CN111540811A - 一种晶硅电池片的切割方法 - Google Patents
一种晶硅电池片的切割方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111540811A CN111540811A CN202010397797.9A CN202010397797A CN111540811A CN 111540811 A CN111540811 A CN 111540811A CN 202010397797 A CN202010397797 A CN 202010397797A CN 111540811 A CN111540811 A CN 111540811A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting
- battery
- battery piece
- crystalline silicon
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 claims 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 238000006902 nitrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 101100008046 Caenorhabditis elegans cut-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100008047 Caenorhabditis elegans cut-3 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100008049 Caenorhabditis elegans cut-5 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/137—Batch treatment of the devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种晶硅电池片的切割方法，采用以下工艺步骤：（1）抓取电池片，（2）筛选电池片，（3）定位电池片，（4）激光热熔开槽，（5）电池片背面加热同时正面降温，（6）完成自我切片。本方法无表面碎屑和熔融重铸材料，不会损坏电池片的P‑N结；采用内应力自我切片，不会产生微小裂纹，保持晶硅电池切割前原始的抗弯性能和抗裂片性能；温度较光热切片低，热影响区域极小，对晶硅电池片的发电效率损失极小。
Description
技术领域
本发明涉及电池片切割技术领域，特别是一种晶硅电池片的切割方法。
背景技术
目前的光伏组件制作中，需要大量用到对晶硅电池进行切割而获得想要的电池尺寸，如有从中心线对半切的切半方案，有按三分之一面积一切三的方案，甚至一切五或一切N的方案，如图1-3所示，红色虚线为切割线，图1为1切2；图2为1切3；图3为1切5；
但无论晶硅电池切片数量为多少次，目前在光伏业内，基于成本或其他因素考虑，切片工艺均是采用激光进行光热作用的切割，具体如下示意图4；图4中：激光光束为1，重铸材料及碎屑2，微裂纹3、热影响区4和晶体硅电池片5；目前切片方案是采用激光的光热作用，通过高温将晶硅电池片烧熔40%~70%的深度后，再进行机械掰片，完成切片工序，如图5为机械掰开形成的晶硅电池切割剖面。而采用这类方案有如下缺点：表面碎屑和重铸材料损坏电池片的P-N结，其为晶硅电池发电核心；机械掰片会形成微小裂纹，使得电池片在后期使用中，微裂纹3会扩展成大裂纹甚至碎裂；激光烧熔部分会在周围形成热影响区4，会降低电池片表面的有效发电面积，对电池片的发电效率有约0.2%的损失。
发明内容
本专利开发晶硅电池片切割方法，其关键点在于采用热胀冷缩的原理，利用晶体硅自身的因冷热产生的内应力差异形成自我切片，该方案解决了利用光热切片的缺点，
按照本发明提供的技术方案，一种晶硅电池片的切割方法，其特征在于，采用以下工艺步骤：
一种晶硅电池片的切割方法，其特征在于，采用以下工艺步骤：
（1）抓取电池片：
抓取电池片放置测试的传送导轨上，电池片流入单片测试工作台；
（2）筛选电池片：
对电池片进行测试筛选，测试合格的电池片流入下个传送导轨上；
（3）定位电池片：
传送导轨将电池片送至预切割工作台，工作台对电池片进行定位；
（4）激光热熔开槽：
定位完成后，预切割工作台的电池沿切割轨迹以速度V1进行流过，同时激光对电池片表面沿切割轨迹进行热熔开槽；
（5）电池片背面加热同时正面降温：
已经完成切割轨迹开槽的电池流入冷热光速切割台，此时冷光束对电池片正面在切割路径起点进行冷却，同时激光束对电池片背面的切割路径起点进行加热，制冷光束点在前，加热光束点在后，此时电池片沿切割路径按V2速度流下，在流下过程中完成整个切割。
（6）完成自我切片：
在上下冷热光束共同作用下，电池片沿切割路径流过，电池片的上表面因高温形成内部压应力，电池片下表面因低温形成内部拉应力，在内外应力差的环境下，晶硅电池片实现自我切片，对切割完成的各电池小分片进行抓取入盒或使用。
进一步地，步骤4中，其中热熔开槽的槽深不超过晶硅电池片厚度的5%，槽宽不超过30μm，速度V1为：160±5mm/s。
进一步地，步骤5中沿切割路径上冷热聚点的间距为20~30μm，速度V2为：110±5mm/s。电池片背面采用激光束加热的激光束汇聚的点直径不超过20μm；电池片正面制冷光束采用液氮或制冷设备对其进行定点急冷。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
1、无表面碎屑和熔融重铸材料，不会损坏电池片的P-N结；
2、采用内应力自我切片，不会产生微小裂纹，保持晶硅电池切割前原始的抗弯形成和抗裂片性能；
3、温度较光热切片低，热影响区域极小，对晶硅电池片的发电效率损失极小。
附图说明
图1为电池片切片一切二方案的示意图。
图2为电池片切片一切三方案的示意图。
图3为电池片切片一切五方案的示意图。
图4为现有切片工艺采用激光进行光热作用的切割示意图。
图5为机械掰开形成的晶硅电池切割剖面。
图6为本发明步骤6操作的示意图。
图7为本发明步骤7操作的示意图。
图8为本发明硅电池自我切片的剖面图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种晶硅电池片的切割方法，切割路径如图中采用M标示，晶硅电池片采用N标示，箭头方向为激光束运行方向，具体采用以下工艺步骤：
（1）抓取电池片：
抓取电池片放置测试的传送导轨上，电池片流入单片EL测试仪工作台；
（2）筛选电池片：
对电池片进行EL测试筛选，测试合格的电池片流入下个传送导轨上；
（3）定位电池片：
传送导轨将电池片送至预切割工作台，工作台对电池片进行定位；
（4）激光热熔开槽：
定位完成后，预切割工作台的电池沿切割轨迹以速度V1进行流过，同时激光对电池片表面沿切割轨迹进行热熔开槽；如图6所示；
（5）电池片背面加热同时正面降温：
已经完成切割轨迹开槽的电池流入冷热光速切割台，此时冷光束（即图中制冷束急冷）对电池片正面在切割路径M的起点进行冷却，同时激光束对电池片N的背面的切割路径起点进行加热，加热光束即为图中制冷束急加热，制冷光束点在前，加热光束点在后，此时电池片沿切割路径按V2速度流下，在流下过程中完成整个切割，如图7所示。
（6）完成自我切片：
在上下冷热光束共同作用下，电池片沿切割路径流过，电池片的上表面因高温形成内部压应力，电池片下表面因低温形成内部拉应力，在内外应力差的环境下，晶硅电池片实现自我切片，对切割完成的各电池小分片进行抓取入盒或使用，晶硅电池自我切片的剖面图如图8所示。
步骤4中，其中热熔开槽的槽深不超过晶硅电池片厚度的5%，槽宽不超过30μm，速度V1为：160±5mm/s。
进一步地，步骤5中沿切割路径上冷热聚点的间距为20~30μm，速度V2为：110±5mm/s。
进一步地，步骤5中电池片背面采用激光束加热的激光束汇聚的点直径不超过20μm；
电池片正面制冷光束采用液氮或制冷设备对其进行定点急冷。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种晶硅电池片的切割方法，其特征在于，采用以下工艺步骤：
（1）抓取电池片：
抓取电池片放置测试的传送导轨上，电池片流入单片测试工作台；
（2）筛选电池片：
对电池片进行测试筛选，测试合格的电池片流入下个传送导轨上；
（3）定位电池片：
传送导轨将电池片送至预切割工作台，工作台对电池片进行定位；
（4）激光热熔开槽：
定位完成后，预切割工作台的电池沿切割轨迹以速度V1进行流过，同时激光对电池片表面沿切割轨迹进行热熔开槽；
（5）电池片背面加热同时正面降温：
已经完成切割轨迹开槽的电池流入冷热光速切割台，此时冷光束对电池片正面在切割路径起点进行冷却，同时激光束对电池片背面的切割路径起点进行加热，制冷光束点在前，加热光束点在后，此时电池片沿切割路径按V2速度流下，在流下过程中完成整个切割；
（6）完成自我切片：
在上下冷热光束共同作用下，电池片沿切割路径流过，电池片的上表面因高温形成内部压应力，电池片下表面因低温形成内部拉应力，在内外应力差的环境下，晶硅电池片实现自我切片，对切割完成的各电池小分片进行抓取入盒或使用。
2.根据权利要求1所述的一种晶硅电池片的切割方法，其特征在于，步骤4中，其中热熔开槽的槽深不超过晶硅电池片厚度的5%，槽宽不超过30μm，速度V1为：160±5mm/s。
3.根据权利要求1所述的一种晶硅电池片的切割方法，其特征在于，步骤5中沿切割路径上冷热聚点的间距为20~30μm，速度V2为：110±5mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种晶硅电池片的切割方法，其特征在于，步骤5中电池片背面采用激光束加热的激光束汇聚的点直径不超过20μm；
电池片正面制冷光束采用液氮或制冷设备对其进行定点急冷。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010397797.9A CN111540811A (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种晶硅电池片的切割方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010397797.9A CN111540811A (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种晶硅电池片的切割方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111540811A true CN111540811A (zh) | 2020-08-14 |
Family
ID=71969231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010397797.9A Pending CN111540811A (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种晶硅电池片的切割方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111540811A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114188438A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-15 | 苏州腾晖光伏技术有限公司 | 一种无边缘切割损失的钝化接触晶硅电池及其制备方法 |
| CN114346476A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-04-15 | 苏州沃特维自动化系统有限公司 | 一种低温无损切割电池片的结构及其工艺方法 |
| CN115117193A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 黄河水电西宁太阳能电力有限公司 | 一种降低太阳能电池效率损失的无损裂片方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200904613A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-01 | Nat Applied Res Laboratories | Device for cutting brittle material |
| US20100243628A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Substrate cutting apparatus and method of cutting substrate using the same |
| CN105436712A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-30 | 武汉铱科赛科技有限公司 | 一种脆性半导体材料的脆性裂片方法及系统 |
| CN110649128A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-03 | 中节能太阳能科技（镇江）有限公司 | 一种高效异质结电池片的制备方法 |
-
2020
- 2020-05-12 CN CN202010397797.9A patent/CN111540811A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200904613A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-01 | Nat Applied Res Laboratories | Device for cutting brittle material |
| US20100243628A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Substrate cutting apparatus and method of cutting substrate using the same |
| CN105436712A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-30 | 武汉铱科赛科技有限公司 | 一种脆性半导体材料的脆性裂片方法及系统 |
| CN110649128A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-03 | 中节能太阳能科技（镇江）有限公司 | 一种高效异质结电池片的制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115117193A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 黄河水电西宁太阳能电力有限公司 | 一种降低太阳能电池效率损失的无损裂片方法 |
| CN114188438A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-15 | 苏州腾晖光伏技术有限公司 | 一种无边缘切割损失的钝化接触晶硅电池及其制备方法 |
| CN114346476A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-04-15 | 苏州沃特维自动化系统有限公司 | 一种低温无损切割电池片的结构及其工艺方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111590214A (zh) | 一种光伏电池片切割方法及用该方法制造的电池片 | |
| CN111540811A (zh) | 一种晶硅电池片的切割方法 | |
| CN105436712B (zh) | 一种脆性半导体材料的脆性裂片方法及系统 | |
| JP3982800B2 (ja) | 非金属基板切断方法 | |
| WO2022253064A1 (zh) | 一种激光切割玻璃的裂片方法及裂片装置 | |
| US20130266757A1 (en) | Thermal laser scribe cutting for electrochromic device production | |
| TW201043588A (en) | Precision laser scoring | |
| CN110746104B (zh) | 一种激光精密加工玻璃的切割裂片方法和系统 | |
| TWI362370B (en) | Method for cutting a brittle substrate | |
| CN110625267A (zh) | 一种加工蓝宝石衬底led晶圆的方法及激光装置 | |
| JP2010264471A (ja) | 広領域非均一温度分布による脆性材料の熱応力割断 | |
| CN110767778A (zh) | 太阳能电池片贯通槽的制作方法、太阳能电池片及光伏组件 | |
| CN117754158A (zh) | 一种硅异质结太阳电池激光切割及钝化方法 | |
| CN111370536A (zh) | 一种晶硅电池热诱导裂片方法 | |
| Zhang et al. | Influence of laser condition on the electrical and mechanical performance of bifacial half‐cutting PERC solar cell and module | |
| CN112846538A (zh) | 一种太阳能电池片低损切割装置及方法 | |
| CN110480192B (zh) | 脆性材料的切割方法 | |
| CN110828615A (zh) | 叠瓦电池串的制作方法 | |
| CN106186656B (zh) | 一种钢化玻璃的激光切割方法 | |
| CN114643426A (zh) | 提升高硼硅玻璃激光切割裂片质量和效率的装置及方法 | |
| Romero et al. | Experimental study of diode laser cutting of silicon by means of water assisted thermally driven separation mechanism | |
| CN114535828A (zh) | 一种太阳能电池片的制造方法 | |
| Bovatsek et al. | Effects of pulse duration on the ns-laser pulse induced removal of thin film materials used in photovoltaics | |
| JP2007261885A (ja) | 重ねガラスの割断方法 | |
| WO2013026463A1 (en) | Laser scribing process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200814 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |