一种金刚线太阳能电池片的制绒工艺及扩散工艺的制作方法

本发明涉及一种金刚线太阳能电池片的制绒工艺及扩散工艺。

背景技术：

随着社会的发展，煤炭、石油等不可再生资源日益减少，寻找和开发新能源成为当前人类面临的迫切课题。光伏发电作为一种最具潜力的可再生能源利用方式，成为取代传统的石化能源，支持人类可持续发展的主要技术，在最近几年来获得了飞速的发展，在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位。

近几年来，随着市场对电池转换效率和降耗降本的要求越来越高。金刚线切割多晶太阳能电池由于成本相对传统铸锭切割工艺成本要低很多，尤其是在2014年之后,随着金刚线生产技术的进步,金刚线切片成本逐渐下降,截止2016年底多数单晶硅厂完成了砂浆线到金刚线的产线升级,使用金刚线切片后，切片成本相比以前的砂浆线每片可以节省0.5元左右,单晶硅使用碱制绒,反应为各向异性,绒面形成不依赖于表面损伤层状态,因此金刚线切割的单晶硅片,在电池端基本不用调整即可使用,甚至于因为金刚线切割后的硅片表面光滑、损伤层浅，相同工艺条件下，金刚线工艺切割的硅片光电转换效率还略高于同档位的砂浆片；然而对于多晶片来说，金刚线切多晶还有若干问题需待解决，其中最关键的是：(1)多晶硅晶向杂乱存在硬质点，导致切片时断线率较高；(2)传统多晶制绒使用hno3/hf/h2o体系制绒，反应起始于表面损伤层，绒面结构完全取决于表面损伤层形貌结构，而金刚线切割硅片的表面损伤层较浅且分布不均经常规酸制绒后，表面反射率依旧很高，切割纹清晰可见，电池效率较砂浆片低0.2-0.4％；由此可见，如果多晶制绒问题不解决，金刚线多晶将很难推广。金刚线多晶解困之道，主要可以从以下两个方向做尝试：

①常规化学法；该方法工艺简单，成本低，但是其减反射效果并不显著；

②黑硅工艺；黑硅工艺的绒面结构可以在纳米级和微米级之间灵活控制，其减反射效果非常好，但是全套工艺匹配下来，成本增加了数十倍以上。

现有的扩散工艺存在与多晶金刚线制绒工艺不匹配的问题。

因此，设计出一种金刚线太阳能电池片的制绒工艺及扩散工艺是很有必要的。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种金刚线太阳能电池片的制绒工艺，它具有多晶硅反射率低的特点。

本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种金刚线太阳能电池片的制绒工艺，其特征在于，包括如下步骤：

a、制绒：将硅片浸入硝酸、氢氟酸和水的混合溶液中，加入多晶添加剂，对硅片进行酸制绒；

b、超纯水清洗硅片表面：采用超纯水对硅片表面进行清洗，以去除硅片表面的酸；

c、碱洗：将硅片浸入碱液中进行清洗，以去除硅片表面的多孔硅，同时中和硅片表面残留的酸；

d、超纯水清洗硅片表面：采用超纯水对硅片表面进行清洗，以去除硅片表面残留的碱；

e、氢氟酸和盐酸的混合酸溶液清洗：将硅片浸入氢氟酸和盐酸的混合酸溶液中进行清洗，以去除硅片表面多余的碱，同时清除金属离子；

f、超纯水清洗并烘干：采用超纯水对硅片表面进行清洗后，将硅片进行烘干。

所述步骤a中的氢氟酸与硝酸的体积比例为1：4-4.5，氢氟酸的浓度为49-50％，硝酸的浓度为69％；制绒温度为9-11℃，制绒时间为2-3min。

所述步骤a中的多晶添加剂的成分及比例如下：缓蚀剂4-7％、高效清洗剂2-4％、高分子扩散剂12-16％、稳定剂2-4％、表面催化剂6-8％、非极性表面活性剂15-20％、其余为蒸馏水。

所述步骤b和d中的清洗温度为20-40℃，清洗时间为0.5-1min。

所述步骤c中的碱液为氢氧化钠，氢氧化钠的浓度为48％，清洗温度为25-30℃,清洗时间为0.5-1min。

所述步骤e中的氢氟酸的浓度为49-50％，盐酸的浓度为36-39％，清洗时间为2-3min，清洗温度为25-30℃。

所述步骤f中的清洗温度为20-25℃，清洗时间为0.5-1min,烘干温度为60-75℃，烘干时间为0.5-1min。

本发明通过先用混合溶液对金刚线切割的硅片表面进行处理，使硅片表面形成多孔结构，从而增大硅片的反应活性，用多晶添加剂对硅片进行再腐蚀处理，使硅片表面形成凹凸不平的形貌结构，使其具有良好陷光效果，有效的降低了金刚线切割多晶硅片制绒后的反射率，多晶硅反射率低。

本发明通过采用混合溶液匹配多晶添加剂的配方，对硅片进行化学腐蚀的方式，来增大硅片表面的反应的氢离子活性，且不会在硅片表面形成过多的复合中心，使最终所得多晶太阳电池的短路电流会随着反射率的下降而上升，同时保证电池的开路电压不会下降，从而可有效提高金刚线切割硅片制成的多晶太阳电池成品转换效率提上0.2％以上，主要是短路电流提升100ma以上，电池转换率高。

本发明所用的制绒方法不需要在传统生产线的基础上增加额外的化学药品及特种气体的使用种类，也不会增加外围污水及废气处理的负担，环境污染小。

本发明的第二个目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种金刚线太阳能电池片的扩散工艺，它具有更高的转换效率的特点。

本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种金刚线太阳能电池片的扩散工艺，其特征在于，包括如下步骤：

a、低温沉积：通过装卸片系统将制绒好的硅片装入石英舟中，将石英舟置入普通的扩散炉中，扩散炉中温度在750-780℃保持8-12min，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为66：1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：36；

b、变温沉积：将扩散炉内的温度在15-17min内提升至810-83o℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为69：1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：40；

c、高温沉积：将扩散炉内的温度在825-845℃进行6-10min的保温，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，所述大氮与氧气体积比为64：1，所述小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：32；

d、升温：在5-7min内将扩散炉内的温度升至845-855℃，升温过程中向扩散炉内通入大氮；

e、高温推结：待扩散炉内的温度在855℃时稳定后，在11-14min内向扩散炉内通入大氮和氧气的混合气体，所述氧气占上述混合气体体积的42-45％；

f、冷却：在14-16min内将扩散炉内的温度降至770℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气的混合气体，所述氧气占上述混合气体体积的35-38％；

g、取料：通过装卸片系统将石英舟中扩散好的硅片取出，并进行存放。

所述扩散炉内的气体流量恒定。

所述扩散炉内的气体通入流量为6.8l/min-8.8l/min。

所述小氮流量为1.1l/min-1.5l/min，所述氧气的流量为0.36l/min-0.56l/min，所述大氮的流量为6.3l/min-6.5l/min。

所述步骤a中的小氮流量为1.1l/min，所述氧气的流量为0.4l/min，所述大氮的流量为6.5l/min。

所述步骤b中的小氮流量为1.2l/min，所述氧气的流量为0.36l/min，所述大氮的流量为6.4l/min。

所述步骤c中的小氮流量为1.4l/min，所述氧气的流量为0.36l/min，所述大氮的流量为6.4l/min。

所述硅片的方块电阻为85-95ω/□。

采用以上制绒和扩散的配套工艺，可以使得在不增加成本和环境负担的情况下，使得金刚线切割硅片制绒后具有更低的反射率，增加短路电流的同时规避了开路电压的损失，进而提高金刚线多晶太阳电池的转换效率0.2％以上；并在低浓度高低温浅结扩散工艺的辅助下进一步提升短路电流，降低串联，使得组件封装损耗进一步减少。

本发明所用的扩散工艺降低了扩散表面浓度，减少了扩散时的符合速率和复合中心，降低了暗电流的影响，进一步提升了短路电流和降低了串联电阻，提升了填充因子，降低了组件的封装损耗率。

所述步骤a和g中的装卸片系统包括机架，机架中部设置有安装板，安装板与一能带动其上下移动的升降机构相连，安装板上固定有能使石英舟倾斜放置的放置板，机架上部依次设置有供料装置和取放装置。

装卸片系统的工作原理如下：将石英舟倾斜放在放置板上，通过升降机构带动安装板上下移动，安装板带动放置板上下移动，放置板带动石英舟上下移动，使其位于所需位置，通过供料装置提供硅片，通过取放装置将硅片装入石英舟中，操作方便。

所述升降机构包括支架、导轨、滑块、齿条、齿轮和伺服电机，支架固定在机架中部，导轨竖直固定在支架上，滑块设置在导轨上，滑块上螺纹连接有螺杆，螺杆一端能与导轨相抵靠，螺杆另一端和手轮相连，齿条竖直固定在支架上，伺服电机固定在滑块上，伺服电机的输出轴水平设置，齿轮固定在伺服电机的输出轴端部，且齿轮与齿条相啮合，安装板固定在滑块上；导轨上还具有刻度线。

当需要调节放置板的位置时，控制伺服电机的输出轴转动，伺服电机的输出轴带动齿轮转动，齿轮与齿条逐渐啮合使滑块沿着导轨上下移动，滑块带动安装板上下移动，安装板带动放置板上下移动，使其移动到所需位置，转动螺杆将滑块固定在导轨上，从而可调节放置板的位置。

所述供料装置包括安装架、转动轴和转盘，安装架固定在机架上部，转动轴水平设置在安装架上，转动轴一端与一能带动其转动的动力机构相连，转动轴另一端和转盘相连，转盘上固定有若干定位板，定位板上通过可拆卸结构设置有用于储存硅片的储料件，储料件包括基板、左侧板和右侧板，左侧板固定在基板上，右侧板通过连杆固定在左侧板上，左侧板与右侧板之间水平设置有若干转轴，转轴一端和左侧板上部相连，转轴另一端和右侧板上部相连，转轴中部和分隔片上部相连，分隔片下部为活动端，相邻两活动端之间通过弹性的连接条相连，相邻两分隔片之间形成用于储存硅片的储存部；基板上设置有能使活动端展开的驱动结构，驱动结构包括第一气囊、第二气囊、输气管和第一气泵，第一气囊固定在分隔片上端，且分隔片上端的两侧均分布有第一气囊，第二气囊固定在分隔片下端，且分隔片下端的两侧均分布有第二气囊，第一气囊的容积小于第二气囊的容积，第一气囊和第二气囊均能与硅片相接触，输气管一端和第一气囊相连通，输气管另一端和第二气囊相连通，输气管中部通过连管和第一气泵相连通；基板上还设有限位结构，限位结构包括安装块、驱动电机、连接绳、弹簧和限位板，安装块固定在基板下部，弹簧一端和安装块相连，弹簧另一端和限位板相连，且限位板能与最外侧的分隔片相抵靠，驱动电机固定在安装块上，驱动电机的输出轴水平设置，连接绳一端和驱动电机的输出轴端部相连，连接绳另一端和限位板相连。

当需要提供硅片时，将储料件通过可拆卸结构固定在定位板上，开启第一气泵，通过输气管将空气输送到第一气囊和第二气囊中，通过第一气囊和第二气囊的变形驱动活动端展开，使分隔片展开形成弧形，且第一气囊和第二气囊将硅片夹住，通过动力机构带动转动轴转动，转动轴带动转盘转动，转盘带动定位板转动，定位板带动储料件转动到所需位置，将硅片从储料件中的储存部取出，由于对分隔片进行了展开，可方便将硅片取出，同时，也方便对硅片进行检查。

当分隔片收拢时，通过弹簧的弹力使限位板和最外侧的分隔片将抵靠；当分隔片展开时，控制驱动电机的输出轴转动，驱动电机的输出轴使连接绳变短，连接绳使限位板失效。

所述安装架上还设置推送机构，推送机构包括推杆电机和推块，推杆电机固定在安装架上，推杆电机的推杆倾斜向下，推块固定在推杆电机的推杆端部，推块能伸入到储存部中。

当需要将储料部中的硅片推送出时，控制推杆电机的推杆上下移动，推杆电机的推杆带动推块上下移动，推块将储存部中的硅片推送出。

所述动力机构包括步进电机、主动轮、从动轮和皮带，步进电机固定在安装架上，步进电机的输出轴水平设置，主动轮固定在步进电机的输出轴端部，从动轮固定在转动轴一端，皮带套设在主动轮与从动轮之间。

当需要使转动轴转动时，控制步进电机的输出轴转动，步进电机的输出轴带动主动轮转动，主动轮通过皮带带动从动轮转动，从动轮带动转动轴转动，从而可使转动轴转动。

作为另一种情况，所述动力机构包括步进电机和减速器，步进电机固定在安装架上，步进电机的输出轴水平设置，步进电机的输出轴和减速器的输入端相连，减速器的输出端和转动轴一端相连。

当需要使转动轴转动时，控制步进电机的输出轴转动，步进电机的输出轴带动减速器的输入端转动，减速器的输出端带动转动轴转动，从而可使转动轴转动。

所述可拆卸结构包括铁片和电磁铁，定位板上开设有定位槽，铁片设置在定位槽内，电磁铁固定在基板上，且电磁铁能与铁片相接触。

采用以上结构，将基板放入定位槽中，通过电磁铁和铁片相接触，从而将基板固定在定位板上。

所述取放装置包括取放吸盘、第二气泵、电磁阀和开关，取放吸盘通过弹性的绳子连接在机架上部，第二气泵固定在机架上部，第二气泵通过连接管和取放吸盘相连通，电磁阀设置在连接管上，取放吸盘上还固定有操作杆，开关固定在操作杆上，开关通过线路与电磁阀相连。

当需要对硅片进行取放时，通过操作杆带动取放吸盘上下移动，取放吸盘将储存部中的硅片取下，并将硅片放入到石英舟中，取放方便。

所述机架下部还固定有底板，底板上设置有能对石英舟进行冷却的冷却装置，冷却装置包括冷却箱、输送带和风机，冷却箱通过连接架固定在底座上，冷却箱一端具有输入口，冷却箱另一端具有输出口，冷却箱上部和排气管一端相连通，排气管另一端能与外界相连通，输送带设置在连接架上，且输送带从输入口穿入并从输出口穿出，风机通过连接杆固定在冷却箱内，风机位于输送带下方，风机的出风口朝上。

当需要对石英舟进行冷却时，通过输送带将石英舟输送到冷却箱中，通过风机对石英舟进行冷却，产生的热量从排气管排到外界，冷却效果好。

所述底板上还设置有辅助机构，辅助机构包括空压机、推送板和进气管，冷却箱下端开设有导流口，推送板通过弹性的连接片将导流口封闭住，且推送板与一能带动其上下移动的升降结构相连，空压机固定在底板上，进气管一端和空压机相连通，进气管另一端伸入到冷却箱内，且进气管另一端朝向推送板；升降结构包括第一气缸和真空吸盘，第一气缸竖直固定在底座上，第一气缸的活塞杆竖直向上，真空吸盘固定在第一气缸的活塞杆端部，且真空吸盘能与推送块相接触；冷却箱上部还固定有第二气缸，第二气缸的活塞杆竖直向下，第二气缸的活塞杆端部伸入到冷却箱内和升降板相连，升降板上开设有若干通气孔，升降板下端竖直设置有若干导热杆，导热杆位于输送带上方，且导热杆能与输送带相抵靠。

采用以上结构，控制第二气缸的活塞杆向下移动，第二气缸的活塞杆带动升降板向下移动，升降板带动导热杆向下移动，导热杆和石英舟接触，对其进行导热；通过真空吸盘将推送板吸住，控制第一气缸的活塞杆向下移动，第一气缸的活塞杆带动推送板向下移动，通过空压机将外界空气从进气管输送到导流口处，控制真空吸盘和推送板脱离，在连接片的弹力作用下，推送板将空气快速向上推送，重复上述步骤，可使冷却箱中的热量快速排出，辅助效果好。

作为另一种情况，所述底板上还设置有辅助机构，辅助机构包括输气泵、封闭板和进气管，进气管一端和冷却箱下部相连通，进气管另一端和输气泵相连通，封闭板设置在冷却箱内，封闭板上开设有通气槽，封闭板上还设置有能将通气槽封闭住的密封弹片，密封弹片一端和封闭板相连，密封弹片另一端与一能带动其来回移动的第一气缸相连，封闭板还与一能带动其上下升降的第二气缸相连。

采用以上结构，通过第一气缸的活塞杆带动密封弹片另一端移动，使密封弹片将通气槽封闭住，通过第二气缸带动封闭板向上移动，将冷却箱内的热量向上排出，重复上述步骤，可使冷却箱中的热量快速排出，辅助效果好；封闭板复位时，封闭板的通气槽为打开状态。

与现有技术相比，本金刚线太阳能电池片的制绒工艺及扩散工艺具有该优点：

1、本发明通过先用混合溶液对金刚线切割的硅片表面进行处理，使硅片表面形成多孔结构，从而增大硅片的反应活性，用多晶添加剂对硅片进行再腐蚀处理，使硅片表面形成凹凸不平的形貌结构，使其具有良好陷光效果，有效的降低了金刚线切割多晶硅片制绒后的反射率，多晶硅反射率低。

2、本发明通过采用混合溶液匹配多晶添加剂的配方，对硅片进行化学腐蚀的方式，来增大硅片表面的反应的氢离子活性，且不会在硅片表面形成过多的复合中心，使最终所得多晶太阳电池的短路电流会随着反射率的下降而上升，同时保证电池的开路电压不会下降，从而可有效提高金刚线切割硅片制成的多晶太阳电池成品转换效率提上0.2％以上，主要是短路电流提升100ma以上，电池转换率高。

3、本发明所用的制绒方法不需要在传统生产线的基础上增加额外的化学药品及特种气体的使用种类，也不会增加外围污水及废气处理的负担，环境污染小。

4、本发明所用的扩散工艺降低了扩散表面浓度，减少了扩散时的符合速率和复合中心，降低了暗电流的影响，进一步提升了短路电流和降低了串联电阻，提升了填充因子，降低了组件的封装损耗率。

附图说明

图1是装卸片系统的立体结构示意图。

图2是装卸片系统中升降机构的平面结构示意图。

图3是装卸片系统中储料件的立体结构示意图。

图4是装卸片系统中储料件的平面结构示意图。

图5是装卸片系统中动力机构的平面结构示意图。

图6是装卸片系统中动力机构另一实施例的平面结构示意图。

图7是装卸片系统中取放装置的平面结构示意图。

图8是装卸片系统中辅助机构的平面结构示意图。

图9是装卸片系统中辅助机构另一实施例的平面结构示意图。

图中，1、机架；2、安装板；3、放置板；4、转动轴；5、安装架；6、定位板；6a、定位槽；7、铁片；8、转盘；9、推杆电机；11、推块；12、排气管；13、输送带；14、连接架；15、底板；16、冷却箱；16a、导流口；17、螺杆；18、手轮；19、滑块；21、导轨；22、齿条；23、伺服电机；24、齿轮；25、支架；26、基板；27、左侧板；28、右侧板；29、转轴；31、限位板；32、弹簧；33、连接绳；34、安装块；35、驱动电机；36、连管；37、第一气泵；38、第一气囊；39、输气管；41、分隔片；42、第二气囊；43、步进电机；44、皮带；45、从动轮；46、主动轮；47、减速器；48、开关；49、操作杆；51、电磁阀；52、连接管；53、第二气泵；54、绳子；55、取放吸盘；56、空压机；57、进气管；58、第二气缸；59、升降板；61、导热杆；62、风机；63、连接片；64、推送板；65、第一气缸；66、真空吸盘；67、输气泵；68、封闭板；68a、通气槽；69、密封弹片。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本金刚线太阳能电池片的制绒工艺，包括如下步骤：

a、制绒：将硅片浸入硝酸、氢氟酸和水的混合溶液中，加入多晶添加剂，对硅片进行酸制绒；

b、超纯水清洗硅片表面：采用超纯水对硅片表面进行清洗，以去除硅片表面的酸；

c、碱洗：将硅片浸入碱液中进行清洗，以去除硅片表面的多孔硅，同时中和硅片表面残留的酸；

d、超纯水清洗硅片表面：采用超纯水对硅片表面进行清洗，以去除硅片表面残留的碱；

e、氢氟酸和盐酸的混合酸溶液清洗：将硅片浸入氢氟酸和盐酸的混合酸溶液中进行清洗，以去除硅片表面多余的碱，同时清除金属离子；

f、超纯水清洗并烘干：采用超纯水对硅片表面进行清洗后，将硅片进行烘干。

步骤a中的氢氟酸与硝酸的体积比例为1：4-4.5，氢氟酸的浓度为49-50％，硝酸的浓度为69％；制绒温度为9-11℃，制绒时间为2-3min；在本实施例中，步骤a中的氢氟酸与硝酸的体积比例为1：4.2，氢氟酸的浓度为49％，硝酸的浓度为69％；制绒温度为10℃，制绒时间为2min；

步骤a中的多晶添加剂的成分及比例如下：缓蚀剂4-7％、高效清洗剂2-4％、高分子扩散剂12-16％、稳定剂2-4％、表面催化剂6-8％、非极性表面活性剂15-20％、其余为蒸馏水；缓蚀剂、高效清洗剂、高分子扩散剂、稳定剂、表面催化剂和非极性表面活性剂均采用市场上可以买到的现有产品，蒸馏水可以采用市场上可以买到的等离子蒸馏水。

根据实际情况，也可以采用该种方案，步骤a中的多晶添加剂成分及比例如下：缓蚀剂5％、高效清洗剂3％、高分子扩散剂14％、稳定剂3％、表面催化剂5％、非极性表面活性剂17％、蒸馏水53％。

步骤b和d中的清洗温度为20-40℃，清洗时间为0.5-1min；在本实施例中，步骤b和d中的清洗温度为30℃，清洗时间为0.5min。

步骤c中的碱液为氢氧化钠，氢氧化钠的浓度为48％，清洗温度为25-30℃,清洗时间为0.5-1min；在本实施例中，步骤c中的碱液为氢氧化钠，氢氧化钠的浓度为48％，清洗温度为28℃,清洗时间为0.5min。

步骤e中的氢氟酸的浓度为49-50％，盐酸的浓度为36-39％，清洗时间为2-3min，清洗温度为25-30℃；在本实施例中，步骤e中的氢氟酸的浓度为49％，盐酸的浓度为37％，清洗时间为2min，清洗温度为28℃。

步骤f中的清洗温度为20-25℃，清洗时间为0.5-1min,烘干温度为60-75℃，烘干时间为0.5-1min；在本实施例中，步骤f中的清洗温度为22℃，清洗时间为0.5min,烘干温度为65℃，烘干时间为0.5min。

本金刚线太阳能电池片的扩散工艺，包括如下步骤：

a、低温沉积：通过装卸片系统将制绒好的硅片装入石英舟中，将石英舟置入普通的扩散炉中，扩散炉中温度在750-780℃保持8-12min，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为66：1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：36；在本实施例中，通过装卸片系统将制绒好的硅片装入石英舟中，将石英舟置入普通的扩散炉中，扩散炉中温度在760℃保持9min，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为66：1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：36；

b、变温沉积：将扩散炉内的温度在15-17min内提升至810-83o℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为69：1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：40；在本实施例中，将扩散炉内的温度在16min内提升至820℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为69：1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：40；

c、高温沉积：将扩散炉内的温度在825-845℃进行6-10min的保温，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为64：1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：32；在本实施例中，将扩散炉内的温度在830℃进行8min的保温，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气和小氮的混合气体，大氮与氧气体积比为64：1，小氮和大氮与氧气两者混合气体的体积比为1：32；

d、升温：在5-7min内将扩散炉内的温度升至845-855℃，升温过程中向扩散炉内通入大氮；在本实施例中，在6min内将扩散炉内的温度升至850℃，升温过程中向扩散炉内通入大氮；

e、高温推结：待扩散炉内的温度在855℃时稳定后，在11-14min内向扩散炉内通入大氮和氧气的混合气体，氧气占上述混合气体体积的43％；在本实施例中，待扩散炉内的温度在855℃时稳定后，在12min内向扩散炉内通入大氮和氧气的混合气体，氧气占上述混合气体体积的43％；

f、冷却：在14-16min内将扩散炉内的温度降至770℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气的混合气体，氧气占上述混合气体体积的35-38％；在本实施例中，在15min内将扩散炉内的温度降至770℃，在该时间范围内向扩散炉内通入大氮、氧气的混合气体，氧气占上述混合气体体积的36％；

g、取料：通过装卸片系统将石英舟中扩散好的硅片取出，并进行存放。

扩散炉内的气体流量恒定。

扩散炉内的气体通入流量为6.8l/min-8.8l/min。

小氮流量为1.1l/min-1.5l/min，氧气的流量为0.36l/min-0.56l/min，大氮的流量为6.3l/min-6.5l/min。

步骤a中的小氮流量为1.1l/min，氧气的流量为0.4l/min，大氮的流量为6.5l/min。

步骤b中的小氮流量为1.2l/min，氧气的流量为0.36l/min，所述大氮的流量为6.4l/min。

步骤c中的小氮流量为1.4l/min，氧气的流量为0.36l/min，所述大氮的流量为6.4l/min。

硅片的方块电阻为85-95ω/□；在本实施例中，硅片的方块电阻为89ω/□。

下表为列出了本发明实施例的太阳能电池片与常规太阳能电池片的电性能数据：

由上面实施例得出，本发明采用一种金刚线切割的多晶硅的制绒工艺和扩散工艺共同作用下使得金刚线电池硅片在制绒后具有更低的反射率，得到了更高的短路电流且有效避免了开路电压的下降，同时还避免了由于扩散方阻提升而导致的串联电阻上升，其太阳能电池片平均转换效率高于常规太阳能电池片0.2％以上，主要是短路电流提升100ma以上，并且在封装组件时能降低由于短波吸收损失而导致的封装损耗。相比于传统多晶金刚线制绒工艺和一次恒温沉积工艺具有：环境污染小；金刚线切割多晶硅反射率更低；电池转换率更高；串联电阻更低、填充因子更高，组件封装损耗更小等优点。

如图1-图9所示，步骤a和g中的装卸片系统包括机架1，机架1中部设置有安装板2，安装板2与一能带动其上下移动的升降机构相连，安装板2上固定有能使石英舟倾斜放置的放置板3，在本实施例中，安装板2上通过螺栓连接的方式固定有放置板3；机架1上部依次设置有供料装置和取放装置。

升降机构包括支架25、导轨21、滑块19、齿条22、齿轮24和伺服电机23，支架25固定在机架1中部，在本实施例中，支架25通过焊接的方式固定在机架1中部；导轨21竖直固定在支架25上，在本实施例中，导轨21通过螺栓连接的方式固定在支架25上；滑块19设置在导轨21上，滑块19上螺纹连接有螺杆17，螺杆17一端能与导轨21相抵靠，螺杆17另一端和手轮18相连，齿条22竖直固定在支架25上，在本实施例中，齿条22通过螺栓连接的方式固定在支架25上；伺服电机23固定在滑块19上，伺服电机23的输出轴水平设置，齿轮24固定在伺服电机23的输出轴端部，且齿轮24与齿条22相啮合，安装板2固定在滑块19上；导轨21上还具有刻度线。

供料装置包括安装架5、转动轴4和转盘8，安装架5固定在机架1上部，在本实施例中，安装架5通过焊接的方式固定在机架1上部；转动轴4水平设置在安装架5上，转动轴4一端与一能带动其转动的动力机构相连，转动轴4另一端和转盘8相连，转盘8上固定有若干定位板6，在本实施例中，定位板6的数量为三块；定位板6上通过可拆卸结构设置有用于储存硅片的储料件，储料件包括基板26、左侧板27和右侧板28，左侧板27固定在基板26上，右侧板28通过连杆固定在左侧板27上，左侧板27与右侧板28之间水平设置有若干转轴29，在本实施例中，转轴29的数量为十个；转轴29一端和左侧板27上部相连，转轴29另一端和右侧板28上部相连，转轴29中部和分隔片41上部相连，分隔片41下部为活动端，相邻两活动端之间通过弹性的连接条相连，相邻两分隔片41之间形成用于储存硅片的储存部；基板26上设置有能使活动端展开的驱动结构，驱动结构包括第一气囊38、第二气囊42、输气管39和第一气泵37，第一气囊38固定在分隔片41上端，且分隔片41上端的两侧均分布有第一气囊38，第二气囊42固定在分隔片41下端，且分隔片41下端的两侧均分布有第二气囊42，第一气囊38的容积小于第二气囊42的容积，第一气囊38和第二气囊42均能与硅片相接触，输气管39一端和第一气囊38相连通，输气管39另一端和第二气囊42相连通，输气管39中部通过连管36和第一气泵37相连通；基板26上还设有限位结构，限位结构包括安装块34、驱动电机35、连接绳33、弹簧32和限位板31，安装块34固定在基板26下部，在本实施例中，安装块34通过螺栓连接的方式固定在基板26下部；弹簧32一端和安装块34相连，弹簧32另一端和限位板31相连，且限位板31能与最外侧的分隔片41相抵靠，驱动电机35固定在安装块34上，驱动电机35的输出轴水平设置，连接绳33一端和驱动电机35的输出轴端部相连，连接绳33另一端和限位板31相连；采用该结构，当分隔片41收拢时，通过弹簧32的弹力使限位板31和最外侧的分隔片41将抵靠；当分隔片41展开时，控制驱动电机35的输出轴使连接绳33变短，连接绳33使限位板31失效。

安装架5上还设置推送机构，推送机构包括推杆电机9和推块11，推杆电机9固定在安装架5上，在本实施例中，推杆电机9通过螺栓连接的方式固定在安装架5上；推杆电机9的推杆倾斜向下，推块11固定在推杆电机9的推杆端部，推块11能伸入到储存部中。

动力机构包括步进电机43、主动轮46、从动轮45和皮带44，步进电机43固定在安装架5上，步进电机43的输出轴水平设置，主动轮46固定在步进电机43的输出轴端部，从动轮45固定在转动轴4一端，皮带44套设在主动轮46与从动轮45之间。

当然，根据实际情况，也可以采用该种方案，动力机构包括步进电机43和减速器47，步进电机43固定在安装架5上，步进电机43的输出轴水平设置，步进电机43的输出轴和减速器47的输入端相连，减速器47的输出端和转动轴4一端相连；采用该结构，当需要使转动轴4转动时，控制步进电机43的输出轴转动，步进电机43的输出轴带动减速器47的输入端转动，减速器47的输出端带动转动轴4转动，从而可使转动轴4转动。

可拆卸结构包括铁片7和电磁铁，定位板6上开设有定位槽6a，铁片7设置在定位槽6a内，电磁铁固定在基板26上，且电磁铁能与铁片7相接触。

取放装置包括取放吸盘55、第二气泵53、电磁阀51和开关48，取放吸盘55通过弹性的绳子54连接在机架1上部，第二气泵53固定在机架1上部，第二气泵53通过连接管52和取放吸盘55相连通，电磁阀51设置在连接管52上，取放吸盘55上还固定有操作杆49，开关48固定在操作杆49上，开关48通过线路与电磁阀51相连，在本实施例中，开关48与电磁阀51相连的技术为现有。

机架1下部还固定有底板15，底板15上设置有能对石英舟进行冷却的冷却装置，冷却装置包括冷却箱16、输送带13和风机62，冷却箱16通过连接架14固定在底座上，在本实施例中，连接架14固定在底座上，冷却箱16固定在连接架14上；冷却箱16一端具有输入口，冷却箱16另一端具有输出口，冷却箱16上部和排气管12一端相连通，排气管12另一端能与外界相连通，输送带13设置在连接架14上，且输送带13从输入口穿入并从输出口穿出，风机62通过连接杆固定在冷却箱16内，风机62位于输送带13下方，风机62的出风口朝上。

底板15上还设置有辅助机构，辅助机构包括空压机56、推送板64和进气管57，冷却箱16下端开设有导流口16a，推送板64通过弹性的连接片63将导流口16a封闭住，且推送板64与一能带动其上下移动的升降结构相连，空压机56固定在底板15上，进气管57一端和空压机56相连通，进气管57另一端伸入到冷却箱16内，且进气管57另一端朝向推送板64；升降结构包括第一气缸65和真空吸盘66，第一气缸65竖直固定在底座上，第一气缸65的活塞杆竖直向上，真空吸盘66固定在第一气缸65的活塞杆端部，且真空吸盘66能与推送块相接触；冷却箱16上部还固定有第二气缸58，第二气缸58的活塞杆竖直向下，第二气缸58的活塞杆端部伸入到冷却箱16内和升降板59相连，升降板59上开设有若干通气孔，在本实施例中，通气孔的数量为三十个；升降板59下端竖直设置有若干导热杆61，在本实施例中，导热杆61的数量为五十个；导热杆61位于输送带13上方，且导热杆61能与输送带13相抵靠。

当然，根据实际情况，也可以采用该种方案，底板15上还设置有辅助机构，辅助机构包括输气泵67、封闭板68和进气管57，进气管57一端和冷却箱16下部相连通，进气管57另一端和输气泵67相连通，封闭板68设置在冷却箱16内，封闭板68上开设有通气槽68a，封闭板68上还设置有能将通气槽68a封闭住的密封弹片69，在本实施例中，密封弹片69采用市场上可以买到的现有产品；密封弹片69一端和封闭板68相连，密封弹片69另一端与一能带动其来回移动的第一气缸65相连，在本实施例中，第一气缸65固定在封闭板68上，第一气缸65的活塞杆端部和密封弹片69另一端相连；封闭板68还与一能带动其上下升降的第二气缸58相连，在本实施例中，第二气缸58固定在冷却箱16上部，第二气缸58的活塞杆竖直向下，第二气缸58的活塞杆端部伸入到冷却箱16内和封闭板68相连；采用该结构，通过第一气缸65的活塞杆带动密封弹片69另一端移动，使密封弹片69将通气槽68a封闭住，通过第二气缸58带动封闭板68向上移动，将冷却箱16内的热量向上排出，重复上述步骤，可使冷却箱16中的热量快速排出，辅助效果好；封闭板68复位时，封闭板68的通气槽68a为打开状态。

装卸片系统的工作原理如下：将石英舟倾斜放在放置板3上，控制伺服电机23的输出轴带动齿轮24转动，齿轮24与齿条22逐渐啮合使滑块19沿着导轨21上下移动，滑块19带动安装板2上下移动，安装板2带动放置板3上下移动，使其移动到所需位置，转动螺杆17将滑块19固定在导轨21上；将基板26放入定位槽6a中，通过电磁铁和铁片7相接触，将基板26固定在定位板6上，开启第一气泵37，通过输气管39将空气输送到第一气囊38和第二气囊42中，第一气囊38和第二气囊42的变形驱动活动端展开，使分隔片41展开形成弧形，且第一气囊38和第二气囊42将硅片夹住，控制步进电机43的输出轴带动主动轮46转动，主动轮46通过皮带44带动从动轮45转动，从动轮45带动转动轴4转动，转动轴4带动转盘8转动，转盘8带动定位板6转动，定位板6带动基板26转动到所需位置，控制推杆电机9的推杆带动推块11上下移动，推块11将储存部中的硅片推送出，通过操作杆49带动取放吸盘55上下移动，取放吸盘55将储存部中的硅片取下，并将硅片放入到石英舟中；

通过输送带13将石英舟输送到冷却箱16中，通过风机62对石英舟进行冷却，产生的热量从排气管12排到外界，控制第二气缸58的活塞杆带动升降板59向下移动，升降板59带动导热杆61向下移动，导热杆61和石英舟接触，对其进行导热，通过真空吸盘66将推送板64吸住，控制第一气缸65的活塞杆带动推送板64向下移动，通过空压机56将外界空气从进气管57输送到导流口16a处，控制真空吸盘66和推送板64脱离，在连接片63的弹力作用下，推送板64将空气快速向上推送，重复上述步骤，可使冷却箱16中的热量快速排出。