異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能電池領域，具體公開了一種異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其包括如下步驟：用紫外激光從電池片一表面進行至少一次激光切割形成切槽；將電池片裂片。上述切割方法，由于采用紫外激光切割，紫外激光在電池片表面留下的切槽的寬度較窄，并且紫外激光作用于電池片表面時產(chǎn)生熱量較小，可以有效保護電池片中的透明導電膜層，從而電池片的性能。另外，由于并不直接將電池片切斷，而通過裂片將電池片分離；這樣晶體硅層的另一側的各功能層不用燒結氣化，有效保護了這些功能層的性能，進一步降低切割對異質(zhì)結太陽能電池片的損傷。
【專利說明】
異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池領域，特別是涉及一種異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法。
【背景技術】
[0002]為了適應光伏市場多元化發(fā)展，在市場需求的功率和電壓不能兼顧的時候，須對太陽能電池片進行激光切割。激光切割的原理是激光經(jīng)過聚焦后照射到太陽能電池片上，使材料溫度急劇升高至熔化或氣化，隨著激光與太陽能電池片的相對運動，在太陽能電池片上形成切縫從而達到切割的目的。激光切割具有①、切割精度高、切縫窄、質(zhì)量好、熱影響區(qū)較小，且切割端面平整光滑;②、切割速度快，加工效率高;③、是一種非接觸式切割，沒有機械加工力，不會產(chǎn)生形變，也不存在加工肩、油污、噪聲等污染問題。
[0003]異質(zhì)結太陽能電池(HIT電池)是通過在摻雜非晶硅層與晶體硅襯底之間加入本征層所構建的。異質(zhì)結太陽能電池既具有晶體硅太陽能電池的高效率和高穩(wěn)定性，同時由于能耗小，工藝相對簡單、溫度特性更好，在高溫下也能有較高的輸出。近年來備受關注，已經(jīng)成為太陽能電池的主要發(fā)展方向之一。
[0004]目前，單晶硅電池片、或多晶硅電池片均使用紅外激光切割儀切割而成，但是這種切割方法并不能很好地適用于異質(zhì)結太陽能電池片的切割，其主要表現(xiàn)在:電池片的表面切割槽寬度過寬，并且對非晶硅薄膜以及透明導電層造成損傷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]基于此，有必要針對現(xiàn)有的切割方法不適用于異質(zhì)結太陽能電池片的問題，提供一種適用于異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法。
[0006]—種異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，包括如下步驟:
[0007]用紫外激光從異質(zhì)結太陽能電池片的一側表面進行至少一次激光切割，形成切槽；
[0008]將具有所述切槽的異質(zhì)結太陽能電池片進行裂片操作。
[0009]上述異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，由于采用紫外激光進行切割，紫外激光在異質(zhì)結太陽能電池片表面留下的切槽的寬度較窄，并且紫外激光作用于異質(zhì)結太陽能電池片表面時產(chǎn)生熱量較小，可以有效保護異質(zhì)結太陽能電池片中的不能耐高溫的材料(例如透明導電膜層)，從而提高切割后的異質(zhì)結太陽能電池片的性能。另外一方面，上述異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，并不直接用紫外激光將異質(zhì)結太陽能電池片切斷，而只是形成切槽而已，通過后續(xù)的裂片操作將異質(zhì)結太陽能電池片完全分離；由于異質(zhì)結太陽能電池中，主要的厚度集中在中間的晶體硅層，切槽的方式可以實現(xiàn)只對晶體硅層的一側的各功能層進行激光燒結氣化，而晶體硅層的另一側的各功能層不用燒結氣化，有效保護了這些功能層的性能，進一步降低切割對異質(zhì)結太陽能電池片的損傷。
[0010]在其中一個實施例中，所述紫外激光的波長為315?400nm。
[0011]在其中一個實施例中，所述紫外激光的功率小于等于5W。
[0012]在其中一個實施例中，所述激光切割的切割面為異質(zhì)結太陽能電池片靠近N型娃的一側表面。
[0013]在其中一個實施例中，在激光切割時，對切割處進行保護氣吹掃。
[0014]在其中一個實施例中，所述保護氣為氮氣。
[0015]在其中一個實施例中，所述激光切割的次數(shù)為至少兩次。
[0016]在其中一個實施例中，每次激光切割的切割深度為20?40μπι。
[0017]在其中一個實施例中，所述切槽的深度與所述異質(zhì)結太陽能電池片的厚度之比為1:2?2:3。
[0018]在其中一個實施例中，所述裂片操作為手工掰片。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明一實施例的異質(zhì)結太陽能電池片的激光切割之后的結構狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合【具體實施方式】，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021 ]需要說明的是，當元件被稱為“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
[0022]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0023]—種異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，包括如下步驟:
[0024]步驟S1:用紫外激光從異質(zhì)結太陽能電池片的一側表面進行至少一次激光切割，形成切槽；
[0025]步驟S2:將具有所述切槽的異質(zhì)結太陽能電池片進行裂片操作。
[0026]其中，異質(zhì)結太陽能電池片以圖1中的異質(zhì)結太陽能電池片100為例進行說明，可以理解的是，其它異質(zhì)結太陽能電池片的切割可以參照理解，在此不再贅述。
[0027]參見圖1，具體地，異質(zhì)結太陽能電池片100，包括:晶體硅層110，依次位于晶體硅層110的一側(圖1中的上側)上的第一本征層121、第一摻雜非晶硅層131、第一透明導電層141、正面柵線電極151;以及依次位于晶體硅層110的另一側(圖1中的下側)的第二本征層122、第二摻雜非晶硅層132、第二透明導電層142、及背面電極152。一般地，晶體硅層110的厚度大于ΙΟΟμπι，而第一本征層121、第一摻雜非晶娃層131、第一透明導電層141、第二本征層122、第二摻雜非晶硅層132、第二透明導電層142的厚度均為納米級。更具體地，在異質(zhì)結太陽能電池片100中，晶體硅層110為P型晶體硅片(p-c-Si )，第一摻雜非晶硅層131為N型非晶硅層(n-a-Si)，第二摻雜非晶硅層132為P型非晶硅層(p-a-Si)。
[0028]其中，步驟SI的主要目的是，形成切槽9，也就是說對異質(zhì)結太陽能電池片100進行半切割，而不進行完全切割;步驟SI之后的異質(zhì)結太陽能電池片100還連在一起，并不彼此分咼。
[0029]具體地，紫外激光由紫外激光器產(chǎn)生，本發(fā)明對紫外激光器的種類沒有特殊限制。優(yōu)選地，紫外激光的波長為315?400nm。這樣可以進一步降低激光切割對異質(zhì)結太陽能電池片的損傷。在本實施例中，紫外激光的波長為355nm。
[0030]優(yōu)選地，紫外激光的功率小于等于5W。這樣可使切割邊緣的損傷范圍進一步減小。[0031 ]優(yōu)選地，紫外激光的脈沖頻率為10?50KHz。其中，激光切割的切割面(也即紫外激光的照射面)，優(yōu)選為異質(zhì)結太陽能電池片100靠近N型硅的一側表面(也即電池片的N面)，也就是圖1中的上側表面。經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，激光對對N型非晶硅(也即圖1中的第一摻雜非晶硅層131)的損傷相對較小，而相對而言，異質(zhì)結太陽能電池中的P型非晶硅(也即圖1中的第二摻雜非晶硅層132)的損傷較大。當紫外激光從N面射入，可以有效保護P型非晶硅，從而有效降低激光切割對異質(zhì)結太陽能電池片的損傷。
[0032]為了進一步提高切割的效果，本實施例在激光切割時，對切割處進行保護氣吹掃。保護氣選擇為:在激光切割過程中不與異質(zhì)結太陽能電池片反應的氣體。保護氣一方面可以及時帶走激光所產(chǎn)生的熱量，避免熱量聚集，起到冷卻的作用，另一方面，保護氣還可以避免異質(zhì)結太陽能電池片與氧氣接觸，還可以起到防止氧化的作用，這樣可以減小對于P-N結和透明導電層的損傷。
[0033]優(yōu)選地，保護氣選自氮氣。當然，可以理解的是，還可以是其它保護氣，例如氬氣。
[0034]在本實施例中，激光切割的次數(shù)為至少兩次;更具體地，為兩次。采用多次激光切害J，可以減少每次激光切割的功率，避免熱量過大對異質(zhì)結太陽能電池片的影響。優(yōu)選地，每次激光切割的切割深度為20?40μπι。這樣較小的切割深度，可以保證每次切割的寬度較小，從而可以進一步減小切割寬度。
[0035]當然，可以理解的是，本發(fā)明還可以只通過一次激光切割形成切槽9。
[0036]經(jīng)過激光切割之后，在異質(zhì)結太陽能電池片的N面上形成切槽9。優(yōu)選地，切槽9的深度與異質(zhì)結太陽能電池片100的厚度之比為1:2?2:3。這樣即可以方便后續(xù)的裂片操作，又可以使切槽9的槽底位于晶體硅層110中，有效保護異質(zhì)結太陽能電池片下側的各功能層。
[0037]其中，步驟S2的主要目的是，使異質(zhì)結太陽能電池完全分離開來。
[0038]在本實施例中，裂片操作為手工掰片;也就是說，通過操作員手持異質(zhì)結太陽能電池片，將其沿切槽掰開。
[0039]當然，還可以是理解的是，本發(fā)明的裂片操作并不局限于手工掰片，還可以是機械掰片，例如過滾輪對異質(zhì)結太陽能電池片進行施壓使其沿切槽處斷開。
[0040]上述異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，由于采用紫外激光進行切割，紫外激光在異質(zhì)結太陽能電池片表面留下的切槽的寬度較窄，并且紫外激光作用于異質(zhì)結太陽能電池片表面時產(chǎn)生熱量較小，可以有效保護異質(zhì)結太陽能電池片中的不能耐高溫的材料(例如透明導電膜層)，從而提高切割后的異質(zhì)結太陽能電池片的性能。另外一方面，上述異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，并不直接用紫外激光將異質(zhì)結太陽能電池片切斷，而只是形成切槽而已，通過后續(xù)的裂片操作將異質(zhì)結太陽能電池片完全分離；由于異質(zhì)結太陽能電池中，主要的厚度集中在中間的晶體硅層，切槽的方式可以實現(xiàn)只對晶體硅層的一側的各功能層進行激光燒結氣化，而晶體硅層的另一側的各功能層不用燒結氣化，有效保護了這些功能層的性能，進一步降低切割對異質(zhì)結太陽能電池片的損傷。
[0041 ]上述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0042]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，包括如下步驟: 用紫外激光從異質(zhì)結太陽能電池片的一側表面進行至少一次激光切割，形成切槽； 將具有所述切槽的異質(zhì)結太陽能電池片進行裂片操作。2.根據(jù)權利要求1所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，所述紫外激光的波長為315?400nmo3.根據(jù)權利要求2所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，所述紫外激光的功率小于等于5W。4.根據(jù)權利要求1所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，所述激光切割的切割面為異質(zhì)結太陽能電池片靠近N型硅的一側表面。5.根據(jù)權利要求1所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，在激光切割時，對切割處進行保護氣吹掃。6.根據(jù)權利要求5所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，所述保護氣為氮氣。7.根據(jù)權利要求1所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，所述激光切割的次數(shù)為至少兩次。8.根據(jù)權利要求7所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，每次激光切割的切割深度為20?40μηι。9.根據(jù)權利要求1所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，所述切槽的深度與所述異質(zhì)結太陽能電池片的厚度之比為1:2?2:3。10.根據(jù)權利要求1所述的異質(zhì)結太陽能電池片的切割方法，其特征在于，所述裂片操作為手工掰片。
【文檔編號】B23K26/40GK105895745SQ201610451612
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】陸軍威, 張聞斌, 王琪
【申請人】蘇州協(xié)鑫集成科技工業(yè)應用研究院有限公司, 協(xié)鑫集成科技（蘇州）有限公司, 協(xié)鑫集成科技股份有限公司