专利名称：用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切割方法
技术领域：
本发明涉及一种用于聚光光伏系统中的光伏电池晶片的切片方 法，其中所述聚光光伏系统的聚光系统形成的光斑为圆形。
背景技术：
作为一种前景广阔的再生能源，太阳能的利用一直受到人们的关 注，其在整个能源产业上的重要性也日益增加。近来，对于典型的太阳
能利用装置光伏系统，提出了一种重要的改进，即，在光伏系统上附 加由作为聚光元件例如菲涅耳透镜组成的聚光系统。这种改进后的系统 通常称为聚光光伏系统。
相对于没有聚光系统的情况，聚光光伏系统可以明显节约光伏电 池晶片的使用。例如，如果聚光系统有10倍左右的聚光效率，则接受 同样照射面积的光线所需要的光伏晶片的面积可大约减小10倍。由于 光伏晶片的材料价格在近年来显著上涨，相对于较为廉价的聚光系统， 加入聚光系统而减小对光伏晶片的使用具有显著的经济价值。
而当前，对于聚光光伏系统，其光伏晶片的切片方法如图1所 示，即采用简单的正交切片方式。假设正方形聚光光伏晶片单元(简称
晶片单元)10的边长为a，则在待切割的光伏晶片100上划定出正交的
方块阵列，使用简单的机械切割技术，将所述阵列切割下来，然后，每 个晶片单元可以分别与一个起会聚太阳光作用的光学器件(例如菲涅尔
透镜)相组合，形成聚光光伏单元。由多个聚光光伏单元封装成一个箱 装的整体通常称为聚光光伏组件，其中的光伏晶片单元可采用串联或并 联的方式连接以达到所需的光伏输出电流和电压。
对于高倍聚光光伏系统来说，如果不采用二级均光设计，其会聚光斑的形状通常为圆形或近似圆形，这样晶片单元就出现了面积利用率上的问题。
如图2所示，当聚光系统的对应某个晶片单元10的聚光单元20
的光斑直径为a时，晶片单元只有在光斑部分21才能接受被会聚后的
强光的照射，而在内切圆与正方形之间的区域所能接受的光能相对来说要少几十到几百倍。所以，在聚光光伏系统里光能的利用主要取决于光斑所在的区域。
因而，在采用传统的切片方式时，假设待切割的晶片被切割成正
方形晶片单元阵列的切片效率为100% (当待切割的晶片较大，而晶片单元相对较小时)；那么由于一个晶片单元10内的强光接受面积即光斑部分21与晶片单元总面积的比为兀(a/2)7a2^78.54% (1)，因此，对于聚光系统的利用，采用传统的正方形正交阵列的切片方式，一块待切割的晶片最终所能达到的强光利用效率，为100%*78.54% =78. 54%。
考虑到光伏晶片的成本在整个聚光光伏系统成本占有的比例较大，现有技术的切片方法最终得到的面积利用效率较低，对于聚光光伏系统应用来说，需要一种更有效率的切片方式，以便更充分地利用晶片，从而有效降低聚光光伏系统的成本。
发明内容
鉴于上述背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷和问题的至少一个方面。
本发明目的之一在于提供一种用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法，其中该聚光光伏系统包括形成圆形光斑的聚光系统，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上划定特定形状的晶片单元的阵列；切割所述光伏晶片而形成特定形状的晶片单元；其中，所述阵列布置使其中的任一晶片单元被总计六个相邻的晶片单元包围并与所述六个相邻的晶片单元相接。
优选地，所述特定形状为圆形或等边六角形。
优选地，对于所述任一晶片单元，所述与其相邻的六 晶片单元分别在第一方向的两侧、第二方向的两侧和第三方向的两侧与其相接，所
述第一方向、第二方向和第三方向相互之间的夹角为60度。
优选地，在切割所述光伏晶片而形成特定形状的晶片单元的步骤中，使用激光切割技术、等离子蚀刻技术或化学蚀刻技术。
根据本发明的一个方面，其提供一种用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法，其中该聚光光伏系统包括形成圆形光斑的聚光系统，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上划定特定形状的晶片单元的阵列；所述阵列由沿第一方向上延伸的多个行组成，所述多个行包括在与第一方向垂直的第二方向上排列的奇数行和偶数行，并且任一行中的
晶片单元与行内的相邻晶片单元相接；切割所述光伏晶片而形成特定形状的晶片单元；其中，所述特定形状为圆形或等边六角形，所述偶数行与所述奇数行在第一方向上错开特定距离，所述特定距离为所述圆形的半径或V^/2倍所述等边六角形的边长，从而使相邻的偶数行和奇数行相接。
根据本发明所采用的光伏晶片的切片方法，至少其中的一个方面可以达到如下有益效果
对于聚光光斑为圆形的聚光光伏系统的应用，可实现更高的强光利
用效率；或者换句话说，同样一块待切割晶片能提供更多的有效的晶片单元。
本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中
图1示出现有技术光伏晶片的切片方式的示意图2示出现有技术中一个晶片单元被与其相应的聚光元件照射的示意图3示出本发明一实施例的切片方式的示意图；图4示出根据图3所示实施例切片得到的六角形晶片单元被与其相应的聚光元件照射的示意图5示出本发明另一实施例的切片方式的示意图；图6示出根据图5所示实施例切片得到的圆形晶片单元被与其相应
的聚光元件照射的示意图；。
具体实施例方式
以下是根据特定的具体实例说明本发明的具体实施方式
，熟悉本领域的技术人员可由以下实施例中所揭示的内容轻易地了解本发明的构造，优点与功效。
参考图3，根据本发明一实施例的对用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法，其中该聚光光伏系统包括形成圆形光斑的聚光系统，所
述切片方法包括在待切片的光伏晶片100上划定特定形状的晶片单元60的阵列；切割所述光伏晶片100而形成特定形状的晶片单元60;其
中，所述阵列布置使其中的任一晶片单元被总计六个相邻的晶片单元包围并与所述六个相邻的晶片单元相接。
具体地说，所述特定形状为等边六角形，每个晶片单元的六个边分别与相邻的六个晶片单元的一个边相接。
并且，对于所述任一晶片单元60，所述与其相邻的六个晶片单元61、 62、 63、 64、 65、 66分别在第一方向的两侧、第二方向的两侧和第三方向的两侧与其相接，三个方向相互之间的夹角为60度。其中，如图3所示，所述第一方向Sl由61、 64的中心连线确定，第二方向S2由62、 65的中心连线确定，第三方向S3由63、 66的中心连线确定。
同时，在切割所述光伏晶片而形成特定形状的晶片单元的步骤中，使用激光切割技术、等离子蚀刻技术或化学蚀刻技术，上述技术在半导体制造领域内已广泛应用，而对光伏晶片的切割上述技术同样适用。
为了与现有技术进行比较，晶片单元60-66等均为边长为a/VI的等边六角形。
在描述了本发明一实施例的切片方法后，下面参照图4推导出该实施例的切片方式所能实现的强光利用效率。
如图4所示，在采用与现有技术聚光光伏系统相同的聚光系统时，晶片单元60的内切圆的直径为a。当聚光系统的聚光元件20与图1所示的布置相同时，其形成的光斑部分21亦与图1相同。因此，对于一个晶片单元60，其强光利用效率为
;r x
1《2
一 x 6 x2
6
90,69% (2)
因而，在采用上述实施例的切片方式时，假设待切割的晶片10被切割成等边六角形晶片单元阵列的切片效率为100% (当待切割的晶片较大，而晶片单元相对较小时) 一块待切割的晶片10最终所能达到的强光利用效率为100%*90. 69%=90. 69%。
因此，与现有技术的正交切片方式相比，上述实施例的切片方式最终的强光利用效率更高，为现有技术的大约1. 154倍，这意味着，同样的一块待切割的晶片100，采用上述的特定六角形阵列切片，可以被更充分地利用。
或者，以另一种方式来看，对于一块面积为N a2的待切割晶片，如果要切割成现有技术的边长为a的正方形晶片单元，其面积为a2，则大致可切割成N块；而如果切割成上述实施例的等边六角形晶片单元，
其面积为丄x6x各f^2，则大致可切割成2N/V^"1. 154 N块。这也与
2 力
V2乂
上述的强光利用效率的计算相一致。
因此，上述实施例中的对用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法可以更充分的利用待切割的光伏晶片，其切割效率大约为现有技术的L154倍，从而可以降低价格较为昂贵的用于聚光光伏系统里的光伏晶片的材料成本。
参考图5，下面描述根据本发明另一实施例的对用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法，其中该聚光光伏系统包括形成圆形光斑的聚光系统，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片IOO上划定特定形状的晶片单元80的阵列；切割所述光伏晶片100而形成特定形状的晶片
单元80;其中，所述阵列布置使其中的任一晶片单元被总计六个相邻
的晶片单元包围并与所述六个相邻的晶片单元相接。具体地说，所述特定形状为圆形。
并且，对于所述任一晶片单元80，所述与其相邻的六个晶片单元
81、 82、 83、 84、 85、 86分别在第一方向的两侧、第二方向的两侧和 第三方向的两侧与其相接，三个方向相互之间的夹角为60度。其中， 如图5所示，所述第一方向Sl由81、 84的中心连线确定，第二方向 S2由82、 85的中心连线确定，第三方向S3由83、 86的中心连线确 定。
为了与现有技术进行比较，晶片单元80-86等均为直径为a的圆形。
在描述了本发明一实施例的切片方法后，下面参照图6推导出该 实施例的切片方式所能实现的强光利用效率。
如图6所示，在采用与现有技术聚光光伏系统相同的聚光系统 时，晶片单元80的内切圆的直径为a。当聚光系统的聚光元件20与图 1所示的布置相同时，其形成的光斑部 分21亦与图1相同。因此，对 于一个晶片单元60，其强光利用效率为100%。
但显然，由于晶片单元为圆形，即使待切割的晶片100较大，而 晶片单元相对较小，将待切割的晶片10切割成圆形晶片单元阵列的切 片效率也不会是100%。
为计算其切片效率，可以将图5与图3对比，并结合图4中右侧 部分。可以看到，图5中的每个圆形晶片单元80-86实际上均可看作是 图3中的每个六角形形状的内切圆。因此，图5中的切片效率可以计算 为在E1*E2，其中El为待切割晶片被切割成图3所示六角形阵列的效 率，为100% (因为假定待切割的晶片较大，而每个六角形相对较 小)，而E2为从每个六角形形状中切出圆形的晶片单元的切割效率， 如公式(2)所计算，其大约为90.69%。因而图5中的切片效率为100 %*90. 69% =90. 69%。
因此，在结合图3分析图5之后，可以看到图5的切片方式所得 到的最终的强光利用效率与图3的相同；或者换句话说，对于面积为N a2的待切割晶片，如果切割成上述实施例的圆形晶片单元，其面积为 ;r*(a/2)2，则同样切割成2N/VI " 1. 154 N块。
8因而，采用图5所示的切片方式，也同样更充分的利用待切割的
光伏晶片，其最终的强光利用效率大约为现有技术的1.154倍，从而可 以降低价格较为昂贵的光伏晶片的材料成本。
此时，需要注意的是，由于最终得到的晶片单元80-86为圆形， 因此，只有落入晶片单元所在区域内的由于聚光而得到的强光被利用， 未被聚光而是直接入射的光线则没有被利用。虽然在聚光单元的聚光效 率较高的情况下，光能的利用主要取决于所述强光区域，但不能利用散 射光线对光能的利用效率也会有少许的影响。因而，如果考虑包括直射 光线在内的所有光线，则图5的圆形切片方式所得到的最终效率将略低 于图3中的六角形切片方式。
在参考图3-5描述了本发明的切片方法以后，为了更全面的理解 本发明的切片方法，下面对图3和5中的切片布置进行另一种角度的说 明
一种对用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法，其中该聚光 光伏系统包括形成圆形光斑的聚光系统，所述切片方法包括在待切片 的光伏晶片上划定特定形状的晶片单元的阵列；所述阵列由沿第一方向 上延伸的多个行组成，所述多个行包括在与第一方向垂直的第二方向上 排列的奇数行和偶数行，并且任一行中的晶片单元与行内的相邻晶片单 元相接；切割所述光伏晶片而形成特定形状的晶片单元；其中，所述特 定形状为圆形或等边六角形，所述偶数行与所述奇数行在第一方向上错 开特定距离，所述特定距离为所述圆形的半径或^/2倍所述等边六角 形的边长，从而使相邻的偶数行和奇数行相接。
参考图3，显然其所示的六角形阵列可以看作是由横向延伸的多个 行组成，而所述行包括在纵向上的奇数行Ll、 L3...和偶数行L2、 L4...。通过在横向上错开a/2 (其为所述六角形边长a/V^的V^/2 倍)，所述相邻的偶数行和奇数行相接。
同样，参考图5，其所示的圆形阵列可以看作是由横向延伸的多个 行组成，而所述行包括在纵向上的奇数行Ll、 L3...和偶数行L2、 L4...。通过在横向上错开a/2 (其为所述圆形的半径)，所述相邻的 偶数行和奇数行相接。因此，通过限定奇数行和偶数行的错开距离，可以从另一角度限 定本发明的切片方式。这有助于本领域技术人员更全面的理解本发明。
尽管已经结合特定实施例描述了本发明，应该理解，本领域技术 人员可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对上述实施例进行各 种形式和细节的改变。
权利要求
1.一种用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法，其中该聚光光伏系统包括形成圆形光斑的聚光系统，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上划定特定形状的晶片单元的阵列；切割所述光伏晶片而形成特定形状的晶片单元；其特征在于，所述阵列布置使其中的任一晶片单元被总计六个相邻的晶片单元包围并与所述六个相邻的晶片单元相接。
2. 根据权利要求1所述的切片方法，其中，所述特定形状为圆形或 等边六角形。
3. 根据权利要求2所述的切片方法，其中，对于所述任一晶片单 元，所述与其相邻的六个晶片单元分别在第一方向的两侧、第二方向的 两侧和第三方向的相对两侧与其相接，所述第一方向、第二方向和第三 方向相互之间的夹角为60度。
4. 根据权利要求1-3任一所述的切片方法，其中，在切割所述光伏 晶片而形成特定形状的晶片单元的步骤中，使用激光切割技术、等离子 蚀刻技术或化学蚀刻技术。
5. —种用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法，其中该聚光光 伏系统包括形成圆形光斑的聚光系统，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上划定特定形状的晶片单元的阵列；所述阵列 由沿第一方向上延伸的多个行组成，所述多个行包括在与第一方向垂直 的第二方向上排列的奇数行和偶数行，并且任一行中的晶片单元与行内 的相邻晶片单元相接；切割所述光伏晶片而形成特定形状的晶片单元；其特征在于，所述特定形状为圆形或等边六角形，所述偶数行与所 述奇数行在第一方向上错开特定距离，所述特定距离为所述圆形的半径 或V^/2倍所述等边六角形的边长，从而使相邻的偶数行和奇数行相接。
全文摘要
本发明公开一种对用于聚光光伏系统中的光伏晶片的切片方法，其中该聚光光伏系统包括形成圆形光斑的聚光系统，所述切片方法包括在待切片的光伏晶片上划定特定形状的晶片单元的阵列；切割所述光伏晶片而形成特定形状的晶片单元；其中，所述阵列布置使其中的任一晶片单元被总计六个相邻的晶片单元包围并与所述六个相邻的晶片单元相接。本发明的切片方法，可以实现更高的光伏晶片的面积利用效率。
文档编号H01L31/18GK101677114SQ20091017354
公开日2010年3月24日 申请日期2009年9月15日 优先权日2008年9月15日
发明者忻 朱, 王伟明 申请人:朱 忻;王伟明