一种硅棒的加工方法及硅片与流程

1.本技术属于太阳能光伏技术领域，具体涉及一种硅棒的加工方法及硅片。


背景技术：

2.随着光伏技术的发展，太阳能作为绿色、环保、可再生能源受到了大范围推广。太阳能电池用的单晶硅片一般由硅棒切割而成。为了兼顾硅棒的材料利用率以及保证后续光伏组件的光电效率，通常是将圆硅棒开方得到方棒，然后再对方棒进行切片得到硅片，以制备较大尺寸的太阳能电池片。
3.现有技术中，通常是对成品的整片太阳能电池片进行激光划片，，以形成半片或1/n片电池片，然而，直接切割整片电池片制备小尺寸电池片的方式，很容易在断面处形成热损伤和机械损伤，这些损伤会在电池的切割断面处引入缺陷态，这些缺陷态会引起少子复合，导致小尺寸电池片转换效率的降低，而且在电池端切割分片可能会产生破片和隐裂，这样会造成电池加工成本的浪费。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种硅棒的加工方法及硅片，能够解决传统硅片制备成电池片成品后再切割影响产品质量的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种硅棒的加工方法，所述方法包括：对所述硅棒进行切割，得到初级方棒；
6.将所述初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角设置，对所述初级方棒进行切割，得到至少两个长方体方棒；其中，所述第一预设夹角的范围为0～90
°
。
7.可选的，所述初级方棒包括：相对的两个端面，以及连接两个所述端面的多个侧面；
8.所述切割线与所述端面呈第二预设夹角，所述第二预设夹角的范围为0～45
°
。
9.可选的，多个所述侧面中包括两个相对设置的第一侧面；
10.所述切割线与所述第一侧面呈第三预设夹角设置，所述第三预设夹角的范围为0～45
°
。
11.可选的，所述对初级方棒进行切割，得到至少两个长方体方棒的步骤之前，还包括：
12.对所述初级方棒进行旋转，使得所述初级方棒的轴心线与所述切割线呈第一预设夹角。
13.可选的，所述对所述初级方棒进行旋转，使得所述初级方棒的轴心线与所述切割线呈第一预设夹角的步骤，包括：
14.对所述初级方棒的两端面进行夹持，以所述初级方棒的一端的棱边为旋转轴，对所述初级方棒的另一端进行旋转，使得所述初级方棒的轴心线与所述切割线呈第一预设夹角。
15.可选的，所述对所述初级方棒进行旋转，使得所述初级方棒的轴心线与所述切割线呈第一预设夹角的步骤，包括：
16.对所述初级方棒的两端面进行夹持，将所述初级方棒的一端的靠近所述切割线，另一端远离所述切割线，对所述初级方棒进行旋转，使得所述初级方棒的轴心线与所述切割线呈第一预设夹角。
17.可选的，在所述初级方棒的中心区域设置支撑点，对所述初级方棒进行旋转，使得所述初级方棒的轴心线与所述切割线呈第一预设夹角。
18.可选的，多个所述侧面包括至少一个第一弧面；
19.所述切割线由一个所述端面与所述第一弧面的交点切入，并由另一个所述端面与所述第一弧面的交点切出。
20.可选的，所述对初级方棒进行切割，得到至少两个长方体方棒的步骤之后，还包括：
21.对所述长方体方棒进行切片，得到多片长方形硅片；
22.其中，所述长方形硅片的面积为所述初级方棒的端面面积的1/10～5/6。
23.第二方面，本技术实施例还提供了一种硅片，所述硅片由上述的硅棒的加工方法制备而成。
24.在本技术实施例中，通过对所述硅棒进行切割，得到初级方棒；将初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角设置，对初级方棒进行切割，所述第一预设夹角的范围为0～90
°
，得到至少两个长方体方棒，由于切割线与初级方棒的轴心线呈第一预设夹角设置，因此，切割线可以由初级方棒的棱边入线进行切割，更便于切割硅棒时的切割线入线，进而有效减少硅损。而且，本技术实施例中，通过将初级方棒切割为至少两个长方体方棒，再由长方体方棒切割的硅片制备半片或1/n片电池，可以从切割硅棒工序即从半片电池制备的源头，避免传统方式中半片电池片生产容易产生崩边、隐裂等问题，这样，也就可以有效提升半片或1/n片电池的产品质量及生产效率。
附图说明
25.图1是本技术实施例所述硅棒的加工方法的步骤流程图；
26.图2是本技术实施例所述硅棒的加工方法对应的切割示意图；
27.图3是本技术实施例所述夹持装置的一种夹头的结构示意图；
28.图4是本技术实施例所述夹持装置的另一种夹头的结构示意图。
29.附图标记说明
30.10：切割线；20：初级方棒；30：夹持装置；40：旋转机构；50：进给滑台；31：夹头；301：夹爪。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
33.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的硅棒的加工方法及硅片进行详细地说明。
34.参照图1，示出了本技术实施例所述硅棒的加工方法的步骤流程图。
35.本技术实施例中，硅棒的加工方法的步骤具体可以包括：
36.步骤101、对所述硅棒进行切割，得到初级方棒。
37.本技术实施例中，硅棒可以包括但不限于柱状硅棒，本技术实施例以柱状硅棒为例进行解释说明。
38.在本技术的一种实施例中，对硅棒进行切割具体步骤可以为：对柱状硅棒的弧形边皮进行切割，从而可以得到初级方棒。本技术实施例中，初级方棒包括但不限于长方体形状的初级方棒，也可以为具有弧面的方棒。
39.需要说明的是，对硅棒进行切割，得到初级方棒的切割过程中，切割线可以与硅棒的端面平行设置，由硅棒的其中一个端面切割至另一个端面的方式，对硅棒的边皮进行切割，这样，就可以采用现有成熟切割工艺，有效降低硅棒切割难度；或者，切割线还可以与硅棒的轴心线平行设置，对硅棒的边皮进行切割，这样切割后的方棒表面质量较好，可以省掉后续粗抛-细抛等抛光工序，提高硅棒切割的效率，节省硅棒切割的成本；再或者，切割线也可以与硅棒的轴心线呈锐角或钝角，对硅棒进行切割，以使切割线更容易入线，切割的硅损更小。
40.步骤102、将所述初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角设置，对所述初级方棒进行切割，得到至少两个长方体方棒；其中，所述第一预设夹角的范围为0～90
°
。
41.需要说明的是，在本技术实施例中，切割线与轴心线之间形成的两个夹角为互补角。例如，可以说切割线与轴心线之间形成的夹角为30
°
，此时，从另一角度还可以说切割线与轴心线之间形成的夹角为150
°
。在本技术实施例中，为便于说明以及理解，线与线之间、以及线与面之间均以较小的角度为例进行说明。
42.参照图2，示出了本技术实施例所述硅棒的加工方法对应的切割示意图。如图2所示，切割线可以为水平方向设置，也可以与水平面呈0～180
°
范围任意夹角设置，本技术实施例仅以切割线水平设置为例进行示意性说明，其他参照执行即可。
43.本技术实施例中，对初级方棒进行切割过程中，切割线与初级方棒的轴心线始终保持呈第一预设夹角设置。本技术实施例中，第一预设夹角在0～90
°
范围内时可以分多种情况对切割情况进行说明。具体的，可以将其分为第一预设夹角为0
°
，第一预设夹角为锐角和第一预设夹角90
°
三种情况。在第一预设夹角为0
°
的情况下，可以理解为切割线与初级方棒的轴心线平行，这样切割后的方棒表面质量较好，可以省掉后续粗抛-细抛等抛光工序，提高硅棒切割的效率，节省硅棒切割的成本；在第一预设夹角为90
°
的情况下，可以理解为切割线与初级方棒的轴心线垂直，这样，就可以采用现有成熟切割工艺，有效降低硅棒切割难度；在第一预设夹角为锐角时，切割线可以从位于硅棒端面的棱边入线，切割线入线时与
棱边接触为点接触，相比传统的“线”接触入线，本技术实施例的“点”接触入线更容易，且硅损失更小。
44.本技术实施例中，长方体方棒的端面面积可以为初级方棒的端面面积的1/10～5/6。例如，在将初级方棒切割为2个相同的长方体方棒的情况下，长方体方棒的端面面积为初级方棒端面面积的1/2。需要说明的是，在本技术实施例中，可以将初级方棒进行n等分切割，以便于得到两个或多个相同的长方体方棒。或者，在本技术实施例中，两个长方体方棒的端面面积成预设比例设置，预设比例的范围为0.1～1，即将初级方棒不等分切割，以得到多个端面面积不同的长方体方棒，进而可以制备不同尺寸的小尺寸硅片。在本技术实施例中，以n≥2，且n为整数为例进行示例性说明。
45.本技术实施例中，初级方棒具体可以包括：相对的两个端面，以及连接两个端面的多个侧面；切割线与端面呈第二预设夹角，第二预设夹角的范围为0～45
°
。在切割线与端面之间形成的第二预设夹角为0～45
°
范围内的锐角时，切割初级方棒过程中，所需切割线的布线长度较短，从而一方面可以降低切割线的布线难度，另一方面切割过程中切割线的摆动幅度可以更小，切割质量更高，硅损更少。
46.本技术实施例中，多个侧面中还可以包括两个相对设置的第一侧面；切割线与第一侧面呈第三预设夹角设置，第三预设夹角的范围为0～45
°
。在切割线与第一侧面之间形成的第三预设夹角为0～45
°
范围内的锐角时，切割初级方棒过程中，所需切割线的布线长度较长，切割效率更高。
47.本技术实施例中，初级方棒包括但不限于长方体方棒。在初级方棒为长方体方棒时，长方体方棒包括长度方向的两个端面，以及连接两个端面的四个长方形侧面。切割过程中，在切割线与端面之间夹角和切割线与长方形侧面之间的夹角之和为90
°
。
48.本技术实施例中，初级方棒还可以为具有弧面的方棒。例如，多个侧面包括至少一个第一弧面；切割线可以由一个端面与第一弧面的交点切入，并由另一个端面与第一弧面的交点切出，这样，既可以实现初级方棒的边皮的切割，又可以实现将初级方棒切割为至少两个长方体方棒，硅棒的切割效率更高。可以理解的是，本技术实施例中，切割线的数量可以为一条，通过切割线或初级硅棒的移动从而完成对第一弧面的边皮的切割，以及将初级方棒切割为至少两个长方体方棒，切割线的布线更简单；或者，切割线的数量可以为至少两条，且切割线两两平行设置，通过一次切割即可同时完成第一弧面的边皮的切割，以及至少两个长方体方棒的切割，切割效率更高。
49.在本技术实施例中，步骤101中，对硅棒进行切割时，硅棒可以水平放置，从而得到的初级方棒也是水平的。在步骤102对初级方棒进行切割，得到至少两个长方体方棒的步骤之前，还包括：对初级方棒进行旋转，使得初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角。本技术实施例中，对初级方棒进行旋转的实现方式可以有多种。其中一种可实现的方式可以为，对初级方棒的两端面进行夹持，以初级方棒的一端的棱边为旋转轴，对初级方棒的另一端进行旋转，使得初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角，也就相当于初级方棒的一端的高度位置保持不变，另一端朝向靠近或远离切割线的方向旋转。
50.在本技术的另一个实施例中，初级方棒旋转的实现方式还可以为：对初级方棒的两端面进行夹持，将初级方棒的一端的靠近切割线，另一端远离切割线，对初级方棒进行旋转，使得初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角。例如，在初级方棒的中心区域设置支
撑点，对初级方棒进行旋转，使得初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角，简单方便。需要说明的是，支撑点可以设置于初级方棒长度方向的任意位置，以支撑点为轴即可实现初级方棒的旋转，原理简单易行。
51.本技术实施例中，硅棒可以经过传统处理工艺“切断-切方-抛光”后得到初级方棒，初级方棒流转到硅棒切割设备上，再进行切割。
52.如图2所示，为将初级方棒20旋转45
°
进行切割的结构示意图。如图2所示，通过硅棒切割设备的夹持装置30对初级方棒20的两端面进行夹持，夹持装置30可根据初级方棒20的长度进行调整。在实际应用中，可以根据长方体方棒的数量，以及长方体方棒的尺寸等，更换夹持装置30的夹头，并配合进给滑台50移动，以实现初级方棒20的切割。如图2所示，进给滑台50可沿垂直于切割线10方向进行移动，通过旋转机构40驱动初级方棒20由水平面沿顺时针方向旋转第一预设夹角，第一预设夹角可以为0～90
°
范围内的任意角度，即可使初级方棒20的轴心线与切割线10呈第一预设夹角设置。本技术实施例中，切割线10进给方向从上到下进行切割，切割完成后再将长方体方棒回转至0
°
水平即可。
53.本技术实施例中，旋转机构40用于给初级方棒20提供旋转的支撑以及动力，驱动初级方棒20旋转以实现初级方棒20的轴心线与切割线10之间的夹角设置。进给滑台50用于给初级方棒20提供支撑以及沿与切割线10垂直方向滑动的动力，以使切割线10可以将初级方棒20切割为两个或多个长方体方棒。本技术实施例，对于进给滑台50与旋转机构40的顺序不作限定，可以首先通过旋转机构40驱动初级方棒20旋转后，再通过进给滑台50驱动初级方棒20沿垂直于切割线50的方向移动，也可以首先通过进给滑台50驱动初级方棒20沿垂直于切割线50的方向移动后，再通过旋转机构40驱动初级方棒20进行旋转，本领域技术人员可以根据实际情况设定。
54.需要说明的是，在实际应用中，切割线10进给方向也可以为从下到上进行切割，切割线10的进给方向可以根据实际需求设定，本技术实施例对此不作限定。
55.参照图3，示出了本技术实施例所述夹持装置的一种夹头的结构示意图。如图3所示，夹头31可以具有两个间隔设置的夹爪301，这样，切割线10可以由两个夹爪301之间的位置入线，对初级方棒20进行切割，将初级方棒20切割为两个长方体方棒。
56.参照图4，示出了本技术实施例所述夹持装置的另一种夹头的结构示意图。如图4所示，夹头31可以具有三个间隔设置的夹爪301，切割线10可以分别由相邻的两个夹爪301之间的位置入线对初级方棒20进行切割，从而将初级方棒20切割为三个长方体方棒。
57.需要说明的是，在本技术实施例中，夹爪301的数量以及夹爪301之间的间距不同，可以对初级方棒20切割得到不同数量、以及不同尺寸的端面面积的长方体方棒。在实际应用中，本领域可以根据实际需求，通过更换夹头31的方式实现对初级方棒20的不同切割需求，对此本技术实施例不作赘述。
58.本技术实施例中，实现硅棒加工的硅棒切割设备简单，可加工的硅棒的尺寸范围更广。在实际应用中，可以利用现有切割设备的夹持装置对初级方棒的两端面进行夹持，这样，就可以有效利用现有设备的夹持装置以及夹持方式对初级方棒进行夹持，降低现有设备的改造难度以及改造成本。
59.本技术实施例中，通过初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设角度对初级方棒进行切割，可以有效减短切割线的长度，进而减小承载切割线的主辊主轴的间距，降低切割线
切割过程中的摆动幅度，提高切割品质，减少硅损。
60.可选的，在步骤102之后，还可以包括：
61.对长方体方棒进行切片，得到多片长方形硅片；其中，长方形硅片的面积为初级方棒的端面面积的1/10～5/6。
62.本技术实施例中，由于长方体方棒的端面面积小于初级方棒的端面面积，因此，沿平行于长方体方棒的端面进行切割得到半片或1/n片硅片时，可以更好的切割入线，切割过程中，切割线的摆动幅度更小，硅片的质量更高，硅损更少。
63.在实际应用中，通过控制长方体方棒的切割数量，后续沿平行于长方体方棒的端面进行切割，从而可以得到半片硅片或1/n片硅片，最终可以将上述半片硅片或1/n片硅片制备成半片电池或1/n片电池，这样，就可以避免后续整片电池再切割制备半片电池造成崩边、隐裂等问题，进而可以有效提升半片电池或1/n片电池的产品质量和生产效率。
64.可以理解的是，由于长方形硅片的面积为初级方棒的端面面积的1/10～5/6，因此，本技术实施例中，1/n的取值范围为1/10～5/6。
65.综上所述，本技术实施例所述的硅棒的加工方法，首先对硅棒进行切割，得到初级方棒，然后，将初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角设置，对初级方棒进行切割，得到至少两个长方体方棒；其中，所述第一预设夹角的范围为0～90
°
。切割线可以由初级方棒的棱边入线进行切割，更便于切割硅棒时的切割线入线，进而有效减少硅损。而且，本技术实施例中，通过将初级方棒切割为至少两个长方体方棒，再由长方体方棒切割的硅片制备半片或1/n片电池，可以从切割硅棒工序即从半片电池制备的源头，避免传统方式中半片电池片生产容易产生崩边、隐裂等问题，这样，也就可以有效提升半片或1/n片电池的产品质量及生产效率。
66.本技术实施例还提供了一种硅片，具体的，所述硅片由上述的硅棒的加工方法制备而成。
67.需要说明的是，本技术实施例中，硅片可以由上述实施例中得到的长方体方棒切割而得，具体的硅棒的加工方法以及装备可以参考上述实施例，本技术实施例对此不再赘述。
68.本技术实施例中，通过首先对硅棒进行切割，得到初级方棒，然后，将初级方棒的轴心线与切割线呈第一预设夹角设置，对初级方棒进行切割，得到至少两个长方体方棒；其中，所述第一预设夹角的范围为0～90
°
。切割线可以由初级方棒的棱边入线进行切割，更便于切割硅棒时的切割线入线，进而有效减少硅损。而且，本技术实施例中，通过将初级方棒切割为至少两个长方体方棒，再由长方体方棒切割的硅片制备半片或1/n片电池，可以从切割硅棒工序即从半片电池制备的源头，避免传统方式中半片电池片生产容易产生崩边、隐裂等问题，这样，也就可以有效提升半片或1/n片电池的产品质量及生产效率。
69.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。