CN111370536A - 一种晶硅电池热诱导裂片方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种晶硅电池热诱导裂片方法，包括制作具有应力诱导槽的硅片；将所述具有所述应力诱导槽的硅片制作成电池片；对所述电池片进行热诱导，沿所述电池片的应力诱导槽的方向解离实现裂片。本申请提供的上述晶硅电池热诱导裂片方法，把制备应力诱导槽前置到制备电池钝化膜、隧穿膜和透明导电膜的工序之前了，从而能够消除开应力诱导槽对电池功率的衰减影响，提高开槽效率，简化热诱导工艺流程，提升热诱导裂片的产能。
Description
技术领域
本发明属于光伏电池技术领域，特别是涉及一种晶硅电池热诱导裂片方法。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭和环境污染的日益严重，更加清洁、更加廉价的替代能源越来越受到关注。太阳能作为一种低碳可再生的清洁能源，近年来发展迅速。随着平价上网时代的到来，光伏组件的降本增效成为太阳能行业研究的重点，电池片尺寸变大变薄是业内公认的降本必然趋势。随着电池片尺寸变大变薄，对晶硅电池进行二次切割，裂片加工再制备光伏组件已成为必然趋势。
HIT、HJT、Topcon等高效晶硅电池开始加速产业化，这些高效晶硅电池包含各类钝化、隧穿膜层、导电氧化物膜及其它对高温敏感的膜层结构，传统的激光开槽机械裂片工艺会引起上述高效晶硅电池功率的显著降低。二分片电池功率衰减约1％-2％；随分片数增加，功率衰减增加，而对于尺寸≥210mm的晶硅电池，目前业内都会做到3分片及以上，因此，如何降低切割裂片对高效电池片功率造成的损耗已成为一个亟待解决的问题。
传统的激光开槽裂片工艺，断裂面包含激光熔融气化区域和机械裂片撕裂区域，在靠近激光熔融气化区域表面，焊带/焊丝与裂片面边缘接触位置附近，由于焊接应力及熔融区微裂纹交互作用，往往容易产生隐裂及裂片缺陷，严重影响组件良率，同时降低组件的机械载荷性能。现在又有一种激光热诱导裂片技术，又称无损切割，裂片后电池截面无明显熔融区，作为一种低损伤裂片方式开始在高效电池裂片中开始实践使用。目前的激光热诱导裂片工艺包含以下步骤：第一步，成品电池片拍照对位，确定需要切割的位置；第二步，脉冲激光制备应力诱导槽，槽深为电池片总厚度的35％-70％，长度为2-10mm；第三步，电池在热诱导连续激光点下匀速移动，连续激光沿应力诱导槽延长线局域加热电池片，产生张应力实现裂片。以上热诱导方式，裂片速度相对低，为了提高裂片速度并进一步降低激光对电池局部热作用，部分热诱导裂片还可以加冷却源，该冷却源以低温气体或雾状液体的方式对加热点后一段距离内的电池局部区域进行冷却，以实现更高速度更低温度下局部有足够温度梯度产生张应力实现裂片。
然而，现有技术的上述热诱导裂片方式，需要用激光对成品电池片制备应力诱导槽，槽深为电池片总厚度的35％-70％，长度为2-10mm，目前高效晶硅电池都含有钝化、隧穿膜层、导电氧化物膜及其它对高温敏感的膜层结构，此过程仍会降低高效电池的功率，并且分片数越多，该影响就越大，同时预开槽步骤的加入，使得设备复杂，工艺流程增加，限制了产能的提升。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种晶硅电池热诱导裂片方法，能够消除开应力槽对高效电池功率的衰减影响，提高开槽效率，简化热诱导工艺流程，提升热诱导裂片的产能。
本发明提供的一种晶硅电池热诱导裂片方法，包括：
制作具有应力诱导槽的硅片；
将所述具有所述应力诱导槽的硅片制作成电池片；
对所述电池片进行热诱导，沿所述电池片的应力诱导槽的方向解离实现裂片。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，所述制作具有应力诱导槽的硅片包括：
对硅棒切方或硅锭开方后的方棒的侧面沿竖直方向开设应力诱导槽；
将开设有所述应力诱导槽的方棒切片，形成具有应力诱导槽的硅片。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，所述制作具有应力诱导槽的硅片包括：
将硅片堆垛起来形成方柱体；
在所述方柱体的侧面开设应力诱导槽。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，所述制作具有应力诱导槽的硅片为：
制作相对的两侧均具有应力诱导槽的硅片。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，所述制作具有应力诱导槽的硅片为：
制作具有U型或者V型应力诱导槽的硅片。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，所述制作具有应力诱导槽的硅片为：
制作具有深度为1mm至10mm的应力诱导槽的硅片。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，利用铣刀加工、激光加工、水刀加工、金刚石砂轮切割或者掩膜化学腐蚀的方式制作所述应力诱导槽。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，所述对所述电池片进行热诱导为：
对所述电池片进行激光热诱导。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，所述制作具有应力诱导槽的硅片包括：
在所述硅片的一个表面的n等分的位置制作与硅片边长相等的预制浅槽。
优选的，在上述晶硅电池热诱导裂片方法中，所述预制浅槽的深度为所述硅片的厚度的20％至40％。
通过上述描述可知，本发明提供的上述晶硅电池热诱导裂片方法中，由于包括先制作具有应力诱导槽的硅片；然后将所述具有所述应力诱导槽的硅片制作成电池片；再对所述电池片进行热诱导，沿所述电池片的应力诱导槽的方向解离实现裂片，可见这个方案中把制备应力诱导槽前置到制备电池钝化膜、隧穿膜和透明导电膜的工序之前了，从而能够消除开应力诱导槽对高效电池功率的衰减影响，提高开槽效率，简化热诱导工艺流程，提升热诱导裂片的产能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种晶硅电池热诱导裂片方法的示意图；
图2为晶硅电池热诱导裂片方法的一个具体实施例的示意图；
图3为晶硅电池热诱导裂片方法的另一个具体实施例的示意图；
图4为晶硅电池热诱导裂片方法的又一个具体实施例的示意图；
图5为晶硅电池热诱导裂片方法的一个优选实施例的示意图；
图6为将方柱体的两个侧面制作应力诱导槽的示意图；
图7为晶硅电池热诱导裂片方法的另一个优选实施例的示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种晶硅电池热诱导裂片方法，能够消除开应力槽对高效电池功率的衰减影响，提高开槽效率，简化热诱导工艺流程，提升热诱导裂片的产能。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请提供的一种晶硅电池热诱导裂片方法的实施例如图1所示，图1为本申请提供的一种晶硅电池热诱导裂片方法的示意图，该方法包括如下步骤：
S1：制作具有应力诱导槽的硅片；
需要说明的是，开槽的方式可以是机械方式例如金刚石砂轮片切割，还可以是激光切割、水刀切割或者化学切割的方式，这种应力诱导槽的形态可以是在电池边缘贯穿一定长度的U型缺口或V型缺口，此处并不限制具体形态。
S2：将具有应力诱导槽的硅片制作成电池片；
需要说明的是，先制作应力诱导槽，再将硅片制作成电池，这就避免了先制作电池再开槽的方式对各个膜系结构造成损伤，这样形成了有应力诱导槽的电池片，不会引起电池片功率的降低。
S3：对电池片进行热诱导，沿电池片的应力诱导槽的方向解离实现裂片。
也就是说，电池片最终在连续激光或其它局域热源作用下产生张应力，电池片在张应力作用下沿应力诱导槽延长线方向解离，实现电池片裂片。
通过上述描述可知，本申请提供的上述晶硅电池热诱导裂片方法的实施例中，由于包括先制作具有应力诱导槽的硅片；然后将具有应力诱导槽的硅片制作成电池片；再对电池片进行热诱导，沿电池片的应力诱导槽的方向解离实现裂片，可见这个方案中把制备应力诱导槽前置到制备电池钝化膜、隧穿膜和透明导电膜的工序之前了，从而能够消除开应力诱导槽对高效电池功率的衰减影响，提高开槽效率，简化热诱导工艺流程，提升热诱导裂片的产能。
在上述晶硅电池热诱导裂片方法的一个具体实施例中，制作具有应力诱导槽的硅片包括：
参考图2，图2为晶硅电池热诱导裂片方法的一个具体实施例的示意图，对硅棒切方或硅锭开方后的方棒201的侧面沿竖直方向开设应力诱导槽202；
将开设有应力诱导槽的方棒201切片，形成具有应力诱导槽的硅片。
需要说明的是，这里所说的方棒还可以是带倒角的近方柱体，图2仅仅示意出了在一个侧面开槽，但实际上还可以在与这个侧面相对的另一个侧面的相应位置进行开槽，这样在后续对电池片裂片时会更加容易，可见这种实施例是针对方棒先开槽再切片，效率更高，而且需要说明的是，这里开设的应力诱导槽的形态不限，图2中得到的是二等分片，当然还可以根据实际需要制作三等分片、四等分片等等，此处并不限制。
在上述晶硅电池热诱导裂片方法的另一个具体实施例中，制作具有应力诱导槽的硅片包括：
参考图3，图3为晶硅电池热诱导裂片方法的另一个具体实施例的示意图，该实施例中，先将硅片堆垛起来形成方柱体301，然后在方柱体301的侧面开设应力诱导槽302，可见该方案是先将方棒切成硅片，然后将硅片堆垛起来，实现了多片硅片的同时开槽，这样的方式也能够提高工作效率。
在上述晶硅电池热诱导裂片方法的又一个具体实施例中，上述制作具有应力诱导槽的硅片可以具体为制作相对的两侧均具有应力诱导槽的硅片。参考图4，图4为晶硅电池热诱导裂片方法的又一个具体实施例的示意图，可见这种方式是在方棒401的相对的两侧同时开设应力诱导槽402和403，需要保持二者处于同一个水平线上，这样在后续裂片工艺中才能够实现平稳裂片，减少不合格品的产生。在上述实施例中，制作具有应力诱导槽的硅片可以具体为制作具有U型或者V型应力诱导槽的硅片，也就是说，U型和V型都可以实现较好的应力诱导裂片，裂片效果较好，当然还可以选择其他形状的应力诱导槽，此处并不限制。另外，可以制作具有深度为1mm至10mm的应力诱导槽的硅片，可以利用铣刀加工、激光加工、水刀加工、金刚石砂轮切割或者掩膜化学腐蚀的方式制作应力诱导槽，对电池片进行热诱导可以具体为对电池片进行激光热诱导。
当然，除了在每个侧面开一个应力诱导槽之外，还可以开设其他多个数量的应力诱导槽，具体的，可以参考图5，图5为晶硅电池热诱导裂片方法的一个优选实施例的示意图，可见这是先在方棒501的两个相对的侧面的5等分位置制作预制浅槽502和503，槽的数量为四个，然后切成硅片，最后将硅片制作成电池片，沿着预制浅槽502和503进行裂片即可，当然这里只是以五等分为例子进行了说明，还可以根据实际的裂片需要选择其他的等分数量，此处并不限制。当然还可以参考图6，图6为将方柱体的两个侧面制作应力诱导槽的示意图，先将方棒切成硅片，再将硅片堆垛起来形成方柱体601，再在方柱体601的相对的两侧制作应力诱导槽602和603，最后对这样的硅片制成电池片进行裂片。
在上述晶硅电池热诱导裂片方法的另一个优选实施例中，制作具有应力诱导槽的硅片可以包括：在硅片的一个表面的n等分的位置制作与硅片边长相等的预制浅槽。具体的可以参考图7，图7为晶硅电池热诱导裂片方法的另一个优选实施例的示意图，可见这里是选择的5等分，在硅片701的表面的5等分的位置制作了四个预制浅槽702，还可以根据实际的裂片需要选择制作其他数量的预制浅槽，此处并不限制，开槽后再进行电池工艺以及热诱导裂片。还需要说明的是，该预制浅槽702的深度可以为硅片的厚度的20％至40％，这样后续的裂片工艺更容易。
综上所述，上述实施例中把制备应力诱导槽的步骤前置到未制备钝化隧穿膜层、导电氧化物膜及其它对高温敏感的膜层结构的电池半成品、硅片或方棒工序，这就消除了现有的热诱导裂片开应力槽对高效电池功率的衰减影响。在方棒的侧面、硅片堆垛成的方柱体的侧面或者电池半成品堆垛的侧面进行应力诱导槽的制作，就大大提高了开槽效率，同时简化原热诱导工艺流程，提高热诱导裂片的产能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，包括：
制作具有应力诱导槽的硅片；
将所述具有所述应力诱导槽的硅片制作成电池片；
对所述电池片进行热诱导，沿所述电池片的应力诱导槽的方向解离实现裂片。
2.根据权利要求1所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，所述制作具有应力诱导槽的硅片包括：
对硅棒切方或硅锭开方后的方棒的侧面沿竖直方向开设应力诱导槽；
将开设有所述应力诱导槽的方棒切片，形成具有应力诱导槽的硅片。
3.根据权利要求1所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，所述制作具有应力诱导槽的硅片包括：
将硅片堆垛起来形成方柱体；
在所述方柱体的侧面开设应力诱导槽。
4.根据权利要求1-3任一项所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，所述制作具有应力诱导槽的硅片为：
制作相对的两侧均具有应力诱导槽的硅片。
5.根据权利要求1-3任一项所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，所述制作具有应力诱导槽的硅片为：
制作具有U型或者V型应力诱导槽的硅片。
6.根据权利要求1-3任一项所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，所述制作具有应力诱导槽的硅片为：
制作具有深度为1mm至10mm的应力诱导槽的硅片。
7.根据权利要求1-3任一项所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，利用铣刀加工、激光加工、水刀加工、金刚石砂轮切割或者掩膜化学腐蚀的方式制作所述应力诱导槽。
8.根据权利要求1-3任一项所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，所述对所述电池片进行热诱导为：
对所述电池片进行激光热诱导。
9.根据权利要求1所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，所述制作具有应力诱导槽的硅片包括：
在所述硅片的一个表面的n等分的位置制作与硅片边长相等的预制浅槽。
10.根据权利要求9所述的晶硅电池热诱导裂片方法，其特征在于，所述预制浅槽的深度为所述硅片的厚度的20％至40％。
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