CN112549331A - 方硅锭及其制备方法、硅片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种方硅锭及其制备方法、硅片及其制备方法，方硅锭的制备方法，包括：开槽，于若干开槽区形成沿长度方向贯穿晶硅锭的预制槽；切方，于平行设置的若干第一切割线处沿长度方向切割晶硅锭，于平行设置的若干第二切割线处沿长度方向切割所述晶硅锭，所述第一切割线与所述第二切割线相垂直；其中，若干第一切割线包括相邻的第一条第一切割线与第二条第一切割线，若干开槽区包括位于所述第一条第一切割线与所述第二条第一切割线之间的若干第一开槽区，若干第一开槽区沿所述第一条第一切割线间隔设置，且所述第一开槽区的部分边缘与所述第一条第一切割线重合。
Description
技术领域
本申请涉及光伏领域，尤其涉及一种方硅锭及其制备方法、硅片及其制备方法。
背景技术
光伏组件中电池片密排、缩小片间距，能够增加组件单位面积发电功率；现行阶段方式为拼接或是叠瓦。
叠瓦技术，电池片的正负极交叠并直接通过导电胶连接，现行的交叠面积约占整个电池面积的5％，意味着单片电池的功率损失即为5％。
拼接技术，相较常规的焊带连接正负极技术，在片间距处用更易弯折的拼接焊带进行连接。该技术虽无交叠面积的损失，但拼接焊带成本远高于常规焊带，同时不同焊带之间的焊接过程使得组件串焊工序更为繁琐，严重影响了组件的可量产性。
有鉴于此，有必要提供一种方硅锭及其制备方法、硅片及其制备方法，以制备能够制备解决上述技术问题的太阳能电池片。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种方硅锭及其制备方法、硅片及其制备方法，从硅片端解决问题，以制备能够缩小片间距、采用常规焊带以降低光伏组件焊带成本的电池片。
为实现上述申请目的，本申请采用如下技术方案：
一种方硅锭的制备方法，包括如下步骤：
开槽，于若干开槽区形成沿长度方向贯穿晶硅锭的预制槽；
切方，于平行设置的若干第一切割线处沿长度方向切割晶硅锭，于平行设置的若干第二切割线处沿长度方向切割所述晶硅锭，所述第一切割线与所述第二切割线相垂直；
其中，若干第一切割线包括相邻的第一条第一切割线与第二条第一切割线，若干开槽区包括位于所述第一条第一切割线与所述第二条第一切割线之间的若干第一开槽区，若干第一开槽区沿所述第一条第一切割线间隔设置，且所述第一开槽区的部分边缘与所述第一条第一切割线重合。
一种方硅锭，由上述方硅锭的制备方法制备所得。
一种硅片的制备方法，包括如下步骤：
制备方硅锭，由上述方硅锭的制备方法制备方硅锭；
切片，于所述预制槽处沿所述方硅锭的径向进行切片。
一种硅片，由上述硅片的制备方法制备所得。
本申请的有益效果是：本发明通过对晶硅锭进行开槽和切方，获得侧表面具有预制槽的方硅锭；一方面，于晶硅锭上开槽过程中去除的硅料，可以再次用于铸锭或拉晶，减少晶硅料的用量，同时降低了晶硅料消耗，降低硅片成本；另一方面，相较于对硅片直接开槽，对整个晶硅锭开槽，工艺易于控制，且能减少硅片的碎片率；再者，由上述方硅锭制备的硅片具有导槽，基于该硅片制备的电池片，其主栅至少一端具有引导槽；可采用普通焊带将若干所述电池片串联成电池串，且至少部分所述焊带位于所述引导槽内，从而能够减小相邻的电池片之间的距离，在同组件版型下，能够布设更多的电池片，提高光伏组件的效率；同时减小了所述焊带的弯曲度，进而减少碎片几率。
附图说明
图1是本申请一较佳实施例的晶硅锭的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是由图1的晶硅锭经过开槽和切方后形成的方硅锭的结构示意图；
图4是由图3切片后形成的硅片的结构示意图；
图5是本申请另一较佳实施例的晶硅锭的结构示意图；
图6是图5的俯视图；
图7是由图6的晶硅锭经过开槽和切方后形成的方硅锭的结构示意图；
图8是由图7切片后形成的硅片的结构示意图；
图9是由另一实施例的晶硅锭形成的硅片的俯视图；
图10是由另一实施例的晶硅锭形成的硅片的俯视图；
图11是由另一实施例的晶硅锭形成的硅片的俯视图；
图12是本申请一较佳实施的硅片制备的太阳能电池片形成的光伏组件的结构示意图。
在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
其中，1-晶硅锭，11-第一切割线，111-第一条第一切割线，112-第二条第一切割线，12-第二切割线，13-开槽区，131-第一开槽区，132-第二开槽区，14- 方区，2-方硅锭，21-主印预设区，22-预制槽，3-硅片，31-主栅印刷区，32-导槽，4-电池片，42-引导槽，5-焊带，6-光伏组件。
具体实施例
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
众所周知，用于制作太阳能电池片的硅片，其制程工艺大体包括：铸锭、切方形成方硅锭、切割头尾、磨面、切片。为了获得更佳的太阳能电池片，本申请对硅片的制程工艺进行改进，以制备具有导槽的硅片，再由该硅片制备太阳能电池片，进而提高光伏组件效率。
以下将结合图1～图12，以方硅锭2制备方法及硅片的制备方法为基础，并结合硅片3、电池片4及光伏组件，对本发明进行详细说明。其中，如图1或图5所示，定义oz方向为晶硅锭1的长度方向，oxy所在平面与oz垂直；如图3或图7所示，定义oz方向为方硅锭2的长度方向，oxy所在平面与oz垂直。
本申请较佳实施例的方硅锭的制备方法，基于传统的晶硅锭1制备方硅锭 2。所述晶硅锭1包括若干方区14、设置于方区14边缘处的若干开槽区13，切方后，一方区14形成一方硅锭2。其中，若干方区14由平行设置的若干第一切割线11、平行设置的若干第二切割线12划分形成，即任意相邻的两条第一切割线11与任意相邻的两条第二切割线12限定出一方区14，或晶硅锭边缘、靠近晶硅锭边缘的第一切割线11、靠近晶硅锭1边缘的第二切割线12共同限定出一方区14。
所述方硅锭的制备方法包括如下步骤：
开槽，于若干开槽区13形成沿长度方向贯穿晶硅锭1的预制槽，开槽过程中去除的硅料，可以再次用于铸锭或拉晶，减少晶硅料的用量，同时降低了晶硅料消耗，降低硅片成本；另一方面，相较于对硅片直接开槽，对整个晶硅锭开槽，工艺易于控制，且能减少硅片的碎片率；
切方，于平行设置的若干第一切割线11处沿长度方向切割晶硅锭1，于平行设置的若干第二切割线12处沿长度方向切割所述晶硅锭1，所述第一切割线 11与所述第二切割线12相垂直，从而形成若干呈阵列排布的方硅锭2。
若干第一切割线11包括相邻的第一条第一切割线111与第二条第一切割线 112，若干开槽区13包括位于所述第一条第一切割线111与所述第二条第一切割线112之间的若干第一开槽区131，若干第一开槽区131沿所述第一条第一切割线111间隔设置，且所述第一开槽区131的部分边缘与所述第一条第一切割线111重合。
其中，所述第一开槽区131中连续的一段边缘与第一条第一切割线111重合，因此开槽和切方后，形成如图3或图7所示的，沿第一条第一切割线111 切割后形成的侧表面上具有朝外开放的预制槽22的方硅锭2，切片后形成至少一边缘具有导槽32的硅片3。
采用前述硅片3制备电池片4时，于若干主栅印刷区31印刷主栅，形成主栅的一端具有引导槽42的电池片4；通过焊带5将若干所述电池片4串联成电池串时，一方面，可使用几乎与现在相同屈服强度及形状的焊带5，相较传统传统的拼接技术，避免了使用成本高昂的拼接焊带5，并省去了不同焊带5连接的繁琐工序，降低光伏组件制作成本；另一方面，至少部分所述焊带5位于所述引导槽42内，从而能够减小相邻的电池片4之间的距离，在同组件版型下，能够布设更多的电池片4，提高光伏组件的效率；同时减小了所述焊带5的弯曲度，进而减少碎片几率。
优选地，请参阅图5～图8所示实施例中，若干开槽区13还包括位于所述第一条第一切割线111与所述第二条第一切割线112之间的若干第二开槽区 132，若干第二开槽区132沿所述第二条第一切割线112间隔设置，且所述第二开槽区132的部分边缘与所述第二条第一切割线112重合，因此，开槽和切方后，形成如图7所示的，相对设置的两个侧表面上均具有朝外开放的预制槽22 的方硅锭2，切片后形成相对设置的两边缘均具有导槽32的硅片3。
采用前述硅片3制备电池片4时，于若干主栅印刷区31印刷主栅，形成主栅的两端均具有引导槽42的电池片4，连接相邻两个电池片4的焊带5完全位于两个电池片4的所述引导槽42内，能进一步减小焊带5弯曲度，并且进一步缩小片间距。
另外，如图1～图8所示，所述方区14包括用以形成硅片3的主栅印刷区 31的主印预设区，所述开槽区13位于所述主印预设区的至少一端。例如图1 所示，所述开槽区13位于所述主印预设区的一端，例如图5所示，所述开槽区 13位于所述主印预设区的两端。
优选地，先开槽形成所述预制槽，再切方，各工艺控制精度高，形成的预制槽的位置、形成、大小等均更为精准。
或者，所述开槽的步骤与所述切方的步骤同步进行，缩短了制程时间，提高了工作效率。其中，“同步进行”并非指切割工艺与开槽工艺在与晶硅锭长度方向相垂直的一表面同时开始进行；而是指，开槽或开方中的一个过程还未结束，另一个过程即开始进行；也即某一时间点或时间段内，开槽与开方步骤均在进行；具体地，在同一工位，采用一个或两个机器以较小的时间差同步进行开槽和开方。
优选地，先沿第一切割线11和第二切割线12中的任意一个切割线开始切割，再沿另一个切割线开始切割，再开槽；三个工艺之间具有层落差，控制较为精确，并且能够避免开槽的工具对切割工具造成影响，例如以金刚线切割工艺进行切割、水刀工艺进行开槽为例，水刀头不会损伤金刚线。
具体地，一实施例中，沿第一切割线11先开始切割；预定时间后，沿第二切割线12开始切割；预定时间后，开始开槽。
或者，于另一实施例中，沿第二切割线12先开始切割；预定时间后，沿第一切割线11开始切割；预定时间后，开始开槽。
基于上述任意所述方硅锭的制备方法，所述切方采用现有技术中的任意一种，例如采用金刚线切方机或刀切工艺，于此不再赘述。所述开槽的步骤采用冲铣、水刀工艺形成所述预制槽。水刀形成预制槽的具体过程为，采用金刚砂 30目～50目、压力100MPa～200MPa的水刀形成预制槽。冲铣形成预制槽的具体过程为，采用直径为2mm±0.2mm、材质为合成钢或钨钢或金刚石的刀头，以10000r/min±20r/min的刀头转速形成预制槽。
另外，基于上述任意制备方法，所述方硅锭的制备方法还包括如下步骤：
位于所述开槽和所述切方的步骤之前的形成晶硅锭1，具体包括但不限于以下两种方式：将晶硅原料放入铸锭炉内形成晶硅锭1；或将晶硅原料放入拉晶炉内加热融化并通过子晶向上拉引，形成晶硅锭1；
位于所述开槽和所述切方的步骤之后的硅锭检测，通常对硅锭的少子寿命、杂质、阴影等进行检测；
位于所述硅锭检测的步骤后的切割，切除硅锭中不合格的部分，例如切除低少子寿命的头尾部分；
位于所述切割的步骤后的磨面。
另外，基于上述任意制备方法，所述开槽区13的形状为方形、矩形、梯形、或半圆形中的至少一种，以形成不同形状的预制槽。
所述开槽区13的面积为2mm2～6mm2，能够满足形成的硅片3中的导槽的需求。
如图3或图7所示，由上述方法制备的方硅锭2，包括主印预设区21、位于主印预设区至少一端的预制槽22。该方硅锭2可用以切割形成硅片3。
本申请还提供一种硅片的制备方法，包括采用上述任意一种方硅锭的制备方法制备方硅锭2；切片，所述切片过程为于所述预制槽处沿与方硅锭2的长度延伸方向相垂直的切割面进行切片。
如图4、图8～图11所示，由上述硅片的制备方法制得的硅片3，包括主栅印刷区31、位于所述主栅印刷区31至少一端的导槽32，所述导槽32向外延伸至硅片3的边缘处且向外开放。
如图12所示，由上述硅片3制备的电池片4的边缘具有引导槽42，通过焊带5将若干所述电池片4串联成电池串并形成光伏组件6时，至少部分所述焊带5位于所述引导槽42内，从而能够减小相邻的电池片4之间的距离，在同组件版型下，能够布设更多的电池片4，提高光伏组件的效率；同时减小了所述焊带54的弯曲度，进而减少碎片几率。
参考上述方硅锭的制备方法、硅片的制备方法，所述晶硅锭1的开槽区13、所述方硅锭2上的预制槽22、硅片3的导槽32、所述硅片4的引导槽42的形状均相同，大小也均相同。
综上所述，本发明通过对晶硅锭1进行开槽和切方，获得侧表面具有预制槽的方硅锭2；一方面，于晶硅锭1上开槽过程中去除的硅料，可以再次用于铸锭或拉晶，减少晶硅料的用量，同时降低了晶硅料消耗，降低硅片3成本；另一方面，相较于对硅片3直接开槽，对整个晶硅锭1开槽，工艺易于控制，且能减少硅片3的碎片率；再者，由上述方硅锭2制备的硅片3具有导槽，基于该硅片3制备的电池片4，其主栅至少一端具有引导槽42；可采用普通焊带5将若干所述电池片4串联成电池串，且至少部分所述焊带5位于所述引导槽 42内，从而能够减小相邻的电池片4之间的距离，在同组件版型下，能够布设更多的电池片4，提高光伏组件的效率；同时减小了所述焊带5的弯曲度，进而减少碎片几率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种方硅锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
开槽，于若干开槽区形成沿长度方向贯穿晶硅锭的预制槽；
切方，于平行设置的若干第一切割线处沿长度方向切割晶硅锭，于平行设置的若干第二切割线处沿长度方向切割所述晶硅锭，所述第一切割线与所述第二切割线相垂直；
其中，若干第一切割线包括相邻的第一条第一切割线与第二条第一切割线，若干开槽区包括位于所述第一条第一切割线与所述第二条第一切割线之间的若干第一开槽区，若干第一开槽区沿所述第一条第一切割线间隔设置，且所述第一开槽区的部分边缘与所述第一条第一切割线重合。
2.根据权利要求1所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：先开槽形成所述预制槽，再切方。
3.根据权利要求1所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：所述开槽的步骤与所述切方的步骤同步进行。
4.根据权利要求3所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：先沿第一切割线和第二切割线中的任意一个切割线开始切割，再沿另一个切割线开始切割，再开槽。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：其特征在于：开槽步骤中，采用冲铣、水刀工艺形成所述预制槽。
6.根据权利要求5所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：水刀形成预制槽的具体过程为，采用金刚砂30目～50目、压力100MPa～200MPa的水刀形成预制槽。
7.根据权利要求5所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：冲铣形成预制槽的具体过程为，采用直径为2mm±0.2mm、材质为合成钢或钨钢或金刚石的刀头，以10000r/min±20r/min的刀头转速形成预制槽。
8.根据权利要求1～4任意一项所述的方硅锭的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：
形成晶硅锭，位于所述开槽和所述切方的步骤之前；
硅锭检测，位于所述开槽和所述切方的步骤之后；
切割，位于所述硅锭检测的步骤后，切除硅锭中不合格的部分；
磨面，位于所述切割的步骤后。
9.根据权利要求1所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：若干开槽区还包括位于所述第一条第一切割线与所述第二条第一切割线之间的若干第二开槽区，若干第二开槽区沿所述第二条第一切割线间隔设置，且所述第二开槽区的部分边缘与所述第二条第一切割线重合。
10.根据权利要求1所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：所述开槽区的形状为方形、矩形、梯形、或半圆形中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的方硅锭的制备方法，其特征在于：所述开槽区的面积为2mm2～6mm2。
12.一种方硅锭，其特征在于，由权利要求1～11中任意一项所述的方硅锭的制备方法制备所得。
13.一种硅片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备方硅锭，采用权利要求1～11任意一项所述的方硅锭的制备方法制备方硅锭；
切片，于所述预制槽处沿与所述方硅锭的长度延伸方向相垂直的切割面进行切片。
14.一种硅片，其特征在于，由权利要求13所述的硅片的制备方法制备所得。
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