CN102646755A - 多晶硅薄膜电池片的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种多晶硅薄膜电池片的生产工艺，步骤如下：1）、制作石墨基片；2）、将提纯后的多晶硅投入石墨坩埚，加热至完全熔化；3）、使石墨基片的底面掠过熔融的多晶硅，并迅速脱离；4）、将石墨基片的底面朝上放置，冷却石墨基片上熔融的多晶硅，直至多晶硅完全凝固形成多晶硅薄膜电池板；5）、将多晶硅薄膜电池板由石墨基片上取下；6）、将多晶硅薄膜电池板切割形成多晶硅薄膜电池片。优点是：使用到的设备简单、造价低廉、故障率低、容易维护，整个生产过程操作简单，工人无需经过专业的培训即可上岗操作，每公斤硅料出片率高，生产成本低，生产效率高，生产环境好，无需抛光，产品的光电转化效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种多晶硅片薄膜电池片的生产工艺。
背景技术
多晶硅薄膜电池是一种节约硅料、制造工艺简单的太阳能电池，多晶硅薄膜电池片是多晶硅薄膜电池片的主体部分。目前制备多晶硅薄膜电池片常常采用多线切割机切片的方法，即通过电机拉动钢丝，再由钢丝携带研磨微粒将硅锭切割成薄片。这种方法存在以下缺点：1）、采用硅锭作为原料，由于硅锭是铸造而成的，其密度较大，会严重影响光电转化的效率，其光电转化效率仅有16%。2）、多线切割机价格昂贵，操作复杂，且故障率高，不易维护。3）、采用多线切割机进行切片操作，耗时长，在切割时需要大量切削液，且大量的硅料经切割后变成切屑，原材料的浪费现象严重。4）、切割过程中粉尘飞扬，噪音大，操作环境差，不利于工人的身体健康。5）、切割后的多晶硅薄膜电池片表面粗糙，需对多晶硅薄膜电池片进行抛光处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种生产设备价格低廉、操作简单、故障率低、易维护，生产时节约原料、生产时间短，操作环境良好，无需抛光，光电转化效率高的多晶硅薄膜电池片的生产工艺。
本发明是这样实现的：
一种多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特殊之处是具体步骤如下：
1）、制作石墨基片；
2）、将提纯后的多晶硅投入石墨坩埚，加热至完全熔化；
3）、使石墨基片的底面掠过熔融的多晶硅，并迅速脱离；
4）、将石墨基片的底面朝上放置，冷却石墨基片上熔融的多晶硅，直至多晶硅完全凝固形成多晶硅薄膜电池板；
5）、将多晶硅薄膜电池板由石墨基片上取下；
6）、将多晶硅薄膜电池板切割形成多晶硅薄膜电池片。
所述石墨基片为长方体且底面设有多个沟槽，以增大熔融的多晶硅的附着能力。
所述沟槽的深度为30μm～60μm，每两条相邻的沟槽之间的距离相等且为2～4mm，以保证熔融的多晶硅均匀的分布在石墨基片的底面。
所述的沟槽沿横、纵方向布置，
所述两条相邻的沟槽之间的距离为3mm。
所述提纯后的多晶硅的纯度为6N～8N。
所述石墨基片掠过熔融的多晶硅时由机械臂夹持，机械臂的运动速度为0.8m/min～1.8m/min。
采用激光切割的方式切割多晶硅薄膜电池板以得到多晶硅薄膜电池片。
本发明的有益效果是：
1）、生产多晶硅薄膜电池片仅需使用坩埚将多晶硅熔融，再利用掠过熔融多晶硅表面的石墨基片沾取熔融的多晶硅，其使用到的设备简单、造价低廉、故障率低、容易维护，整个生产过程操作简单，工人无需经过专业的培训即可上岗操作。
2）、无需进行多线切割，避免了硅料成为切屑而被浪费，采用多线切割的方式，每公斤多晶硅可制得多晶硅薄膜电池片35片，而采用本发明所述的工艺，每公斤多晶硅可制得多晶硅薄膜电池片56片，每公斤硅料的出片效率高；同时，无需在操作过程中加入冷却液，降低了生产成本。
3）、生产过程简单，大大缩短了生产时间，提高了生产效率。
4）、避免了在生产中产生粉尘及噪音，改善了生产环境，避免工人的身体健康因生产环境过差而被损害。
5）、经冷却后凝固的多晶硅薄膜电池板，其表面光滑，无需抛光。
6）、使用熔融的多晶硅作为生产多晶硅薄膜电池片的原料，与铸造而成的硅锭相比，它的密度小，有利于光电转化，其光电转化效率可达到18.4以上%。
附图说明
图1是本发明的工作状态示意图；
图2是本图1中石墨基片的结构示意图。
图中：石墨基片1，沟槽101，二维机械臂2，熔融的多晶硅3，石墨基片上熔融的多晶硅4。
具体实施方式
实施例1
该多晶硅薄膜电池片的生产工艺，具体步骤如下：
1）、制作石墨基片1，所述的石墨基片1为长方体，其长、宽、高分别为315mm、315mm、50mm，在石墨基片1的底面设有多个沟槽101且沿横、纵方向均布，所述沟槽101的深度为30μm，每两条相邻的沟槽101之间的距离为2mm。
2）、将提纯后纯度为6Ｎ的多晶硅投入石墨坩埚，将温度调节至1450℃，将多晶硅加热至完全熔化。
3）、利用二维机械臂2夹持石墨基片1，设置二维机械臂2的运动轨迹，使石墨基片1的底面掠过熔融的多晶硅3，二维机械臂2的运动速度为0.8m/min，当石墨基片1的底面与熔融的多晶硅3完全接触后，迅速脱离熔融的多晶硅3。
4）、将石墨基片1由二维机械臂2上取下，并底面朝上放置，自然冷却石墨基片1上熔融的多晶硅4二分钟，使石墨基片1上熔融的多晶硅4完全凝固形成多晶硅薄膜电池板。
5）、将多晶硅薄膜电池板由石墨基片1上取下。
6）、采用激光切割的方式将多晶硅薄膜电池板切割形成4个多晶硅薄膜电池片，所述的多晶硅薄膜电池片的规格为156mm×156mm，其厚度为225μm，光电转化效率为18.4%。
实施例2
该多晶硅薄膜电池片的生产工艺，具体步骤如下：
1）、制作石墨基片1，所述的石墨基片1为长方体，其长、宽、高分别为472mm、315mm、120mm，在石墨基片1的底面设有多个沟槽101且沿横、纵方向均布，所述沟槽101的深度为45μm，每两条相邻的沟槽101之间的距离为3mm。
2）、将提纯后纯度为7Ｎ的多晶硅投入石墨坩埚，将温度调节至1475℃，将多晶硅加热至完全熔化。
3）、利用二维机械臂2夹持石墨基片1，设置二维机械臂2的运动轨迹，使石墨基片1的底面掠过熔融的多晶硅3，二维机械臂2的运动速度为1.4m/min，当石墨基片1的底面与熔融的多晶硅3完全接触后，迅速脱离熔融的多晶硅3。
4）、将石墨基片1由二维机械臂2上取下，并底面朝上放置，自然冷却石墨基片1上熔融的多晶硅4三分钟至多晶硅完全凝固形成多晶硅薄膜电池板。
5）、将多晶硅薄膜电池板由石墨基片1上取下。
6）、采用激光切割的方式将多晶硅薄膜电池板切割形成6个多晶硅薄膜电池片，所述的多晶硅薄膜电池片的规格为156mm×156mm，其厚度为220μm，光电转化效率为18.6%。
实施例3
该多晶硅薄膜电池片的生产工艺，具体步骤如下：
1）、制作石墨基片1，所述的石墨基片1为长方体，其长、宽、高分别为472mm、472mm、50mm，在石墨基片1的底面设有沟槽101且沿横、纵方向均布，所述沟槽101的深度为60μm，每两条相邻的沟槽101之间的距离为4mm。
2）、将提纯后纯度为8Ｎ的多晶硅投入石墨坩埚，将温度调节至1500℃，将多晶硅加热至完全熔化。
3）、利用二维机械臂2夹持石墨基片1，设置二维机械臂2的运动轨迹，使石墨基片1的底面掠过熔融的多晶硅3，二维机械臂的速度为1.8m/min，当石墨基片1的底面与熔融的多晶硅3完全接触后，迅速脱离熔融的多晶硅3。
4）、将石墨基片1由二维机械臂2上取下，并底面朝上放置，自然冷却石墨基片1上熔融的多晶硅4四分钟，至多晶硅完全凝固形成多晶硅薄膜电池板。
5）、将多晶硅薄膜电池板由石墨基片1上取下。
6）、采用激光切割的方式将多晶硅薄膜电池板切割形成9个多晶硅薄膜电池片，所述的多晶硅薄膜电池片的规格为156mm×156mm，其厚度为216μm，光电转化效率为18.5%。
Claims (8)
1.一种多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特征是：
1）、制作石墨基片；
2）、将提纯后的多晶硅投入石墨坩埚，加热至完全熔化；
3）、使石墨基片的底面掠过熔融的多晶硅，并迅速脱离；
4）、将石墨基片的底面朝上放置，冷却石墨基片上 直至多晶硅完全凝固形成多晶硅薄膜电池板；
5）、将多晶硅薄膜电池板由石墨基片上取下；
6）、将多晶硅薄膜电池板切割形成多晶硅薄膜电池片。
2.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特征是：所述石墨基片为长方体且底面设有多个沟槽。
3.根据权利要求2所述的多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特征是：所述沟槽的深度为30μm～60μm，每两条相邻的沟槽之间的距离相等且为2～4mm。
4.根据权利要求2或3所述的多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特征是：所述的沟槽沿横、纵方向布置。
5.根据权利要求2或3所述的多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特征是：所述两条相邻的凹槽之间的距离为3mm。
6.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特征是：所述投入的多晶硅的纯度为6N～8N。
7.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特征是：所述石墨基片掠过熔融的多晶硅时由机械臂夹持，机械臂的运动速度为0.8m/min～1.8m/min。
8.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜电池片的生产工艺，其特征是：采用激光切割的方式切割多晶硅薄膜电池板。
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