[發明專利]太陽能晶體硅片、電池片及太陽能發電裝置

無效

• 申請號: 201110304519.5
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN103022179A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 趙鈞永
• 申請（專利權）人: 趙鈞永
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/18;C30B29/06;H01L31/042
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技術領域

本發明一般涉及以晶體硅或鑄造晶體硅或硅合金為主體的太陽能電池片和晶體硅片及太陽能發電裝置。鑄造晶體硅片或一些非鑄造的晶體硅片通常用來制作晶體硅太陽能電池片，而晶體硅太陽能電池片用來制作太陽能發電裝置，例如太陽能電池，或稱光伏電池。本發明提出了改進的鑄造和非鑄造晶體硅片、鑄造晶體硅太陽能電池片和晶體硅太陽能發電裝置。

背景技術

晶體硅(或硅合金)材料依據其制造方法的不同可分為鑄造晶體、直拉單晶(棒)和區熔晶體。鑄造硅晶體從方法上區分，可分為坩堝鑄造硅晶體和無坩堝鑄造(例如電磁懸浮鑄造)硅晶體；從晶體結構上區分，可分為鑄造多晶硅和鑄造單晶硅。直拉單晶(棒)和區熔晶體，由于晶體生長方式和熱場控制的要求，其主體部分通常呈近似圓柱體形。

光伏發電裝置由于發電功率是面積依賴性的，通常需要多個電池片在單位面積內拼排成最大有效面積，因而，適應于硅錠切割和電池片密排，現有的光伏用電池片和硅片通常采用等邊的四邊形的輪廓形狀，具有四個角部位。

將鑄造硅晶體制成硅片，現有方法是將整塊的晶體錠或棒剖分成多個較小的正四棱柱形的硅塊，俗稱硅方錠，再經棱部倒角處理，然后以硅方錠的任意一個沿棱柱或長軸方向的硅方錠表面粘結固定在工裝上，加載于切片機，沿垂直于長軸的方向切片獲得硅片，例如中國專利申請公開CN201010238223.3所述。

將直拉單晶或區熔單晶棒制成硅片，現有方法是將近似圓柱體形的晶棒滾磨成圓棒，然后再沿與長軸平行方向切除圓棒外側部分晶體，將晶棒切割成四角帶圓弧曲面的等邊棱柱體，稱硅方棒，然后以硅方棒的任意一個沿棱柱或長軸方向的平面表面粘結固定在工裝上，加載于切片機，沿垂直于長軸的方向切片獲得硅片。制成帶圓弧曲面的方棒而不是制成正四棱柱形的方錠，是為了兼顧較大的硅片拼排面積和晶體的利用率，因為直拉單晶或區熔單晶的加工成本較高。

上述現有方法制造的晶體硅片，外觀呈方形斜角或方形圓角，具有四個基本上等長的邊緣輪廓線(側邊線)和靠近輪廓線端部的四個角部。

按現有的技術將硅方錠或硅方棒切割成硅片，加工成本較高，一方面是由于工序較多，加工周期長，硅原料和半成品庫存高，另一方面是由于加工設備昂貴，稼動率低，設備產出能力低。隨著硅片切割新技術的應用，諸如金剛石線鋸技術、高速切割工藝，切割速度快速提高，156硅片的單錠切割時間由原來的9小時左右縮短到4～6小時，導致稼動率進一步降低。

發明內容

因此，本發明的目的之一是提供新型的改進的太陽能晶體硅片，和改進的晶體硅太陽能電池片，以及包含有該改進的鑄造晶體硅太陽能電池片的新型太陽能發電裝置，以實現較低的硅片、電池片、和太陽能發電裝置的加工或制造成本。同時，本發明還提出了制造上述改進的晶體硅片的方法。本發明的新型晶體硅片，包括單晶硅片和多晶硅片；本發明的新型晶體硅太陽能電池片，包括單晶硅太陽能電池片和多晶硅太陽能電池片。

發明人經過仔細分析發現，加工周期長的原因包括硅錠粘膠固定于工裝需要較長的時間，將帶工裝的硅錠裝載到切片機并完成布線等切割準備和切割后卸載、清理，也消耗大量時間，后者更降低了昂貴的切片機的稼動率和產能，提高了設備折舊成本。

發明人通過深入研究和仔細計算發現，將現有的按產出硅片片數的數量計算的單刀硅方錠粘膠或裝載、卸載時間，改為按產出硅片的面積計算，意外地得出結論：通過降低粘膠面面積與獲得的硅片的總表面積的比值，可以降低生產單位硅片面積的粘膠時間和裝載、卸載時間，提高昂貴的切片設備的稼動率。發明人發現，將現有的等邊長的圓角、弧角或斜角方形硅片，改為具有不等邊長的圓角、弧角或斜角長方形硅片，就可以降低粘膠面面積與獲得的硅片的總表面積的比值，從而降低成本，提高工效。

發明人還發現，在硅片制造、電池片制造和電池片封裝成太陽能發電裝置的生產線制造過程中，存在著大量對硅片和電池片進行的空間不對稱操作，而通過將硅片、電池片制成不對稱的長方形，可提高這些不對稱操作以硅片或電池片面積計算的工作效率，從而增加生產線產出能力，降低成本。

根據上述分析和計算，并考慮到操作的可靠性和便利性，本發明設計出新型太陽能晶體硅片，其為圓角或斜角或弧曲面角的長方形硅片，具有主體為長方形的輪廓，其特征是，構成硅片所述的長方形輪廓的長邊與短邊邊長之比在1.1～4之間。

進而獲得的本發明的晶體硅太陽能電池片，為圓角或斜角或弧曲面角的長方形晶體硅電池片，具有主體為長方形的輪廓，其特征是，構成電池片所述的長方形輪廓的長邊與短邊邊長之比在1.1～4之間。