多晶硅电池片的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种多晶硅电池片的制造方法，包括：1）使用籽晶铺设籽晶层，籽晶层诱导生长定向凝固制备多晶硅锭；所述多晶硅锭中的晶粒由籽晶层中的籽晶诱导生长而成；2）将上述多晶硅锭先竖切后横切，制成多晶硅片；所述多晶硅片表面包括多晶硅锭晶粒在横切时形成的晶粒截面；3）在上述多晶硅片表面通过电池栅线印刷方法印制若干相互平行的银细栅；在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为狭长形的籽晶，用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒。本发明专利技术对晶粒截面，以及晶粒截面与栅线的相对排布位置进行了优化选择，制造出适度引入晶界的多晶硅电池片，使电子尽可能少的跨越晶界，还使晶界密度控制在合适范围，通过晶界吸收位错，提高少子寿命，提高电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种多晶硅电池片的制造方法。
技术介绍
目前在太阳电池市场中，晶体硅电池一直占据绝对多数的市场份额。而晶硅电池中的多晶电池，由于综合制造成本低，其份额已大大超越单晶电池。但是，由于硅片上晶粒取向杂乱，只能使用酸制绒技术，导致多晶硅片制绒后反射率较高；同时，相邻晶粒间形成晶界，由于硅片内部较多的晶界，晶界对光生载流子有很高的复合率，这两方面原因导致多晶电池的效率显著低于单晶电池。特别是晶界高复合率的原因，导致现有的一些先进的电池技术很难应用于多晶电池上。因此，改善晶界对电池光生载流子的复合，成为提升多晶电池效率的核心课题之一。改善晶界对电池光生载流子的复合，一方面可以减少晶界，例如采用的类单晶技术，但是减少了晶界后，硅片体内的位错等缺陷无法被吸收和消除，导致对载流子的复合仍然很大，对效率提升不利；另一方面，可以考虑改变晶界在硅片中分布的相对位置，以改变晶界在载流子复合中的影响程度。 一般结构的p型太阳电池在受到光照后，在电池表面和体内都会产生大量的光生电子和空穴，这两种载流子在p-n结作用下，会朝相反的方向进行传输，即电子向电池正面（重掺磷层）这一侧移动，空穴向电池背面（铝背场）一侧移动，最终分别传输到上下电极上，形成开路电压。为了能让更多的光照到电池上发电，正面银栅线只能以一定的间距（1.5-2 mm）分布于表面。因此电子传输过程中，先沿着硅片厚度方向从硅片体内向表面移动，然后沿着重掺磷层进行硅片表面横向移动，传输至收集电流作用的银细栅上。在传统的硅片中，晶界贯穿于硅片上下两个表面（从硅片两面看到的晶界形状相接近）。这种结构可以保证光生载流子在沿硅片厚度方向移动时，尽量少跨越晶界，晶界的复合较少。但是，电子在重掺磷层横向传输时，会碰到很多晶界，产生很严重的复合。中国专利申请201310032658.6，公开了一种多晶硅太阳能电池切片方法，将硅片先横切再竖切，使得硅片晶粒延伸的方向与硅片表面方向平行，这样的多晶硅片做成电池后，只要细栅线方向与晶粒延伸方向垂直，电子在沿表面重掺层横向传输时，几乎不会跨越晶界，晶界复合很低；但是该方法在电子沿硅片厚度方向传输时必然会碰到很多晶界，产生显著的复合，电池效率不会有明显的提升。 
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多晶硅电池片的制造方法，其对表面截面，以及表面截面与细栅线的相对排布位置进行了优化选择，配合现有的硅锭切割方式，制造出适度引入晶界的多晶硅电池片，使电子无论在沿表面重掺层横向传输方向，还是在沿硅片厚度方向，都尽可能少的跨越晶界，减少电子因晶界而导致的复合；同时，在硅片上引入适当的晶界，用来吸收硅片体内的位错和杂质，使得晶粒内部相对洁净，提高了硅片的少子寿命，减少因位错而导致的复合，最终显著提高电池的转化效率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种多晶硅电池片的制造方法，包括如下步骤：1）使用籽晶铺设籽晶层，籽晶层诱导生长定向凝固制备多晶硅锭；所述多晶硅锭中的晶粒由籽晶层中的籽晶诱导生长而成；2）将上述多晶硅锭先竖切后横切，制成多晶硅片；所述多晶硅片表面包括多晶硅锭晶粒在横切时形成的晶粒截面；3）在上述多晶硅片表面通过电池栅线印刷方法印制若干相互平行的银细栅；在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为狭长形的籽晶，用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒；将上述狭长形晶粒截面的栅线投影长度控制在2～20mm，垂直栅线投影长度控制在4～156mm，且栅线投影长度与垂直栅线投影长度的比值控制在小于等于1/2；将狭长形晶粒截面的总面积占硅片表面面积的比值控制在40%以上；上述栅线投影长度为狭长形晶粒截面在银细栅上的投影长度，垂直栅线投影长度为狭长形晶粒截面在银细栅垂直方向上的投影长度。优选的，在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为长方形的籽晶；所述长方形籽晶横截面，其短边长度为2～20mm，长边长度为4～156mm，且短边长度与长边长度的比值小于等于1/2;用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒，并将狭长形晶粒截面的栅线投影长度控制在2～20mm，垂直栅线投影长度控制在4～156mm，且栅线投影长度与垂直栅线投影长度的比值控制在小于等于1/2；将狭长形晶粒截面的总面积占硅片表面面积的比值控制在40%以上。优选的，在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为长方形的籽晶；所述长方形籽晶横截面，其短边长度为4～20mm，长边长度为12～100mm，且短边长度与长边长度的比值小于等于1/3；用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒，并将狭长形晶粒截面的栅线投影长度控制在4～20mm，垂直栅线投影长度控制在12～100mm，且栅线投影长度与垂直栅线投影长度的比值控制在小于等于1/3；将狭长形晶粒截面的总面积占硅片表面面积的比值控制在40%以上。优选的，在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为长方形的籽晶；所述长方形籽晶横截面，其短边长度为5～20mm，长边长度为20～90mm，且短边长度与长边长度的比值小于等于1/4；用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒，并将狭长形晶粒截面的栅线投影长度控制在5～20mm，垂直栅线投影长度控制在20～90mm，且栅线投影长度与垂直栅线投影长度的比值控制在小于等于1/4；将狭长形晶粒截面的总面积占硅片表面面积的比值控制在40%以上。优选的，在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为长方形的籽晶；所述长方形籽晶横截面，其短边长度为5～15mm，长边长度为25～80mm，且短边长度与长边长度的比值小于等于1/5；用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒，并将狭长形晶粒截面的栅线投影长度控制在5～15mm，垂直栅线投影长度控制在25～80mm，且栅线投影长度与垂直栅线投影长度的比值控制在小于等于1/5；将狭长形晶粒截面的总面积占硅片表面面积的比值控制在40%以上。优选的，使用横截面为长方形的籽晶相互拼接铺设籽晶层，拼接时，使各长方形籽晶横截面的长边共线或相互平行，上述各长方形籽晶横截面位于同一籽晶层横截面中。本专利技术多晶硅电池片的制造方法中，多晶硅片由多晶硅锭先竖切后横切制成，使得多晶硅片内的晶粒和晶界贯穿于硅片上下表面，保证了光生载流子在沿硅片厚度方向移动时，尽可能少的跨越晶界，减少电子因晶界而导致的复合；为了使电子在沿表面重掺层横向传输方向也尽可能少的跨越晶界，本专利技术通过大量创造性实验，对表面截面，以及表面截面与栅线（银细栅）的相对排布位置进行了优化选择；本专利技术表面截面为狭长形，其在银细栅上的投影长度为2～20mm，该投影长度与垂直栅线投影长度的比值小于等于1/2，而印刷栅线（银细栅）间隔一般只有2mm左右，这使得在多晶硅片表面，电子在重掺磷层横向传输的方向（即垂直栅线方向）移动时，遇到晶界的可能被尽量减少，产生电子与空穴复合的机会大大降低；另外，表面截面在银细栅上的投影长度为2～20mm，也使得在平行栅线方向上，多晶硅片保留了一定数量的不阻碍电子走向的晶界，且晶界密度不至于过大，可以吸收硅片体内的位错和杂质，使得晶粒内部相对洁净本文档来自技高网...

【技术保护点】
多晶硅电池片的制造方法，包括如下步骤：1）使用籽晶铺设籽晶层，籽晶层诱导生长定向凝固制备多晶硅锭；所述多晶硅锭中的晶粒由籽晶层中的籽晶诱导生长而成；2）将上述多晶硅锭先竖切后横切，制成多晶硅片；所述多晶硅片表面包括多晶硅锭晶粒在横切时形成的晶粒截面；3）在上述多晶硅片表面通过电池栅线印刷方法印制若干相互平行的银细栅；其特征在于，在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为狭长形的籽晶，用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒；将上述狭长形晶粒截面的栅线投影长度控制在2～20mm，垂直栅线投影长度控制在4～156mm，且栅线投影长度与垂直栅线投影长度的比值控制在小于等于1/2；将狭长形晶粒截面的总面积占硅片表面面积的比值控制在40%以上；上述栅线投影长度为狭长形晶粒截面在银细栅上的投影长度，垂直栅线投影长度为狭长形晶粒截面在银细栅垂直方向上的投影长度。

【技术特征摘要】
1.多晶硅电池片的制造方法，包括如下步骤：
1）使用籽晶铺设籽晶层，籽晶层诱导生长定向凝固制备多晶硅锭；所述多晶硅锭中的晶粒由籽晶层中的籽晶诱导生长而成；
2）将上述多晶硅锭先竖切后横切，制成多晶硅片；所述多晶硅片表面包括多晶硅锭晶粒在横切时形成的晶粒截面；
3）在上述多晶硅片表面通过电池栅线印刷方法印制若干相互平行的银细栅；
其特征在于，
在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为狭长形的籽晶，用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒；
将上述狭长形晶粒截面的栅线投影长度控制在2～20mm，垂直栅线投影长度控制在4～156mm，且栅线投影长度与垂直栅线投影长度的比值控制在小于等于1/2；将狭长形晶粒截面的总面积占硅片表面面积的比值控制在40%以上；
上述栅线投影长度为狭长形晶粒截面在银细栅上的投影长度，垂直栅线投影长度为狭长形晶粒截面在银细栅垂直方向上的投影长度。
2.根据权利要求1所述的多晶硅电池片的制造方法，其特征在于，在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为长方形的籽晶；所述长方形籽晶横截面，其短边长度为2～20mm，长边长度为4～156mm，且短边长度与长边长度的比值小于等于1/2;
用来生长出能产生狭长形晶粒截面的晶粒，并将狭长形晶粒截面的栅线投影长度控制在2～20mm，垂直栅线投影长度控制在4～156mm，且栅线投影长度与垂直栅线投影长度的比值控制在小于等于1/2；将狭长形晶粒截面的总面积占硅片表面面积的比值控制在40%以上。
3.根据权利要求1所述的多晶硅电池片的制造方法，其特征在于，在籽晶层铺设时，全部或部分使用横截面为长方形的籽晶；所述长方形籽晶横截面，其短边长度为4～20mm，长边长度为12～100mm，且短边长度与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培良，任常瑞，孙霞，符黎明，
申请(专利权)人：常州时创能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32