太阳能电池用单晶硅圆棒的开方工艺及应用的制作方法[0002]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°。[0003]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。
[0004]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。[0005]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2 31 /9?5 31 /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°。(所述娃棒棱线为单晶娃圆棒的生长棱线；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2 π /9?5 π /18,再用黏I父将单晶娃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。[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。)
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凸起的正金字塔结构，还是硅片表面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。
[0010]常规工艺所得单晶硅方棒，四个侧面晶向为〈100〉，对该单晶硅方棒通过线切割切片这一常规手段而得到单晶硅片的四个边缘晶向为〈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。)本发明工艺所得单晶硅方棒，顶面晶向为〈100>±3°，四个侧面晶向为〈110>±5，本发明单晶硅方棒通过线切割切片这一常规手段而得到准方形硅片，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。
[0011]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。
[0012]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一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，有利于进一步提闻电池效率。
[0013]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，也更有利于提闻电池效率。
[0014]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。



[0015]图1是单晶硅棒示意图；
图2是开方机晶托不意图；
图3是开方机晶托截面示意图。

[0016]下面结合附图和实施例，对本发明的作进一步描述。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。
[0017]本发明具体实施的技术方案是:
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2 31 /9?5 31 /18,再将单晶娃圆棒开方,制得单晶娃方棒；所述单晶娃圆棒为直拉法生长而成的〈100>±3° (优选为〈100>)晶向的单晶硅棒。(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。)
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。
[0018]一种可选择方法如下:
(I)将图1中单晶硅圆棒2垂直置于图2中开方机晶托4上； (2)将单晶硅圆棒2的硅棒棱线I与开方机晶托4的晶托棱线3—一对准，再将单晶硅圆棒2相对晶托4旋转2 Ji /9?5 Ji /18 (优选为π /4)，再用黏胶将单晶硅圆棒2粘接在开方机晶托4上；
(3)将晶托4固定在开方机工作台上，加磁，开动开方机将单晶硅圆棒切割成单晶硅方棒。
[0019]另一种可选择方法如下:(将所述硅棒棱线与相邻晶托棱线间的周向弧度调整为Ji /4)
(1)将图1中单晶硅圆棒2垂直置于图2中开方机晶托4上；
(2)将单晶硅圆棒2的硅棒棱线I与开方机晶托4的标记线5—一对准，再用黏胶将单晶娃圆棒2粘接在开方机晶托4上；如图2、图3所不，所述标记线5位于晶托4的外周面上，并与晶托棱线3相互间隔设置；所述标记线5和与其相邻的两个晶托棱线3平行，且与该两个相邻晶托棱线3的间距相等；
(3)将晶托4固定在开方机工作台上，加磁，开动开方机将单晶硅圆棒切割成单晶硅方棒。
[0020]上述单晶硅圆棒开方制得的单晶硅方棒，顶面晶向为〈100>±3°，四个侧面晶向为〈110>±5°。
[0021]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。)
上述由单晶硅方棒线切割切片而成的准方形硅片(单晶硅切割片)，表面晶向为〈100>±3°，四个边缘晶向为〈110>±5°。
[0022]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。