CN108582527A - 用于制备切割硅片的基础硅片及制备方法和用途 - Google Patents

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蒋方丹
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明涉及一种用于制备切割硅片的基础硅片，所述基础硅片的表面为正方形或带倒角的正方形，所述基础硅片的自然裂解方向在基础硅片的表面的投影平行于所述基础硅片的一组相对边长，所述基础硅片为单晶硅片。本发明提供的制备切割硅片的基础硅片的自然裂解方向在基础硅片的表面的投影(110)平行于所述基础硅片的一组相对边长，在基础硅片制备切割硅片的时候，裂纹方向沿着平行于所述基础硅片边长的方向，能够减少破片率，且切片方向不变；减少了切割位置细小裂纹的产生，能够有效地降低组件的衰减，延长组件的使用寿命。

Description

用于制备切割硅片的基础硅片及制备方法和用途
技术领域
本发明属于太阳能电池制备领域，尤其涉及一种用于制备切割硅片的基础硅片及制备方法和用途。
背景技术
为了提升太阳电池的组件功率，组件端引入了切片技术，即将电池切分为两份或多份，再用焊带串、并联。切片电池可减小组件的电流，从而减少串联电阻的损失。切片通常是用激光的高能量在电池片表面加热划线，再用机械沿划线方向将硅片掰开一分为二。在切片过程中，硅片可能产生微小的裂口，而这些小裂口在划片及之后的工序中，可能延着单晶硅的自然解理方向延伸，最终导致电池片碎裂。
本领域需要开发一种能够解决所述切片过程中产生微小裂口，或者产生电池片碎裂的技术问题的技术方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于制备切割硅片的基础硅片，所述基础硅片的表面为方形或带倒角的方形，所述基础硅片的自然裂解方向在基础硅片的表面的投影平行于所述基础硅片的一组相对边长，所述基础硅片为单晶硅片。
对于现有技术的单晶硅片为(100)晶向，四个倒角的指向为<110>方向。(111)面为单晶硅的解离面，这一方向在硅片上的投影为<110>方向，因而硅片在碎裂时通常是延倒角所在的对角线方向。由于裂解方向与切片方向成～45°，不在一个方向，切片时会产生更高的破片率(现有技术的单晶硅片的结构示意图如图1)。
本发明提供的制备切割硅片的基础硅片(本发明的基础硅片的结构示意图如图2)，其自然裂解方向在基础硅片的表面的投影(110)平行于所述基础硅片的一组相对边长，能够使得基础硅片在制备切割硅片的时候，裂纹方向沿着平行于所述基础硅片边长的方向，能够减少破片率，且切片方向不变。
优选地，所述基础硅片的厚度≤220μm，例如200μm、180μm、150μm、120μm、100μm、80μm、50μm等。
优选地，所述基础硅片的边长为156mm。
优选地，所述基础硅片的表面为正方形或带倒角的正方形。
本发明目的之二是提供一种如目的之一所述的基础硅片的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将硅棒切割得到硅方棒，切割过程保证，在硅棒横截面中，楞线所在点与对应的硅方棒所在方形的边长的中点的连线经过所述方形的对称中心；
(2)按照预定硅片厚度切割得到基础硅片。
图3给出了硅棒截面的结构示意图，1为楞线所在点，2为硅棒截面，3为硅方棒截面。
优选地，步骤(2)所述“按照预定硅片厚度切割得到基础硅片”的步骤中，其切割方向使得基础硅片的表面平行于原硅棒的端面；所述硅方棒的端面平行于原硅棒的端面。
优选地，所述预定硅片厚度为120～220μm。
本发明目的之三是提供一种切割硅片的制备方法，所述方法为：将目的之一所述基础硅片沿平行于所述基础硅片预定边的方向按照预定宽度进行切割；
所述基础硅片预定边为与基础硅片自然裂解方向平行的边。
本发明目的之四是提供一种切割电池片的制备方法，所述方法为：将目的之一所述基础硅片制备成电池片后，沿平行于所述基础硅片预定边的方向按照预定宽度进行切割；
所述基础硅片预定边为与基础硅片自然裂解方向平行的边。
优选地，目的之三和目的之四所述方法包括如下步骤：
(a)用激光沿预定位置在基础硅片或电池片上划线；
(b)给步骤(a)的硅片或电池片机械力，使步骤(a)的硅片沿步骤(a)的划线位置断裂，得到切割硅片或切割电池片。
优选地，所述预定宽度为基础硅片边长的1/2～1/6，例如1/2、1/3、1/4等。
优选地，由同一片基础硅片切割得到的切割硅片的宽度相同。
本发明目的之五是提供一种切割硅片，所述切割硅片通过目的之三所述的制备方法制备得到。
本发明目的之六是提供一种切割电池片，所述切割电池片通过目的之四所述的制备方法制备得到。
本发明目的之七是提供一种太阳能电池组件，所述太阳能电池片包括目的之五所述的切割硅片；或者目的之六所述的切割电池片；
优选地，所述太阳能电池组件包括由目的之六所述的切割电池片以半片或叠瓦形式组成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的制备切割硅片的基础硅片的自然裂解方向在基础硅片的表面的投影(110)平行于所述基础硅片的一组相对边长，在基础硅片制备切割硅片的时候，裂纹方向沿着平行于所述基础硅片边长的方向，能够减少破片率，且切片方向不变；
(2)本发明提供的制备切割硅片的基础硅片由于自然裂解方向在基础硅片的表面的投影(110)平行于所述基础硅片的一组相对边长，减少了切割位置细小裂纹的产生，能够有效地降低组件的衰减，延长组件的使用寿命。
附图说明
图1是现有技术的单晶硅片的结构示意图；
图2是本发明的基础硅片的结构示意图；
图3是硅棒截面的结构示意图，1为楞线所在点，2为硅棒截面，3为硅方棒截面；
图4实施例2步骤(3)切割方向示意图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种切割硅片，通过如下方法制备得到：
(1)取0.5m长，直径为220mm的单晶硅棒，切割成端面边长为156mm的硅方棒，所述硅方棒的端面平行于所述单晶硅棒的端面，所述硅方棒端面边长中点与硅方棒端面中心连线的延长线经过楞线在单晶硅棒截面上的点；
(2)按照180μm的预定硅片厚度，将硅方棒切割得到基础硅片；所述基础硅片的表面平行于硅方棒的端面；
(3)将步骤(2)的基础硅片沿平行于任一边长方向切割成2片，共切割得到20000片切割硅片，其有16片碎片，比例0.08％。
实施例2
一种切割硅片，通过如下方法制备得到：
(1)取0.3m长，直径为225mm的单晶硅棒，切割成端面边长为156mm的硅方棒，所述硅方棒的端面平行于所述单晶硅棒的端面，所述硅方棒端面边长中点与硅方棒端面中心连线的延长线经过楞线在单晶硅棒截面上的点；
(2)按照120μm的预定硅片厚度，将硅方棒切割得到基础硅片；所述基础硅片的表面平行于硅方棒的端面；
(3)将步骤(2)的基础硅片沿平行于任一边长方向切割成4片，共切割得到40000片切割硅片，其有40片碎片，比例0.1％。
图4是步骤(3)切割方向示意图。
实施例3
一种切割硅片，通过如下方法制备得到：
(1)取0.6m长，直径为220mm的单晶硅棒，切割成端面边长为156mm的硅方棒，所述硅方棒的端面平行于所述单晶硅棒的端面，所述硅方棒端面边长中点与硅方棒端面中心连线的延长线经过楞线在单晶硅棒截面上的点；
(2)按照220μm的预定硅片厚度，将硅方棒切割得到基础硅片；所述基础硅片的表面平行于硅方棒的端面；
(3)将步骤(2)的基础硅片沿平行于任一边长方向切割成2片，共切割得到20000片切割硅片，其有19片碎片，比例0.095％
实施例4
一种切割电池片，通过如下方法制备得到：
(1)取0.6m长，直径为225mm的单晶硅棒，切割成端面边长为156mm的硅方棒，所述硅方棒的端面平行于所述单晶硅棒的端面，所述硅方棒端面边长中点与硅方棒端面中心连线的延长线经过楞线在单晶硅棒截面上的点；
(2)按照220μm的预定硅片厚度，将硅方棒切割得到基础硅片；所述基础硅片的表面平行于硅方棒的端面；
(3)将上述硅片进行清洗-制绒-扩散-边缘和背面去结-去PSG清洗-背钝化-镀减反射膜-激光开口-金属化制备太阳能电池片；
(4)将步骤(3)的基础硅片沿平行于任一边长方向切割成2片，共切割得到20000片切割电池片，其有22片碎片，比例0.11％。
将切割电池片以半片形式组装得到太阳能电池组件，组件裂片返工5.2％。
实施例5
一种切割电池片，通过如下方法制备得到：
(1)取0.3m长，直径为225mm的单晶硅棒，切割成端面边长为156mm的硅方棒，所述硅方棒的端面平行于所述单晶硅棒的端面，所述硅方棒端面边长中点与硅方棒端面中心连线的延长线经过楞线在单晶硅棒截面上的点；
(2)按照120μm的预定硅片厚度，将硅方棒切割得到基础硅片；所述基础硅片的表面平行于硅方棒的端面；
(3)将上述硅片进行清洗-制绒-扩散-边缘和背面去结-去PSG清洗-镀减反射膜-金属化制备太阳能电池片；
(4)将步骤(3)的基础硅片沿平行于任一边长方向切割成4片，共切割得到40000片切割电池片，其有48片碎片，比例0.12％。
将切割电池片以叠瓦形式组装得到太阳能电池组件，组件裂片返工8.5％。
实施例6
一种切割电池片，通过如下方法制备得到：
(1)取0.5m长，直径为224mm的单晶硅棒，切割成端面边长为156mm的硅方棒，所述硅方棒的端面平行于所述单晶硅棒的端面，所述硅方棒端面边长中点与硅方棒端面中心连线的延长线经过楞线在单晶硅棒截面上的点；
(2)按照180μm的预定硅片厚度，将硅方棒切割得到基础硅片；所述基础硅片的表面平行于硅方棒的端面；
(3)将上述硅片进行清洗-制绒-扩散-边缘和背面去结-去PSG清洗-镀减反射膜-金属化制备太阳能电池片；
(4)将步骤(3)的基础硅片沿平行于任一边长方向切割成2片，共切割得到20000片切割电池片，其有30片碎片，比例0.15％。
将切割电池片以半片形式组装得到太阳能电池组件，组件裂片返工6.8％。
对比例
一种切割电池片，通过如下方法制备得到：
(1)取0.6m长，直径为225mm的单晶硅棒，切割成端面边长为156mm的硅方棒，所述硅方棒端面棱角与硅方棒中心连线的延长线经过楞线在截面上的点；
(2)按照220μm的预定硅片厚度，将硅方棒切割得到基础硅片；所述基础硅片的表面平行于硅方棒的端面；
(3)将上述硅片进行清洗-制绒-扩散-边缘和背面去结-去PSG清洗-镀减反射膜-金属化制备太阳能电池片；
(4)将步骤(3)的基础硅片沿平行于边长方向切割成2片，共切割得到20000片切割电池片，其有43片碎片，比例0.215％。
将切割电池片以半片形式组装得到太阳能电池组件，组件裂片返工9.2％。
从实施例和对比例的结果可以看出，按照本发明的方法切割得到的基础硅片，在制备切割硅片或切割电池片的过程中，碎片率低，在0.15％以下，组装成太阳能电池组件，组件裂片返工8.5％以下。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种用于制备切割硅片的基础硅片，其特征在于，所述基础硅片的表面为方形或带倒角的方形，所述基础硅片的自然裂解方向在基础硅片的表面的投影平行于所述基础硅片的一组相对边长；
所述基础硅片为单晶硅片。
2.如权利要求1所述的基础硅片，其特征在于，所述基础硅片的厚度≤220μm；
优选地，所述基础硅片的边长为156mm；
优选地，所述基础硅片的表面为正方形或带倒角的正方形。
3.一种如权利要求1或2所述的基础硅片的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将硅棒切割得到硅方棒，切割过程保证，在硅棒横截面中，楞线所在点与对应的硅方棒所在方形的边长的中点的连线经过所述方形的对称中心；
(2)按照预定硅片厚度切割得到基础硅片；
优选地，步骤(2)所述“按照预定硅片厚度切割得到基础硅片”的切割方向使得基础硅片的表面平行于硅方棒的端面；所述硅方棒的端面平行于原硅棒的端面；
优选地，所述预定硅片厚度为120～220μm。
4.一种切割硅片的制备方法，其特征在于，所述方法为：将权利要求1或2所述基础硅片沿平行于所述基础硅片预定边的方向按照预定宽度进行切割；
所述基础硅片预定边为与基础硅片自然裂解方向平行的边。
5.一种切割电池片的制备方法，其特征在于，所述方法为：将权利要求1或2所述基础硅片制备成电池片后，沿平行于所述基础硅片预定边的方向按照预定宽度进行切割；
所述基础硅片预定边为与基础硅片自然裂解方向平行的边。
6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(a)用激光沿预定位置在基础硅片或电池片上划线；
(b)给步骤(a)的硅片或电池片机械力，使步骤(a)的硅片沿步骤(a)的划线位置断裂，得到切割硅片或切割电池片。
7.如权利要求4～6之一所述的制备方法，其特征在于，所述预定宽度为基础硅片边长的1/2～1/6；
优选地，由同一片基础硅片切割得到的切割硅片的宽度相同。
8.一种切割硅片，其特征在于，所述切割硅片通过权利要求4、6或7所述的制备方法制备得到。
9.一种切割电池片，其特征在于，所述切割电池片通过权利要求5、6或7所述的制备方法制备得到。
10.一种太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池片包括权利要求8所述的切割硅片；或者权利要求9所述的切割电池片；
优选地，所述太阳能电池组件包括由权利要求9所述的切割电池片以半片或叠瓦形式组成。
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