CN113571601B - 一种提高电池分片成品率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高电池分片成品率的方法，包括如下步骤：将上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的方形或准方形硅片制备成电池整片；对电池整片的某一晶向为<110>的边线施加垂直于该边线的力，使电池整片自然解理分裂，得到电池分片。本发明可降低电池整片分割电池分片的碎片率，降低分割损失，且大幅提升分割断面的质量，避免或改善在断面由于切割损伤造成的隐裂、碎片及损伤残留，进而降低由于切割缺陷导致的电池的开压及电流损失，最终提高电池分片的成品率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种提高电池分片成品率的方法。
背景技术
随着光伏技术的发展，将电池整片分割为两个或多个电池分片，已成为一种趋势。
目前电池分片的制备方法，一般都是先将晶向为<100>的单晶硅圆棒开方成四个侧面晶向为<100>的单晶硅方棒或准方棒，再将该单晶硅方棒或准方棒切片出上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<100>的方形或准方形硅片，再将该方形或准方形硅片制备成电池整片，再垂直于该电池整片的某一边线，对该电池整片进行对半分割，将电池整片分割成一对电池分片。
但上述电池分片的制备方法，所得电池分片的成品率还有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高电池分片成品率的方法，包括如下步骤：
将上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的方形或准方形硅片制备成电池整片；
对电池整片的某一晶向为<110>的边线施加垂直于该边线的力，使电池整片自然解理分裂，得到电池分片。
优选的，自然解理的解理面垂直于受力边线。
优选的，对边线施加的力还平行于电池整片。
优选的，采用单晶硅圆棒制备所述方形或准方形硅片，包括如下步骤：先将晶向为<100>的单晶硅圆棒开方成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒或准方棒，再将该单晶硅方棒或准方棒切片出上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的方形或准方形硅片。
优选的，所述晶向为<100>的单晶硅圆棒采用直拉法或区熔法生长而成。
优选的，单晶硅圆棒开方过程中，先将单晶硅圆棒的硅棒棱线与相邻晶托棱线间的周向弧度调整为π/4，再对单晶硅圆棒开方，开方后的硅棒棱线处于边皮的弧面顶部中心位置。
优选的，单晶硅圆棒开方，包括如下步骤：
A1）将晶向为<100>的单晶硅圆棒垂直置于开方机晶托上；
A2）将单晶硅圆棒的硅棒棱线与开方机晶托的晶托棱线一一对准，再将单晶硅圆棒相对晶托旋转π/4，再用黏胶将单晶硅圆棒粘接在开方机晶托上；
A3）将晶托固定在开方机工作台上，开动开方机将单晶硅圆棒切割成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒；还可以包括：
A4）对步骤A3）所得单晶硅方棒进行倒角处理，将单晶硅方棒制备成四个侧面晶向为<110>的单晶硅准方棒。
优选的，单晶硅圆棒开方，包括如下步骤：
B1）将晶向为<100>的单晶硅圆棒垂直置于开方机晶托上；
B2）将单晶硅圆棒的硅棒棱线与开方机晶托的标记线一一对准，再用黏胶将单晶硅圆棒粘接在开方机晶托上；所述标记线位于晶托的外周面上，并与晶托棱线间隔设置；所述标记线和与其相邻的两个晶托棱线平行，且与该两个相邻晶托棱线的间距相等；
B3）将晶托固定在开方机工作台上，开动开方机将单晶硅圆棒切割成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒； 还可以包括：
B4）对步骤B3）所得单晶硅方棒进行倒角处理，将单晶硅方棒制备成四个侧面晶向为<110>的单晶硅准方棒。
优选的，对电池整片自然解理分裂形成的断面进行钝化处理，在断面形成氧化层。
优选的，采用激光对断面进行快速加热处理，激光扫过区域同时喷入氧气、富氧空气或者氮气和氧气的混合气体，使断面瞬间生长一层薄氧化层。
优选的，采用激光对断面进行快速加热处理之前，将电池分片叠放在一侧开口的保护容器中，各电池分片上的断面都朝向开口设置。
发明人经研究发现，是否沿电池整片的解理面对电池整片进行分割，是影响电池分片成品率的重要原因。
晶体受力后，由其自身结构的原因造成晶体沿一定结晶方向裂开成光滑平面的性质，称为解理，裂开的光滑平面称为解理面。在晶体结构中，如果有一系列平行的质点面(由原子、离子或分子等质点组成的平面叫质点面，它平行于空间格子的某一组面网)，它们之间的联系力相对较弱，解理即沿这些面产生。解理面一般光滑平整，一般平行于面间距最大，面网密度最大的晶面，因为面间距大，面间的引力小。(100)晶向的硅片，其解理面为<110>方向。
由于现有的电池整片由上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<100>的方形或准方形硅片制备而成，故现有电池整片也是上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<100>，无论垂直于现有电池整片的哪一个边线进行分割，都不是沿解理面进行分割，都有可能使现有电池整片沿着其<110>解理面破碎，也就是沿现有电池整片的对角方向破裂；因此，现有电池整片分割电池分片的碎片率较高，分割损失较大，且分割形成的断面不平整，容易产生切割损伤、隐裂片或碎片，进而影响电池的开压、电流等电学性能，最终影响了电池分片的成品率。
本发明的电池整片由上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的方形或准方形硅片制备而成，故本发明的电池整片也是上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>，无论垂直于本发明电池整片的哪一个边线进行分割，都是沿解理面进行分割，分割形成的断面又平又直，属于无损伤分割，且本发明电池整片不容易沿着其他方向破碎。
本发明可降低电池整片分割电池分片的碎片率，降低分割损失，且大幅提升分割断面的质量，避免或改善在断面由于切割损伤造成的隐裂、碎片及损伤残留，进而降低由于切割缺陷导致的电池的开压及电流损失，最终改善/提高了电池分片的成品率。
另外，由于分割形成的断面为裸露的硅表面，无任何保护层，这一方面容易引入外来沾污，另一方面在断面处仍会存在载流子的表面复合损失。因此本发明在电池整片分割后，增加一道快速氧化工序，对断面（裸露的硅表面）进行氧化层钝化处理，这既能进一步降低切割损失，又能防止电池污染、电池表面复合导致的组件功率下降及组件失效。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
本发明提供一种提高电池分片成品率的方法，包括如下步骤：
1）先将直拉法或区熔法生长而成的晶向为<100>的单晶硅圆棒开方成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒，再将该单晶硅方棒切片出上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的方形硅片；
还可以对四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒进行倒角处理，将单晶硅方棒制备成四个侧面晶向为<110>的单晶硅准方棒，再将该单晶硅准方棒切片出上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的准方形硅片；
2）将上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的方形或准方形硅片制备成电池整片，所得电池整片的上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>；
3）对上述电池整片的某一晶向为<110>的边线施加垂直于该边线的力，对该边线施加的力还平行于电池整片，使电池整片自然解理分裂，自然解理的解理面垂直于该边线（受力边线），得到电池分片；电池分片具有因电池整片自然解理分裂形成的断面；
4）对电池分片上的断面进行钝化处理，在断面形成氧化层；
先将电池分片叠放在一侧开口的保护容器中，各电池分片上的断面都朝向开口设置；然后采用激光对各电池分片的断面进行快速加热处理，激光扫过区域同时喷入氧气、富氧空气或者氮气和氧气的混合气体，使各电池分片上的断面瞬间生长一层薄氧化层。
更具体的，步骤1）的单晶硅圆棒开方过程中，先将单晶硅圆棒的硅棒棱线与相邻晶托棱线间的周向弧度调整为π/4，再对单晶硅圆棒开方，开方后的硅棒棱线处于边皮的弧面顶部中心位置。
调整硅棒棱线与相邻晶托棱线间的周向弧度并对单晶硅圆棒开方可以通过多种方法来实现。
一种可选择方法如下：
A1）将晶向为<100>的单晶硅圆棒垂直置于开方机晶托上；
A2）将单晶硅圆棒的硅棒棱线与开方机晶托的晶托棱线一一对准，再将单晶硅圆棒相对晶托旋转π/4，再用黏胶将单晶硅圆棒粘接在开方机晶托上；
A3）将晶托固定在开方机工作台上，开动开方机将单晶硅圆棒切割成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒；
如需制备单晶硅准方棒，则继续实施步骤A4）：
A4）对步骤A3）所得四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒进行倒角处理，将该单晶硅方棒制备成四个侧面晶向为<110>的单晶硅准方棒。
另一种可选择方法如下：
B1）将晶向为<100>的单晶硅圆棒垂直置于开方机晶托上；
B2）将单晶硅圆棒的硅棒棱线与开方机晶托的标记线一一对准，再用黏胶将单晶硅圆棒粘接在开方机晶托上；所述标记线位于晶托的外周面上，并与晶托棱线间隔设置；所述标记线和与其相邻的两个晶托棱线平行，且与该两个相邻晶托棱线的间距相等；
B3）将晶托固定在开方机工作台上，开动开方机将单晶硅圆棒切割成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒；
如需制备单晶硅准方棒，则继续实施步骤B4）：
B4）对步骤B3）所得四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒进行倒角处理，将该单晶硅方棒制备成四个侧面晶向为<110>的单晶硅准方棒。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种提高电池分片成品率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的方形或准方形硅片制备成电池整片；
对电池整片的某一晶向为<110>的边线施加垂直于该边线且平行于电池整片的力，使电池整片自然解理分裂，自然解理的解理面垂直于受力边线，得到电池分片；
对电池整片自然解理分裂形成的断面进行钝化处理：先将电池分片叠放在一侧开口的保护容器中，各电池分片上的断面都朝向开口设置；然后采用激光对各电池分片的断面进行加热处理，激光扫过区域同时喷入氧气、富氧空气或者氮气和氧气的混合气体，使各电池分片上的断面生长氧化层。
2.根据权利要求1所述的提高电池分片成品率的方法，其特征在于，采用单晶硅圆棒制备所述方形或准方形硅片，包括如下步骤：先将晶向为<100>的单晶硅圆棒开方成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒或准方棒，再将该单晶硅方棒或准方棒切片出上下表面晶向为<100>、四个边线晶向为<110>的方形或准方形硅片。
3.根据权利要求2所述的提高电池分片成品率的方法，其特征在于，所述晶向为<100>的单晶硅圆棒采用直拉法或区熔法生长而成。
4.根据权利要求2所述的提高电池分片成品率的方法，其特征在于，单晶硅圆棒开方过程中，先将单晶硅圆棒的硅棒棱线与相邻晶托棱线间的周向弧度调整为π/4，再对单晶硅圆棒开方。
5.根据权利要求4所述的提高电池分片成品率的方法，其特征在于，单晶硅圆棒开方，包括如下步骤：
A1）将晶向为<100>的单晶硅圆棒垂直置于开方机晶托上；
A2）将单晶硅圆棒的硅棒棱线与开方机晶托的晶托棱线一一对准，再将单晶硅圆棒相对晶托旋转π/4，再用黏胶将单晶硅圆棒粘接在开方机晶托上；
A3）将晶托固定在开方机工作台上，开动开方机将单晶硅圆棒切割成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒。
6.根据权利要求5所述的提高电池分片成品率的方法，其特征在于，单晶硅圆棒开方，还包括如下步骤：
A4）对步骤A3）所得单晶硅方棒进行倒角处理，将单晶硅方棒制备成四个侧面晶向为<110>的单晶硅准方棒。
7.根据权利要求4所述的提高电池分片成品率的方法，其特征在于，单晶硅圆棒开方，包括如下步骤：
B1）将晶向为<100>的单晶硅圆棒垂直置于开方机晶托上；
B2）将单晶硅圆棒的硅棒棱线与开方机晶托的标记线一一对准，再用黏胶将单晶硅圆棒粘接在开方机晶托上；所述标记线位于晶托的外周面上，并与晶托棱线间隔设置；所述标记线和与其相邻的两个晶托棱线平行，且与该两个相邻晶托棱线的间距相等；
B3）将晶托固定在开方机工作台上，开动开方机将单晶硅圆棒切割成四个侧面晶向为<110>的单晶硅方棒。
8.根据权利要求7所述的提高电池分片成品率的方法，其特征在于，单晶硅圆棒开方，还包括如下步骤：
B4）对步骤B3）所得单晶硅方棒进行倒角处理，将单晶硅方棒制备成四个侧面晶向为<110>的单晶硅准方棒。
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