一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(V-E pair)，在P-N結(jié)電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。由于是利用各種勢皇的光生伏特效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的固體半導(dǎo)體器件，故又稱太陽能電池或光伏電池，是太陽能電池陣電源系統(tǒng)的重要組件。太陽能電池主要有晶硅(Si)電池，三五族半導(dǎo)體電池(GaAs，Cds/Cu2S，Cds/CdTe，Cds/InP，CdTe/Cu2Te)，無機電池，有機電池等，其中晶硅太陽能電池居市場主流主導(dǎo)地位。晶硅太陽能電池的基本材料為純度達(dá)99.9999%、電阻率在10 Ω-cm以上的P型單晶硅，包括正面絨面、正面p-n結(jié)、正面減反射膜、正背面電極等部分。在組件封裝為正面受光照面加透光蓋片(如高透玻璃及EVA)保護(hù)，防止電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質(zhì)子的輻射損傷。
[0003]現(xiàn)有的球形硅太陽能電池所使用的硅球采用典型硅晶錠鑄造，需要經(jīng)過切割和研磨制程，切割和研磨制程會造成硅材料浪費，存在硅原料利用率和生產(chǎn)效率低，成本高的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能有效提高硅原料的材料利用率、生產(chǎn)效率高和成本降低的球形硅太陽能電池的硅球制備方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，包括以下步驟:步驟一:在坩禍里放入P型硅晶粒;步驟二:對坩禍加熱至1420-1450 0C，使P型硅晶粒熔融;步驟三:使用氬氣對坩禍加壓至110-130Kpa;步驟四:加壓后的P型硅晶粒熔融液經(jīng)過坩禍的噴嘴后生成硅球;步驟五:硅球經(jīng)過噴嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的軟性招板，由軟性招板承接娃球從而完成娃球的制備。
[0006]作為上述方案的改進(jìn)，所述坩禍的噴嘴直徑為0.3-0.4毫米。
[0007]作為上述方案的改進(jìn)，所述太陽能電池的硅球直徑為0.9-1.1毫米。
[0008]作為上述方案的改進(jìn)，所述自由落下塔的高度為11.5米。
[0009]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟一中所述坩禍為氮化硅表面涂層石英坩禍，所述P型硅晶粒為摻雜硼原子，密度2.32-2.34克每立方厘米，熔點1410 °C的多晶硅晶粒。
[0010]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟二中所述坩禍采用電熱合金加熱器進(jìn)行加熱，合金成分為Cr-Al-Fe-Ni，電阻率1.45歐姆每平方毫米(ohm/mm2)，密度7.1克每立方厘米。
[0011]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟三中所述氬氣的流量為4.5-lOslm。
[0012]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟四中噴嘴的材質(zhì)為超純石英，S122 99.98%，F(xiàn)e203<2.0 X 10—4%，Cr〈0.5 X 10—4%。
[0013]作為上述方案的改進(jìn)，所述步驟六中所述軟性鋁板為含鋁量>99.60%的1060純鋁板。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:球形硅太陽能電池所使用的硅球，是由熔融的硅原料直接滴下，在沒有雜質(zhì)成分下進(jìn)行均質(zhì)成核，產(chǎn)生直徑0.9-1.1毫米的多晶硅球，一般硅球下落速度為5.5-6.5m/s，到達(dá)底部時溫度約為950-1050°C，由于硅在超過800°C具有彈性，所以到達(dá)底部的硅球不會破裂或變形，使用落下技術(shù)法的晶粒成長速率約lmm/s，比典型娃晶錠鑄造速率2mm/min快約100倍且不會因為切割和研磨制程造成娃材料浪費，具有高效的材料利用率，生產(chǎn)效率高，可有效降低成本的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明硅球制備方法工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]實施例1
[0018]一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，包括以下步驟:
[0019]步驟1:在坩禍里放入P型硅晶粒;所述坩禍為氮化硅表面涂層石英坩禍，所述P型硅晶粒為摻雜硼原子，密度為2.32-2.34克每立方厘米，熔點為1410°C的多晶硅晶粒。
[0020]步驟2:對坩禍加熱至1420°C，使P型硅晶粒熔融;坩禍采用電熱合金加熱器進(jìn)行加熱，合金成分為Cr-Al-Fe-Ni，電阻率1.45歐姆每平方毫米，密度7.1克每立方厘米。
[0021]步驟3:使用氬氣對坩禍加壓至IlOKpa;氬氣的流量為4.5slm(slm指每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升)O
[0022]步驟4:加壓后的P型硅晶粒熔融液經(jīng)過坩禍的噴嘴后生成硅球;坩禍的噴嘴直徑為0.3-0.4毫米，生成的硅球的直徑為0.9-1.1毫米。噴嘴的材質(zhì)為超純石英，S12 299.98%，F(xiàn)e203〈2.0 X 10—，Cr<0.5 X 10—。
[0023]步驟5:硅球經(jīng)過噴嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的軟性鋁板，由軟性鋁板承接硅球從而完成硅球的制備。自由落下塔的高度為11.5米。所述軟性鋁板為含鋁量〉99.60%的1060純鋁板。
[0024]實施例2
[0025]—種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，包括以下步驟:
[0026]步驟1:在坩禍里放入P型硅晶粒;所述坩禍為氮化硅表面涂層石英坩禍，所述P型硅晶粒為摻雜硼原子，密度為2.32-2.34克每立方厘米，熔點為1410°C的多晶硅晶粒。
[0027]步驟2:對坩禍加熱至1435°C，使P型硅晶粒熔融;坩禍采用電熱合金加熱器進(jìn)行加熱，合金成分為Cr-Al-Fe-Ni，電阻率1.45歐姆每平方毫米，密度7.1克每立方厘米。
[0028]步驟3:使用氬氣對坩禍加壓至120Kpa;氬氣的流量為7.5slm(slm指每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升)O
[0029]步驟4:加壓后的P型硅晶粒熔融液經(jīng)過坩禍的噴嘴后生成硅球;坩禍的噴嘴直徑為0.3-0.4毫米，生成的硅球的直徑為0.9-1.1毫米。噴嘴的材質(zhì)為超純石英，S12 299.98%，F(xiàn)e203〈2.0 X 10—，Cr<0.5 X 10—。
[0030]步驟5:硅球經(jīng)過噴嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的軟性鋁板，由軟性鋁板承接硅球從而完成硅球的制備。自由落下塔的高度為11.5米。所述軟性鋁板為含鋁量〉99.60%的1060純鋁板。
[0031]實施例3
[0032]一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，包括以下步驟:
[0033]步驟1:在坩禍里放入P型硅晶粒;所述坩禍為氮化硅表面涂層石英坩禍，所述P型硅晶粒為摻雜硼原子，密度為2.32-2.34克每立方厘米，熔點為1410°C的多晶硅晶粒。
[0034]步驟2:對坩禍加熱至1450°C，使P型硅晶粒熔融;坩禍采用電熱合金加熱器進(jìn)行加熱，合金成分為Cr-Al-Fe-Ni，電阻率1.45歐姆每平方毫米，密度7.1克每立方厘米。
[0035]步驟3:使用氬氣對坩禍加壓至130Kpa;氬氣的流量為10slm(slm指每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升)O
[0036]步驟4:加壓后的P型硅晶粒熔融液經(jīng)過坩禍的噴嘴后生成硅球;坩禍的噴嘴直徑為0.3-0.4毫米，生成的硅球的直徑為0.9-1.1毫米。噴嘴的材質(zhì)為超純石英，S12 299.98%，F(xiàn)e203〈2.0 X 10—，Cr<0.5 X 10—。
[0037]步驟5:硅球經(jīng)過噴嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的軟性鋁板，由軟性鋁板承接硅球從而完成硅球的制備。自由落下塔的高度為11.5米。所述軟性鋁板為含鋁量〉99.60%的1060純鋁板。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:球形硅太陽能電池所使用的硅球，是由熔融的硅原料直接滴下，在沒有雜質(zhì)成分下進(jìn)行均質(zhì)成核，產(chǎn)生直徑0.9-1.1的多晶硅球，一般硅球下落速度為5.5-6.5m/s，到達(dá)底部時溫度約為950-1050°C，由于硅在超過800°C具有彈性，所以到達(dá)底部的硅球不會破裂或變形，使用落下技術(shù)法的晶粒成長速率約lmm/s，比典型娃晶錠鑄造速率2mm/min快約100倍且不會因為切割和研磨制程造成娃材料浪費，具有高效的材料利用率，生產(chǎn)效率高，可有效降低成本的優(yōu)點。
[0039]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:在坩禍里放入P型硅晶粒； 步驟二:對坩禍加熱至1420-1450 °C，使P型硅晶粒熔融； 步驟三:使用氬氣對坩禍加壓至110_130Kpa; 步驟四:加壓后的P型硅晶粒熔融液經(jīng)過坩禍的噴嘴后生成硅球； 步驟五:硅球經(jīng)過噴嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的軟性鋁板，由軟性鋁板承接娃球從而完成娃球的制備。2.如權(quán)利要求1所述一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，其特征在于，所述坩禍的噴嘴直徑為0.3-0.4毫米。3.如權(quán)利要求1所述一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，其特征在于，所述太陽能電池的硅球直徑為0.9-1.1毫米。4.如權(quán)利要求1所述一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，其特征在于，所述自由落下塔的高度為11.5米。5.如權(quán)利要求1所述一種球形娃太陽能電池的娃球制備方法，其特征在于，所述步驟一中所述坩禍為氮化硅表面涂層石英坩禍，所述P型硅晶粒為摻雜硼原子，密度2.32-2.34克每立方厘米，熔點1410 °C的多晶硅晶粒。6.如權(quán)利要求1所述一種球形娃太陽能電池的娃球制備方法，其特征在于，所述步驟二中所述坩禍采用電熱合金加熱器進(jìn)行加熱，合金成分為Cr-Al-Fe-Ni，電阻率1.45歐姆每平方毫米，密度7.1克每立方厘米。7.如權(quán)利要求1所述一種球形娃太陽能電池的娃球制備方法，其特征在于，所述步驟三中所述氬氣的流量為4.5-lOslm。8.如權(quán)利要求1所述一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，其特征在于，所述步驟四中噴嘴的材質(zhì)為超純石英，S12 > 99.98%，F(xiàn)e203〈2.0X 10—4%，Cr〈0.5X 10—4%。9.如權(quán)利要求1所述一種球形娃太陽能電池的娃球制備方法，其特征在于，所述步驟六中所述軟性鋁板為含鋁量>99.60%的1060純鋁板。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種球形硅太陽能電池的硅球制備方法，包括以下步驟:步驟一：在坩堝里放入P型硅晶粒；步驟二：對坩堝加熱至1420-1450℃，使P型硅晶粒熔融；步驟三：使用氬氣對坩堝加壓至110-130Kpa；步驟四：加壓后的P型硅晶粒熔融液經(jīng)過坩堝的噴嘴后生成硅球；步驟五：硅球經(jīng)過噴嘴后在自由落下塔落下至自由落下塔底部的軟性鋁板，由軟性鋁板承接硅球從而完成硅球的制備。本發(fā)明的有益效果是球形硅太陽能電池所使用的硅球，是由熔融的硅原料直接滴下，在沒有雜質(zhì)成分下進(jìn)行均質(zhì)成核，產(chǎn)生直徑0.9-1.1毫米的多晶硅球。此技術(shù)不會因為切割和研磨制程造成硅材料浪費，具有高效的材料利用率，可有效降低成本。
【IPC分類】C01B33/02, H01L31/18
【公開號】CN105645413
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】秦崇德, 方結(jié)彬, 石強, 黃玉平, 何達(dá)能, 陳剛
【申請人】廣東愛康太陽能科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年4月6日