[发明专利]太阳能电池用单晶硅圆棒的开方工艺及应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池用单晶硅圆棒的开方工艺，以及应用该开方工艺的单晶硅太阳能电池片生产工艺。

背景技术

目前太阳电池用单晶硅片主要采用直拉法生长<100>晶向的单晶硅圆棒作为原料，先将单晶硅圆棒上的硅棒棱线（生长棱线）与开方机晶托上的晶托棱线一一对齐，再对单晶硅圆棒开方，将圆棒切割成横截面为四角带圆弧形的准方形柱体（单晶硅方棒），然后经过滚圆机砂轮滚圆，使原来生长势不均匀的方棒毛坯获得均一的尺寸，用这种方棒进行线切割切片，即可获得用于生产电池的单晶硅片。根据国家标准《太阳能电池用单晶硅切割片》（标准号：GB/T 26071-2010），该种硅片四个边缘晶向为<100>±2°。

对这种常规单晶硅片进行碱制绒后，会在硅片表面形成金字塔状（正四棱锥）绒面结构，金字塔结构的底边与硅片边缘成约45度夹角，也即与常规印刷的电极栅线成约45度夹角。（常规印刷的电极栅线与硅片边缘平行或垂直。）这种相对位置使得光生电子在硅片表面传输时需要较长的传输距离才能到达栅线处，造成了传输距离的延长。 

发明内容

本发明的目的在于提供太阳能电池用单晶硅圆棒的开方工艺，以及应用该开方工艺的单晶硅太阳能电池片生产工艺，本发明开方工艺可以得到顶面晶向为<100>±3°,四个侧面晶向为<110>±5°的单晶硅方棒，进而通过对单晶硅方棒线切割切片这一常规手段而得到表面晶向为<100>±3°,四个边缘晶向为<110>±5°的准方形硅片，该准方形硅片常规制绒后形成的绒面金字塔结构的一对底边与硅片边缘基本垂直，也就与常规印刷的电极栅线基本垂直，该对金字塔结构底边能用于传输光生电子，且不会使光生电子在该金字塔结构底边上产生路径延长，相对于现有技术，缩短光生电子在硅片表面的传输距离，提高电极栅线在单位时间内对光生电子的吸收数量，即有效提高电子的收集效率，进而提高电池转换效率；在不影响电池转换效率的情况下，还可以相对减少栅线密度，进而降低成本。

为实现上述目的，本发明提供太阳能电池用单晶硅圆棒的开方工艺，在所述单晶硅圆棒开方过程中，先（调整单晶硅圆棒与晶托的周向位置）将硅棒棱线与相邻晶托棱线间的周向弧度调整为2π/9～5π/18，再将单晶硅圆棒开方，制得单晶硅方棒；所述单晶硅圆棒的晶向为<100>±3°。（所述硅棒棱线为单晶硅圆棒的生长棱线；所述晶托棱线为开方机晶托上设置的用于与硅棒棱线一一对准的棱线。）

优选的，所述太阳能电池用单晶硅圆棒的开方工艺包括如下步骤：

1）将单晶硅圆棒垂直置于开方机晶托上； 

2）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2π/9～5π/18，再用黏胶将单晶硅圆棒粘接在开方机晶托上；

3）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单晶硅方棒。

优选的，将所述硅棒棱线与相邻晶托棱线间的周向弧度调整为π/4。

优选的，所述太阳能电池用单晶硅圆棒的开方工艺包括如下步骤：

1）将单晶硅圆棒垂直置于开方机晶托上；

2）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；

3）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单晶硅方棒。

优选的，所述单晶硅圆棒为直拉法生长而成的<100>晶向的单晶硅棒。

本发明还提供单晶硅太阳能电池片的生产工艺，包括单晶硅切割片的制备、表面制绒和电极栅线的印刷，所述单晶硅切割片为由单晶硅方棒线切割切片而成的准方形硅片，所述单晶硅方棒由单晶硅圆棒通过上述开方工艺制得；所述印刷的电极栅线与准方形硅片边缘平行或垂直。（所述表面制绒用于在准方形硅片表面生成具有金字塔结构的绒面。）