单晶硅切割片及使用该切割片的太阳能电池片

摘要

本发明公开了一种太阳能电池用单晶硅切割片，为单晶硅晶棒切割而成的准方形硅片，其表面晶向为±3°,四个边缘晶向为±5°。本发明还提供一种单晶硅太阳能电池片，包括电极栅线和上述单晶硅切割片，且该单晶硅切割片通过制绒形成具有金字塔结构的绒面，所述电极栅线与单晶硅切割片的边缘平行或垂直。本发明单晶硅切割片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，有效提高电子的收集效率，进而提高电池转换效率。

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池用单晶硅切割片及使用该切割片的太阳能电池片。

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〉晶向的圆棒，经过开方，将圆棒切割成横截面为四角带圆弧形的准方形柱体，然后经过滚圆机砂轮滚圆，使原来生长势不均匀的圆棒毛坯获得均一的尺寸，用这种准方棒进行线切割，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一种太阳能电池用单晶硅切割片及使用该切割片的太阳能电池片，该单晶硅切割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，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，本发明提供一种太阳能电池用单晶硅切割片，为单晶硅晶棒切割而成的准方形硅片，所述准方形硅片表面晶向为<100>±3°,四个边缘晶向为<110>±5°。

优选的，所述准方形硅片相邻两边的垂直度为90°±1°。

优选的，所述单晶硅晶棒由直拉法生长而成。

优选的，所述准方形硅片的厚度为100～250μm。

本发明还提供一种单晶硅太阳能电池片，包括电极栅线和上述单晶硅切割片（准方形硅片），且该单晶硅切割片（准方形硅片）通过制绒形成具有金字塔结构的绒面，所述电极栅线与单晶硅切割片（准方形硅片）的边缘平行或垂直。 

众所周知，光生电子到达硅片表面后，由电极栅线收集，在光生电子沿硅片表面向电极栅线行进的过程中，可能会遇到硅片表面的金字塔结构，并沿着该金字塔结构的表面和/或边沿行进，进而翻越该金字塔结构。显而易见，不管该金字塔结构是硅片表面上凸起的正金字塔结构，还是硅片表面上凹陷的倒金字塔结构，光生电子在翻越这些金字塔结构时，相较于在平面行进，一般都会相对延长到达电极栅线的行进距离。为了减少光生电子受到翻越金字塔结构而引起的路径延长，一种可行的办法是让光生电子有机会在金字塔结构底边行进，这样光生电子就是在平面行进。但另一个需要考虑的问题是，光生电子在平面行进时，只有其行进方向与电极栅线基本垂直时，光生电子才处于向着电极栅线的最短路径；其他路径都会因为其路径方向与电极栅线存在较大角度，而相较于上述最短路径变得更长。故为了减少光生电子受到翻越金字塔结构而引起的路径延长，在让光生电子有机会在金字塔结构底边行进的同时，还要充分考虑金字塔结构底边与电极栅线的相对位置关系。而现有技术中，受到常规工艺的思想束缚，本领域技术人员既没有意向去研究和调整光生电子在硅片表面行进时受金字塔结构影响所引起的路径延长，也没有意向去研究和调整光生电子沿着金字塔结构底边行进的利弊，更没有意向去研究和调整金字塔结构底边与电极栅线的相对位置关系。

常规的单晶硅切割片（准方形硅片）的边缘晶向为<100>，对这种硅片进行常规制绒后，在硅片表面形成的金字塔结构的底边与硅片边缘成约45度夹角，也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。）本发明提供和使用的太阳能电池用单晶硅切割片（准方形硅片），四个边缘晶向<110>±5°，而非传统意义上的<100>，该硅片进行常规制绒（碱制绒）后，每个金字塔结构的底边与硅片边缘成0-10度夹角或者80-90度夹角，也就与常规印刷的电极栅线成0-10度夹角或者80-90度夹角，即每个金字塔结构底面四边中有一组对边与电极栅线基本垂直。

本发明每个金字塔结构底面四边中有一组对边与电极栅线基本垂直，光生电子经过金字塔结构时，就有更多机会沿着与电极栅线基本垂直的金字塔结构底边行进，这样光生电子在平面行进的同时，还处于向着电极栅线的最短路径上。而现有技术中金字塔结构的底边与电极栅线成约45度夹角，光生电子经过金字塔结构时，一般都要上下翻越这些金字塔结构，相较于光生电子在平面行进，相对延长了到达电极栅线的行进距离；且由于现有技术中金字塔结构的底边与电极栅线成约45度夹角，这些金字塔结构的底边也无法构成平面行进的最短路径。

综上所述，本发明创造性地调整了金字塔结构底边与常规电极栅线的相对位置关系，使光生电子有更多机会沿着与电极栅线基本垂直的金字塔结构底边——这一不需要翻越金字塔结构的最短路径行进。与现有技术相比，本发明能够有效利用金字塔结构底边来传输光生电子，且不会使光生电子在该金字塔结构底边上产生路径延长，客观上缩短光生电子到达电极栅线的实际传输距离，从而提高了电极栅线对光生电子的收集效率，有利于进一步提高电池效率。

另外，本发明通过调整金字塔结构底边与电极栅线的相对位置关系，也就从整体上调整了各金字塔结构与电极栅线的相对位置关系。就路径总体影响而言——所述路径总体影响是指：需要翻越金字塔的所有光生电子，总体上由于翻越金字塔而被延长的路径，本发明的路径总体影响远小于现有技术，故相对于现有技术，本发明更是从总体上缩短了光生电子到达电极栅线的实际传输距离，进一步提高了电极栅线对光生电子的收集效率，也更有利于提高电池效率。

而且，还可以在本发明缩短光生电子到达电极栅线的实际传输距离的基础上，进行更优化的栅线结构设计，如可以在不影响电池转换效率的情况下，减少栅线密度，进而降低栅线成本。

附图说明

图1是太阳能电池用单晶硅切割片的示意图（非等比例）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，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：

如图1所示，本发明提供一种太阳能电池用单晶硅切割片，为利用直拉法生长而成的单晶硅晶棒切割而成的准方形硅片，所述准方形硅片表面晶向为<100>±3°（优选为<100>），四个边缘晶向为<110>±5°（优选为<110>），相邻两边的垂直度为90°±1°（优选为90°），厚度为100～250μm（优选为180μm）。

本发明还提供一种单晶硅太阳能电池片，包括电极栅线和上述单晶硅切割片（准方形硅片），且该单晶硅切割片（准方形硅片）通过制绒形成具有金字塔结构的绒面，所述电极栅线与单晶硅切割片（准方形硅片）的边缘平行或垂直。

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。