，第三方向S3由83、 86的中心連線確 定。
為了與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較，晶片單元80-86等均為直徑為a的圓形。
在描述了本發(fā)明一實(shí)施例的切片方法后，下面參照?qǐng)D6推導(dǎo)出該 實(shí)施例的切片方式所能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)光利用效率。
如圖6所示，在采用與現(xiàn)有技術(shù)聚光光伏系統(tǒng)相同的聚光系統(tǒng) 時(shí)，晶片單元80的內(nèi)切圓的直徑為a。當(dāng)聚光系統(tǒng)的聚光元件20與圖 1所示的布置相同時(shí)，其形成的光斑部 分21亦與圖1相同。因此，對(duì) 于一個(gè)晶片單元60，其強(qiáng)光利用效率為100%。
但顯然，由于晶片單元為圓形，即使待切割的晶片100較大，而 晶片單元相對(duì)較小，將待切割的晶片10切割成圓形晶片單元陣列的切 片效率也不會(huì)是100%。
為計(jì)算其切片效率，可以將圖5與圖3對(duì)比，并結(jié)合圖4中右側(cè) 部分?？梢钥吹?，圖5中的每個(gè)圓形晶片單元80-86實(shí)際上均可看作是 圖3中的每個(gè)六角形形狀的內(nèi)切圓。因此，圖5中的切片效率可以計(jì)算 為在E1*E2，其中El為待切割晶片被切割成圖3所示六角形陣列的效 率，為100% (因?yàn)榧俣ù懈畹木^大，而每個(gè)六角形相對(duì)較 小)，而E2為從每個(gè)六角形形狀中切出圓形的晶片單元的切割效率， 如公式(2)所計(jì)算，其大約為90.69%。因而圖5中的切片效率為100 %*90. 69% =90. 69%。
因此，在結(jié)合圖3分析圖5之后，可以看到圖5的切片方式所得 到的最終的強(qiáng)光利用效率與圖3的相同；或者換句話說(shuō)，對(duì)于面積為N a2的待切割晶片，如果切割成上述實(shí)施例的圓形晶片單元，其面積為 ;r*(a/2)2，則同樣切割成2N/VI " 1. 154 N塊。
8因而，采用圖5所示的切片方式，也同樣更充分的利用待切割的
光伏晶片，其最終的強(qiáng)光利用效率大約為現(xiàn)有技術(shù)的1.154倍，從而可 以降低價(jià)格較為昂貴的光伏晶片的材料成本。
此時(shí)，需要注意的是，由于最終得到的晶片單元80-86為圓形， 因此，只有落入晶片單元所在區(qū)域內(nèi)的由于聚光而得到的強(qiáng)光被利用， 未被聚光而是直接入射的光線則沒(méi)有被利用。雖然在聚光單元的聚光效 率較高的情況下，光能的利用主要取決于所述強(qiáng)光區(qū)域，但不能利用散 射光線對(duì)光能的利用效率也會(huì)有少許的影響。因而，如果考慮包括直射 光線在內(nèi)的所有光線，則圖5的圓形切片方式所得到的最終效率將略低 于圖3中的六角形切片方式。
在參考圖3-5描述了本發(fā)明的切片方法以后，為了更全面的理解 本發(fā)明的切片方法，下面對(duì)圖3和5中的切片布置進(jìn)行另一種角度的說(shuō) 明
一種對(duì)用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法，其中該聚光 光伏系統(tǒng)包括形成圓形光斑的聚光系統(tǒng)，所述切片方法包括在待切片 的光伏晶片上劃定特定形狀的晶片單元的陣列；所述陣列由沿第一方向 上延伸的多個(gè)行組成，所述多個(gè)行包括在與第一方向垂直的第二方向上 排列的奇數(shù)行和偶數(shù)行，并且任一行中的晶片單元與行內(nèi)的相鄰晶片單 元相接；切割所述光伏晶片而形成特定形狀的晶片單元；其中，所述特 定形狀為圓形或等邊六角形，所述偶數(shù)行與所述奇數(shù)行在第一方向上錯(cuò) 開特定距離，所述特定距離為所述圓形的半徑或^/2倍所述等邊六角 形的邊長(zhǎng)，從而使相鄰的偶數(shù)行和奇數(shù)行相接。
參考圖3，顯然其所示的六角形陣列可以看作是由橫向延伸的多個(gè) 行組成，而所述行包括在縱向上的奇數(shù)行Ll、 L3...和偶數(shù)行L2、 L4...。通過(guò)在橫向上錯(cuò)開a/2 (其為所述六角形邊長(zhǎng)a/V^的V^/2 倍)，所述相鄰的偶數(shù)行和奇數(shù)行相接。
同樣，參考圖5，其所示的圓形陣列可以看作是由橫向延伸的多個(gè) 行組成，而所述行包括在縱向上的奇數(shù)行Ll、 L3...和偶數(shù)行L2、 L4...。通過(guò)在橫向上錯(cuò)開a/2 (其為所述圓形的半徑)，所述相鄰的 偶數(shù)行和奇數(shù)行相接。因此，通過(guò)限定奇數(shù)行和偶數(shù)行的錯(cuò)開距離，可以從另一角度限 定本發(fā)明的切片方式。這有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明。
盡管已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各 種形式和細(xì)節(jié)的改變。
權(quán)利要求
1.一種用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法，其中該聚光光伏系統(tǒng)包括形成圓形光斑的聚光系統(tǒng)，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上劃定特定形狀的晶片單元的陣列；切割所述光伏晶片而形成特定形狀的晶片單元；其特征在于，所述陣列布置使其中的任一晶片單元被總計(jì)六個(gè)相鄰的晶片單元包圍并與所述六個(gè)相鄰的晶片單元相接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切片方法，其中，所述特定形狀為圓形或 等邊六角形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切片方法，其中，對(duì)于所述任一晶片單 元，所述與其相鄰的六個(gè)晶片單元分別在第一方向的兩側(cè)、第二方向的 兩側(cè)和第三方向的相對(duì)兩側(cè)與其相接，所述第一方向、第二方向和第三 方向相互之間的夾角為60度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的切片方法，其中，在切割所述光伏 晶片而形成特定形狀的晶片單元的步驟中，使用激光切割技術(shù)、等離子 蝕刻技術(shù)或化學(xué)蝕刻技術(shù)。
5. —種用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法，其中該聚光光 伏系統(tǒng)包括形成圓形光斑的聚光系統(tǒng)，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上劃定特定形狀的晶片單元的陣列；所述陣列 由沿第一方向上延伸的多個(gè)行組成，所述多個(gè)行包括在與第一方向垂直 的第二方向上排列的奇數(shù)行和偶數(shù)行，并且任一行中的晶片單元與行內(nèi) 的相鄰晶片單元相接；切割所述光伏晶片而形成特定形狀的晶片單元；其特征在于，所述特定形狀為圓形或等邊六角形，所述偶數(shù)行與所 述奇數(shù)行在第一方向上錯(cuò)開特定距離，所述特定距離為所述圓形的半徑 或V^/2倍所述等邊六角形的邊長(zhǎng)，從而使相鄰的偶數(shù)行和奇數(shù)行相接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種對(duì)用于聚光光伏系統(tǒng)中的光伏晶片的切片方法，其中該聚光光伏系統(tǒng)包括形成圓形光斑的聚光系統(tǒng)，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上劃定特定形狀的晶片單元的陣列；切割所述光伏晶片而形成特定形狀的晶片單元；其中，所述陣列布置使其中的任一晶片單元被總計(jì)六個(gè)相鄰的晶片單元包圍并與所述六個(gè)相鄰的晶片單元相接。本發(fā)明的切片方法，可以實(shí)現(xiàn)更高的光伏晶片的面積利用效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101677114SQ20091017354
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月15日
發(fā)明者忻 朱, 王偉明 申請(qǐng)人:朱 忻;王偉明