利用硅棒头尾料制备硅片的方法及应用与流程

本发明涉及太阳能电池用硅片加工技术领域，尤其涉及一种利用硅棒头尾料制备硅片的方法及应用。

背景技术：

现有单晶硅棒利用率较低，切割下来的头尾料和边皮料比例大于40%，其中头尾料占比约7%，严重影响了单晶硅片的制造成本。在正常拉晶和收尾情况下，单晶硅棒头尾料的电性能参数和等径部分晶棒的电性能基本保持一致，例如掺镓单晶硅棒的电阻率均在0.3-1.5ω·cm范围内，少子寿命均≥30us。目前单晶硅棒头尾料的处理方法，基本是回炉替代原生料继续拉晶，未用作硅片加工使用，严重影响了单晶硅棒的利用率。针对硅棒头尾直径不能达到目标直径的部分，切除部分会更多，加剧了能源消耗。但目前还没有针对硅棒头尾料切割硅片的工艺方法和流程。

技术实现要素：

发明目的：本发明提出一种利用硅棒头尾料制备硅片的方法，能够提高单晶硅棒的利用率。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

利用硅棒头尾料制备硅片的方法，用于制备单晶硅片，所述硅棒头尾料为硅棒截断后产生的头部硅料和尾部硅料，所述硅棒头尾料包括：圆形底部和位于圆形底部上的凸起部；所述方法包括如下步骤：

利用硅棒头尾料制备硅片的方法，用于制备常规单晶硅片，所述硅棒头尾料为硅棒截断后产生的头部硅料和尾部硅料，所述硅棒头尾料包括：圆形底部和位于圆形底部上的凸起部；其特征在于，包括如下步骤：

（s1）开方：沿位于硅棒头尾料凸起部的弧面对硅棒头尾料进行开方，得头尾料小块；

（s2）截断：对头尾料小块进行截断，去除不满足硅片边长尺寸的凸起部，得长方体硅块；

（s3）切片：沿长方体硅块的厚度方向进行切片，得单晶硅片。

优选的，步骤（s1）中，所述头尾料小块具有位于底部的底面、位于顶部的弧面和位于底面和弧面之间的四个侧面。

进一步优选的，步骤（s1）中，所述底面的尺寸同所述单晶硅片的尺寸一致。

优选的，步骤（s2）中，对头尾料小块进行截断之后还包括对长方体硅块进行磨面，目的是降低硅棒表面粗糙度以获得较为精准的硅片尺寸。

进一步优选的，步骤（s2）中，对头尾料小块进行磨面之后还包括对长方体硅块进行倒角或滚圆，目的是将硅棒的四个锐利边角修整成三角形倒角或圆弧倒角。

进一步优选的，步骤（s2）中，所述长方体硅块的厚度为30～60mm。

优选的，步骤（s3）中，将长方体硅块粘贴在基板上，采用切片机沿长方体硅块的厚度方向进行切片。

优选的，所述单晶硅片为方形硅片或长条形硅片。

进一步优选的，所述方形硅片的边长为158～230mm。

更优选的，所述方形硅片的边长为158.75mm、166mm、182mm、200mm、210mm、220mm或230mm。

进一步优选的，所述长条形硅片的长边与短边的边长比例小于等于10:1。

更优选的，所述长条形硅片的长边边长为158～230mm，所述长条形硅片的短边边长为长边边长的二等分、三等分、四等分、五等分或六等分。

更优选的，所述长条形硅片的长边边长为158.75mm、166mm、182mm、200mm、210mm、220mm或230mm。

本发明还提供了一种太阳能电池，其利用上述硅棒头尾料所制备的单晶硅片所制成。

本发明还提供了一种太阳能电池组件，其利用上述硅棒头尾料所制备的单晶硅片制备的太阳能电池所制成。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种单晶硅片的制备方法，利用对单晶硅棒的头尾料进行切割而制得，将原有硅棒的利用率提高了将近2%。

本发明通过回收再利用单晶硅棒切割下来的头尾料，提高单晶硅棒的利用率的同时，减少了硅棒头尾料重新回炉而带来的二次消耗，大大节省了硅片制造成本。

本发明在目前硅片尺寸要求越来越大，头尾料的占比增加的背景下，提升了硅片的产出率。

本发明实现了硅棒头尾料到硅片的流水线设计，可集成各工序的设备来实现规模化生产，也可离线式生产。

附图说明

图1是现有硅棒头料的结构示意图；

图2是现有硅棒尾料的结构示意图；

图3是本发明提供的硅棒头尾料切割硅片的流程图；

图4是本发明提供的硅棒头尾料切割方形硅片的结构示意图；

图5是本发明提供的硅棒头尾料切割长条形硅片的结构示意图；

图6是本发明提供的硅棒头尾料切割硅片的另一流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1和图2所示，单晶硅棒切割下来的头尾料，均包括：圆形底部1，位于圆形底部1上的凸起部2；圆形底部1为硅棒切割时产生的头尾两个圆形底面，凸起部2为硅棒拉晶过程中产生的头尾两个闭合弧面。

单晶硅棒头尾料中可用于加工硅片的长度约为30～60mm，可以根据实际需要的硅片尺寸进行调节，可以产出方形硅片或者长条形硅片。

如图3、图4和图5所示，本发明提供了一种利用硅棒头尾料制备硅片的方法，具体包括如下步骤：（s1）开方：沿位于硅棒头尾料凸起部2的弧面对硅棒头尾料进行开方，得头尾料小块3；（s2）截断：对头尾料小块3进行截断，去除凸起部2中不满足硅片边长尺寸的部分，得长方体硅块4；（s3）切片：沿长方体硅块4的厚度方向进行切片，得单晶硅片5。

本发明通过回收再利用单晶硅棒切割下来的头尾料，如单晶硅棒的直径为295mm时，硅棒主体可切割成尺寸为210mm的方形硅片，其头尾料的直径在223～295mm之间，该头尾料可用于加工硅片的硅块长度约为30～60mm，如图4，可以将硅块切割成不同规格的方形硅片；如图5，还可以将硅块切割成不同规格的长条形硅片。其中方形硅片的边长可以为158.75mm、166mm、182mm或200mm。其中长条形硅片的长边边长可以为158.75mm、166mm、182mm或200mm，短边边长为长边边长的二等分、三等分、四等分、五等分或六等分。

如图4所示，本发明还提供了一种利用硅棒头尾料制备硅片的方法，具体包括如下步骤：（1）开方：沿位于硅棒头尾料凸起部2的弧面对硅棒头尾料进行开方，得头尾料小块3；（2）截断：对头尾料小块3进行截断，去除凸起部2中不满足硅片边长尺寸的部分，得长方体硅块4；（3）磨面：对长方体硅块4进行磨面，降低表面粗糙度并获得较为精确的硅块尺寸；（4）倒角或滚圆:对长方体硅块4进行倒角或滚圆，将四个税利边角修整成三角形倒角或弧形倒角；（5）切片：沿长方体硅块4的厚度方向进行切片，得单晶硅片5。

实施例1

（1）开方：取直径295mm的单晶硅棒切割下来的头尾料，沿位于硅棒头尾料凸起部2的弧面对硅棒头尾料进行开方，得头尾料小块3；

其中，头尾料小块3具有位于底部的底面31、位于顶部的弧面32和位于底面31和弧面32之间的四个侧面33；

其中，底面31的尺寸同最终获得的单晶硅片5的尺寸一致。

（2）截断：对头尾料小块3进行截断，去除凸起部2中不满足硅片边长尺寸的部分，得长方体硅块4；

其中，长方体硅块4的厚度为30～60mm。本实施例中所获得的长方体硅块4的厚度为30mm。

（3）磨面：对长方体硅块4进行磨面，降低表面粗糙度至ra≤0.5，获得较为精确的硅块尺寸。

（4）倒角或滚圆:对长方体硅块4进行倒角或滚圆，将四个税利边角修整成三角形倒角或弧形倒角。

（5）切片：将长方体硅块4粘贴在基板上，采用切片机沿长方体硅块4的厚度方向进行切片，得单晶硅片5；

其中，这里的基板可以是塑料板、钢板或其他材质的板材；在本实施例中，基板为塑料板；

其中，单晶硅片5为方形硅片，该方形硅片的边长根据硅棒头尾料的实际尺寸变化，边长可以为158.75mm、166mm、182mm或200mm。本实施例中所制备的单晶硅片5的尺寸为166mm*166mm。

实施例2

（1）开方：取直径295mm的单晶硅棒切割下来的头尾料，沿位于硅棒头尾料凸起部2的弧面对硅棒头尾料进行开方，得头尾料小块3；

其中，头尾料小块3具有位于底部的底面31、位于顶部的弧面32和位于底面31和弧面32之间的四个侧面33；

其中，底面31的尺寸同最终获得的单晶硅片5的尺寸一致。

（2）截断：对头尾料小块3进行截断，去除凸起部2中不满足硅片边长尺寸的部分，得长方体硅块4；

其中，长方体硅块4的厚度为30～60mm。本实施例中所获得的长方体硅块4的厚度为60mm。

（3）磨面：对长方体硅块4进行磨面，降低表面粗糙度至ra≤0.5，获得较为精确的硅块尺寸。

（4）倒角或滚圆:对长方体硅块4进行倒角或滚圆，将四个税利边角修整成三角形倒角或弧形倒角。

（5）切片：将长方体硅块4粘贴在基板上，采用切片机沿长方体硅块4的厚度方向进行切片，得单晶硅片5；

其中，这里的基板可以是塑料板、钢板或其他材质的板材；在本实施例中，基板为塑料板；

其中，单晶硅片5为长条形硅片，该长条形硅片的长边边长根据硅棒头尾料的实际尺寸变化，长边边长可以为158.75mm、166mm、182mm或200mm，短边边长为长边边长的二等分、三等分、四等分、五等分或六等分。本实施例中所制备的单晶硅片5的尺寸为182mm*91mm。

实施例3

一种太阳能电池，采用实施例1-2中任一实施例所制得的单晶硅片而制成。

实施例4

一种太阳能电池组件，采用实施例1-2中任一实施例所制得的单晶硅片，采用实施例3所制得的太阳能电池而制成。