专利名称：改进的晶体硅片、电池片及太阳能发电装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及以晶体硅或铸造晶体硅或硅合金为主体的太阳能电池片和晶体硅片。铸造晶体硅片或一些非铸造的晶体硅片通常用来制作晶体硅太阳能电池片，而晶体硅太阳能电池片用来制作太阳能发电装置，例如太阳能电池，或称光伏电池。本发明提出了改进的铸造和非铸造晶体硅片、铸造晶体硅太阳能电池片和晶体硅太阳能发电装置。
背景技术：
晶体硅(或硅合金)材料依据其制造方法的不同可分为铸造晶体、直拉单晶(棒)和区熔晶体。其中，铸造晶体硅因较低的生产成本、较高的生产效率而被大量应用于太阳能光伏领域的硅片和电池片制造。铸造硅晶体从方法上区分，可分为坩埚铸造硅晶体和无坩埚铸造(例如电磁悬浮铸造)硅晶体；从晶体结构上区分，可分为铸造多晶硅和铸造单晶硅。 光伏发电装置由于发电功率是面积依赖性的，通常需要多个电池片在单位面积内拼排成最大有效面积，因而，适应于硅锭切割和电池片密排，光伏用电池片和硅片通常采用四边形的轮廓形状，具有四个角部位。不同于直拉硅晶体或区熔硅晶体，因其棒体或锭体尺寸较小，可直接切片获得圆角方形硅片或与区熔硅晶体截面形状相同的硅片，铸造硅晶体通常具有较大的尺寸，为将其制成硅片或电池片，通常在切片前需要将整块的铸造硅晶体锭剖分成多个较小的四棱柱形的硅块，俗称硅方锭，然后将硅方锭沿垂直于棱柱的方向切片获得硅片，例如中国专利申请公开 CN201010238223. 3 所述。由整块的铸造晶体硅锭切割获得的四棱柱体的硅方锭在切片前，通常需要进行倒角加工，以防止娃方徒的直角棱边在切成娃片时形成尖锐的直角形娃片角部，后者极易在硅片加工过程或后续处理中发生破损，例如中国专利申请公开200920159037. 3所述。经过倒角加工的铸造晶体硅方锭切片后，获得具有倒角外缘的角部的铸造晶体硅片。上述传统方法制造的铸造晶体硅片，外观呈方形或非方形，具有四个较长的边缘轮廓线(侧边线)和靠近轮廓线端部的四个角部，角部的边缘因倒角加工而形成与硅片侧边线呈45度夹角的斜边线。典型的8英寸铸造晶体硅片，其边长尺寸为156*156mm(含倒角部位)，倒角部位宽O. 5 3mm。尽管倒角避免了直角硅片易于破碎的缺点，使得硅片加工的成品率有所提高，但是，倒角的斜边与侧边形成的交界部位，以及平直的斜边本身，依然构成了硅片的较脆弱的部位，导致硅片在加工成型中、加工成电池片过程中和获得的电池片在后续处理中其角部位易受损破裂；同时，倒角的斜边线部位在切片过程中容易受损形成小缺角，以及其他微小损伤，难以修复，降低了切片成品率。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提供新型的改进的铸造晶体硅片，和改进的铸造晶体硅太阳能电池片，以及包含了该改进的铸造晶体硅太阳能电池片的新型太阳能发电装置。同时，本发明还提出了制造上述改进的铸造晶体硅片的方法。本发明的新型铸造晶体硅片，包括单晶硅片和多晶硅片；本发明的新型铸造晶体硅太阳能电池片，包括单晶硅太阳能电池片和多晶硅太阳能电池片。本发明的新型铸造晶体娃片的方案是这样实现的提供一种单晶或多晶的铸造晶体硅片，其包含四个角部，所述的硅片的四个角部中的至少一个角部的外缘为外凸形，所述的外凸形的角部的外缘，包括轮廓线为弧形例如圆弧或椭圆弧的外缘，或抛物线形或单边双曲线形等圆锥曲线形的外缘，和轮廓线为多折线形例如三折线形或四折线形的外缘，以及凸形曲线与折线组合构成的外缘。本发明的新型铸造晶体硅太阳能电池片的方案是这样实现的提供一种单晶或多晶的铸造晶体硅太阳能电池片，其包含四个角部， 所述的电池片的四个角部中的至少一个角部的外缘为外凸形，所述的外凸形的角部的外缘，包括轮廓线为弧形例如圆弧形或椭圆弧形的外缘，或抛物线形或单边双曲线形等圆锥曲线形的外缘，和轮廓线为多折线形例如三折线形或四折线形的外缘，以及凸形曲线与折线组合构成的外缘。本发明的新型太阳能发电装置包含至少一个铸造晶体硅太阳能电池片、封装该铸造晶体硅太阳能电池片的底板和透光的面板、收集电池片产生的电流的输出端子，其中，所述的铸造晶体硅太阳能电池片至少包含一个其外缘轮廓为外凸形的角部位，所述的外凸形的角部的外缘，包括轮廓线为弧形例如圆弧形或椭圆弧形的外缘，或抛物线形或单边双曲线形等圆锥曲线形的外缘，和轮廓线为多折线形例如三折线形或四折线形的外缘，以及凸形曲线与折线组合构成的外缘。本发明所述的上述新型硅片、电池片的圆弧形凸起角部(凸角)的圆弧曲率半径、和新型太阳能发电装置的电池片的圆弧形凸角的圆弧曲率半径，优选远小于从凸角边缘到硅片或电池片中心的距离，进一步优选为小于从凸角边缘到硅片或电池片中心的距离的1/6。本发明的再一个目的，是提供具有圆弧形凸起角部的新型晶体硅片、晶体硅电池片，其中，所述的圆弧形凸起角部的圆弧曲率半径远小于从凸起角部边缘到硅片或电池片中心的距离，并进一步优选为小于从凸角边缘到硅片或电池片中心的距离的1/6。本发明的这种具有小曲率半径圆弧角的单晶或多晶的硅片、电池片，较包含圆弧曲率半径等于圆弧边缘到电池片中心的距离的圆弧角部的传统单晶硅片、电池片，具有更凸出的角部，更高的拼排面积充实率，也更美观。本发明还提供了一种新型太阳能发电装置，包含至少一个晶体硅太阳能电池片、封装该晶体硅太阳能电池片的底板和透明的面板、收集电池片产生的电流的输出端子，其特征是，所述的晶体硅太阳能电池片至少包含一个其外缘轮廓为圆弧形的角部位，所述的圆弧曲率半径小于电池片的角部位外缘到电池片中心的距离的1/6。其中，所述的晶体硅太阳能电池片包括铸造晶体硅太阳能电池片、区熔晶体硅太阳能电池片，也包括单晶硅电池片和多晶硅电池片。这样的太阳能发电装置，较包含其角部圆弧曲率半径等于圆弧边缘到电池片中心的距离的电池片的传统太阳能发电装置，例如，传统直拉单晶硅太阳能发电装置，具有单位发电功率的封装材料耗用率低、成本低的优势，并且更为美观。本发明还提供了一种制造上述具有外凸形角部的单晶或多晶的晶体硅片或铸造晶体硅片的方法，包括步骤，切割硅棒或硅锭，获得四棱柱形的晶体硅方锭或铸造晶体硅方锭，对四棱柱形的硅方锭沿长轴的棱作倒圆加工，然后再沿垂直于长轴的方向将该硅方锭切割成硅片，形成具有圆弧形边缘轮廓线的角部的硅片。本发明还提供了再一种制造上述具有外凸形角部的单晶或多晶的铸造晶体硅片的方法，包括步骤，将铸造晶体硅方锭作电化学腐蚀处理，利用在腐蚀溶液中硅方锭的尖端放电效应对尖端具有的相对其他部位的更强的腐蚀作用，将硅方锭的棱线部位腐蚀成具有凸起的外缘的形状，然后再沿与棱线部位垂直的方向将硅方锭切割成硅片。本发明所述的电化学腐蚀处理，依单晶硅方锭或多晶硅方锭的不同，可以分别采取不同的化学腐蚀液，其中，对于单晶硅方锭，可以采用酸性腐蚀液，但最好采用碱性腐蚀液，而对于多晶硅方锭，可以采用碱性腐蚀液，但最好采用酸性腐蚀液。根据本发明的典型 的电化学腐蚀处理方法，将硅方锭作为阳极置于腐蚀液中，另取石墨块作为阴极置于腐蚀液中，由外加直流电源在阳极和阴极间通以直流电，调整电流强度的大小并保持适当的时间，就可获得棱边部位被腐蚀成较为凸起的曲面形状的硅方锭,此时,原棱边部位相邻硅面的直角相交变成以平缓转折的曲面或弧曲面相间的移行相交。本发明的上述具有外凸形角部的单晶或多晶的晶体硅片或电池片，具有不易破碎的特性。选取不同的倒圆曲率半径和多折线数，采用有限元模型作应力分析，比较具有倒角轮廓线的硅片或电池片，结果表明，角部外缘呈圆弧形轮廓的硅片或电池片，或棱部倒圆的四棱柱硅方锭，其轮廓线或轮廓面近角部的抗压性能可以提高约一倍；而角部具有多折线形轮廓线的硅片或电池片，其抗压性能可以提高50%左右。同时，倒圆处理可改变局部应力的方向，由拉应力变为有利的压应力状态。因此，本发明的硅片或电池片，将比现有的倒角的硅片或电池片更加不易破损，加工成型过程中也有更高的抗应力能力。同时，外凸形的角部，保留了更大的可供硅片角部微小破损做磨削修复处理的空间，降低了角部微小破损的磨削修复难度，提高了修复成功率。由此，从硅方锭制造本发明的新型硅片和电池片，以及从本发明的电池片制成本发明的新型太阳能发电装置，将获得更高的成品率和产出率，从而降低了硅片和电池片的制造成本，提高了产出水平，降低了太阳能发电装置的成本。从硅方锭制造硅片的过程中，通常将四棱柱体的硅方锭的至少一个侧面临时粘结在工装夹具上以固定硅方锭。此时，硅方锭的至少一个棱边部位及其所在的棱柱侧面作为切割线的入线端和入线端面，在整个切割过程中，均受到较大的切割冲击，特别是在接近切割终了时硅片在此处更易破损。本发明的新型硅片，包含有其外缘为外凸形的一个角部时，可将该角部对应的原硅方锭的相当于棱的部位作为切割时接近切割终了处的入线口端，由此可减少切割时硅片在此部位的破损几率，提高切片成品率。将包含有一个外凸形角部的硅片制成电池片，进而将电池片制成太阳能发电装置，也因为较高的硅片成品率而相应获得较高的电池片成品率和较低的电池片和太阳能发电装置制造成本。本发明的包含有其外缘为外凸形的2个相邻角部的硅片，由硅方锭切割时，允许将对应于娃片该相邻的两个角部对应的娃方锭的相邻的两棱之间的一个娃面作为粘胶面的切割方式，这样就可以同时降低切割接近终了时切割线入线端和出线端造成的硅片角部损伤几率，提高硅片的成品率。类似的，本发明的包含其外缘为外凸形的2个相邻角部的硅电池片和包含该电池片的太阳能发电装置，由于允许硅片低损伤几率的切割方式，可以提高晶硅电池片和晶硅太阳能发电装置的成品率，降低成本。本发明的包含有其外缘为外凸形的3个相邻角部的硅片，在硅方锭切割时，允许将对应于硅片的相邻的该两个外凸形角部的硅方锭的相邻的两棱之间的一个面作为粘胶面的切割方式，同时，将对应于硅片的第3个外凸形角部的硅方锭的棱的部位所在的另一个面作为切割时的入线端面，可以同时降低粘胶面和入线端面的切割损伤几率，提高硅片在该3个角部的微小破损的磨削修复能力，提高硅片的合格率和产出率，降低硅片的成本。类似的，本发明的包含有其外缘为外凸形的3个相邻角部的电池片，以及包含有该电池片的太阳能发电装置，可以获得其制造过程 的较高的成品率和较低的成本。同时，4个角部仅有3个角部具有外凸形外缘的特征，还具有利用角部的差异来标记硅片、电池片的方向和正反面的作用，使硅片和电池片在加工过程中更具有操作便利性和可控性。本发明还提出了四个角部外缘轮廓均为外凸形的硅片、电池片和包含有外缘轮廓均为外凸形的四个角部的电池片的太阳能发电装置，它们在可获得较高的制造成品率和较低的制造成本的优点的同时，还保留了外观对称的美观性。根据本发明，所述的铸造晶体硅片或电池片的外凸形角部边缘可以由弧形轮廓构成。所述的弧形轮廓，可以是圆弧形轮廓，也可以是椭圆弧形轮廓，或者抛物线形轮廓、双曲线形轮廓，其边缘线分别是圆弧线和椭圆弧线，或者抛物线、单边的双曲线等圆锥曲线。所述的圆弧的曲率半径或椭圆弧的长半轴或短半轴，或者圆锥曲线的焦半径，可以大于、等于或小于硅片或电池片的中心到角部的距离，通常选取远小于该距离的一个值，例如，该距离值的1/6以下，形成较为凸起的轮廓。根据本发明，所述的硅片或电池片的外凸形角部边缘也可以是多折线形，其边缘线由多折线构成。所述的多折线可以是三折线、四折线或五折线，等等，通常，由于角部尺寸较小，和方便加工，可以采用三折线的边缘，既能满足降低损伤几率的要求，又便于加工。根据本发明，所述的单晶的铸造晶体硅片通常是由铸造单晶硅锭切割成的晶体硅片，例如，由所谓的铸造准单晶或铸造类单晶锭切割出来的具有基本上单一晶向的硅方锭切割获得的娃片。由该单晶的铸造晶体娃片制成的电池片就是本发明的单晶的铸造晶体娃太阳能电池片。类似的，根据本发明，所述的多晶的铸造晶体硅片通常是由铸造多晶硅锭切割出来的多晶硅方锭切割获得的晶体硅片，也包括由所谓的铸造准单晶锭或铸造类单晶锭切割出来的其截面上具有一个以上晶界的硅方锭切割获得的硅片，该硅片的表面具有一个以上的晶界。由该多晶的铸造晶体硅片制成的电池片就是本发明的多晶的铸造晶体硅太阳能电池片。为获得本发明的具有三折线形轮廓的外凸形角部的硅片，可以对四棱柱体的硅方锭的棱边部位进行三次平磨处理，然后将该硅方锭切割成硅片，其中，每次平磨分别取不同的平磨角度，例如，以硅方锭棱边的一个邻面为角度基准，三次平磨的角度依次取30度，45度，60度。类似地，对硅方锭的一个直角棱边依次作四次不同角度的平磨处理，然后切割成硅片，即可获得具有四折线形轮廓的外凸形角部的硅片。 以下结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明。
图1示意本发明所述的新型硅片的具有外凸形外缘的一个角部，图中虚线示意现有技术中的倒角的硅片其构成角部外缘的斜边线。
图2示意本发明的新型硅片的具有圆弧形的外凸形外缘的一个角部。图中的虚线R示意圆弧的曲率半径。
图3示意本发明的具有三折线形轮廓的外凸形外缘的新型硅片的一个角部。
图4示意本发明的其相邻2个角部的外缘为圆弧形的新型硅片，作为对比，硅片的其余2个角部为普通的倒角型角部。
图5示意本发明的具有3个其外缘为圆弧形的角部的新型硅片，其第四个角部为普通的倒角型角部。
图6示意本发明的具有4个其外缘为圆弧形的角部的新型硅片。附图标记说明1:娃片的主体部分
21、22、23、24 :硅片的第1、2、3、4个角部；
31、32、33、34 :硅片的第1、2、3、4个角部的外缘轮廓线；
41、42、43、44 :硅片的四条较长的边缘轮廓线之一；
R :圆弧曲率半径；
al、a2、a3 :构成角部的外缘的短边线；本发明的附图均为示意图，图中各部位所显示的相对大小，依清楚地展示和方便绘图的需要做了调整，并不代表实际的比例或尺寸。附图中并未显示硅片的厚度。本发明所述的硅片、电池片的厚度，可以依据使用需要而任意选取合适的厚度，通常，为节省材料，本发明的硅片、电池片的厚度值在70 400um。根据本发明，选取较薄的厚度，更容易体现本发明的产品提高成品率和降低成本的优势。
具体实施例方式图1示意本发明的一种铸造晶体硅片的实施方式中所述的硅片的具有外凸形外缘的一个角部。图中的虚线示意现有技术的硅片的倒角角部的外缘斜边线。图1清晰地显示出本发明的硅片，其角部的外缘轮廓，较现有技术的硅片角部(虚线以下，本发明称之为平角)，呈明显的外凸形状(本发明称之为凸角)，但又不是直角形凸起，这一方面使得硅片的两条相邻的边缘轮廓线在角部的相交通过一小段外凸形曲线平缓地转折移行，另一方面，增大了角部的实体面积，使得角部保留了更多的空间可用于角部外缘的微小破损或缺损的磨削修复。本发明发现，这两种因素的共同作用，可使硅片的成品率提高、不合格率降低，从而提高娃片的产出，降低娃片的成本。该实施方式中，所述的外凸形状的硅片角部外缘轮廓线可以是连续的任意形状的外凸曲线，包括规则的外凸形曲线，例如椭圆线、抛物线、单边的双曲线等圆锥曲线，或不规则的外凸形曲线，或曲线与折线的任意组合线。将上述具有外凸形外缘的角部的硅片，按照晶硅电池片的制造方法制成电池片，即获得本发明的铸造晶体硅太阳能电池片，它包含有至少一个具有外凸形外缘的角部。将该具有外凸形外缘角部的电池片，经封装、和设置引出电流的输出端子，即获得本发明的铸造晶体硅太阳能发电装置。图2示意本发明的一种铸造晶体硅片的实施方式中所述的硅片的具有圆弧形的外凸形外缘的一个角部。图中的虚线示意该圆弧的曲率半径。本发明的具有圆弧形外缘轮廓的角部的硅片，较具有其他外凸形外缘轮廓角部的硅片，具有相对最优的抵抗破损的能力，并且易于制造。本实施方式中，所述的圆弧的曲率半径可以根据角部尺寸的大小来调整。通常选取半径值远低于从硅片的角部外缘到硅片中心的距离值，最好低于该值的1/6，而高于角部沿硅片边缘线深入硅片的深度值的一半。对于8英寸硅片，其半径优选区间在O. 5 16mm,进一步优选I 8mm。根据本发明提出的方法，上述具有圆弧形的角部边缘轮廓的硅片，可以通过对四棱柱体的娃块(或娃方锭)的棱边部位作倒圆加工，然后沿垂直于棱边的方向将娃块切割成娃片获得。 将上述具有圆弧形外缘的角部的硅片，按照晶硅电池片的制造方法制成电池片，即获得本发明的铸造晶体硅太阳能电池片，它包含有至少一个具有圆弧形外缘的角部。将该具有圆弧形外缘角部的电池片，设置引出电流的输出端子，并封装于底板和透光面板之间，即获得本发明的铸造晶体硅太阳能发电装置。图3示意本发明的再一个实施方式的新型铸造晶体硅片的一个角部，该角部具有三折线形轮廓的外凸形外缘。所述的三折线形轮廓，由三根彼此连接的、角度从硅片的该角部的一侧的侧边线方向阶梯地转向另一侧的侧边线方向的短边线al、a2、a3形成。对四棱柱体的硅方锭的棱的部位依次作三次不同角度(例如，图中al为从41方向偏右30度，a2偏右45度，a3偏右60度，等等)的平磨，然后再将该硅方锭切割成片，可以获得本实施方式的娃片。取上述具有三折线形外缘轮廓的角部的硅片，按常规方法和工艺加工成电池片，即获得本发明的具有三折线形外缘轮廓的角部的铸造晶体硅太阳能电池片。将该电池片制成太阳能电池组件，即获得本发明的一种铸造晶体硅太阳能发电装置。图4示意本发明的其相邻2个角部的外缘为圆弧形的铸造晶体硅片，硅片的其余2个角部为普通的倒角型角部，具有45度或50度倾角的斜边线的外缘。本实施方式的一个实施例中，圆弧曲率半径为3mm,圆弧外缘沿侧边线深入娃片的深度为2_。其制造方法的一个例子是，取横截面边长为156_、高230_的方柱状硅方锭，将四个侧棱的相邻2个倒圆，倒圆半径为3_，另2个侧棱倒角，将获得的硅方锭置于多线切割机，其中，2个倒圆的侧棱之间的硅面作为粘结面，粘结在工件板上固定住，沿与侧棱垂直的方向切割成硅片，获得本实施方式的新型硅片。将该硅片制成电池片，并将至少一个该电池片封装成光伏电池组件，即获得本发明的一种太阳能发电装置。从硅方锭切割制造本发明的上述2个角部外缘为圆弧形凸起的硅片时，如果圆弧部位位于硅方锭的粘胶固定面的相对面(即入刀口面)，30个硅方锭的切割试验，小缺角、缺角硅片出现率合计为1. 81%;如果圆弧部位位于硅方锭的粘胶固定面(即出刀口面)，30个硅方锭的切割试验，小缺角、缺角硅片出现率合计为O. 77%，明显降低，其中，绝大多数小缺角经磨削凸起的角部后缺损被修复。图5示意本发明的具有3个其外缘为圆弧形的角部的新型硅片的实施方式，其第4个角部为普通的倒角型角部，具有45度倾角的斜边线的外缘。本实施方式的一个实施例中，圆弧曲率半径为2mm,圆弧外缘沿侧边线深入娃片的深度为1. 5_。其制造方法的一个例子是，取横截面边长为156mm、高210mm的方柱状硅方锭，将四个侧棱的相邻3个倒圆，倒圆半径为2_，另I个侧棱倒角，将获得的硅方锭置于多线切割机，其中，2个倒圆的侧棱之间的硅面作为粘结面，粘结在工件板上固定住，将第3个经倒圆的侧棱部位作为切割线进线端，沿与侧棱垂直的方向切割成硅片，获得本实施方式的新型硅片。将该硅片制成电池片，并将至少一个该电池片封装成光伏电池组件，即获得本发明的一种太阳能发电装置，其电池片的3个角部的外缘呈圆弧形。图6示意本发明的具有4个其外缘为圆弧 形的角部的新型硅片的实施方式。其中，圆弧外缘的圆弧曲率半径为6mm,圆弧切入娃片侧边线3_。将该娃片经表面制绒、扩散制Pn结、腐蚀去磷硅玻璃、边缘刻蚀、镀减反射膜、电极印刷、烧结等常规电池片制作工艺处理，制成本发明的一种具有其外缘为圆弧形的4个角部的新型晶体硅太阳能电池片。将至少一个该电池片封装成光伏电池组件，即获得本发明的一种太阳能发电装置，其电池片的4个角部的外缘呈圆弧形。制造本发明上述实施方案的4个角部的外缘呈圆弧形的硅片或电池片，可以采用铸造硅晶体锭，例如铸造单晶或铸造多晶硅锭，也可以采用区熔晶体锭，例如长方体形的水平区熔单晶锭，还可以采用直拉单晶棒。后一种实施方式中，直拉单晶棒先被沿长径切割成四棱柱形晶锭，再对晶锭四个棱部做倒圆加工，其倒圆的圆弧曲率半径小于圆弧到硅片中心距离的1/6，然后切片，获得硅片。这样获得单晶硅片，其圆弧形的角部，具有较小的圆弧曲率半径，可将多个由此硅片制成的电池片拼排、封装成本发明的太阳能发电装置。该太阳能发电装置具有较小的电池片间的顶角间隙，不仅美观，而且面积利用率提高，单位发电功率的封装材料成本降低，发电成本降低。相比之下，直拉单晶棒按现有工艺制成的硅片，其圆弧角具有较大圆弧曲率半径(其半径即为直拉晶棒的旋转半径)，制成电池片后封装成电池组件，各电池片的角部之间具有较大的空隙面积，不仅不美观，而且浪费了组件的占用空间面积，降低了封装材料的利用率。作为上述实施方案的一个变种，或者简化方案，本发明提出了只有I 3个角部的外缘呈圆弧形的晶体硅片或晶体硅电池片，其角部的圆弧曲率半径远小于圆弧边缘到硅片中心距离，通常取该距离的1/6 1/20。可将多个此种电池片拼排、封装制成本发明的一种太阳能发电装置。制造本发明的具有外凸形角部的晶体硅片的电化学腐蚀方法的一个实施例中，单晶或者多晶的晶体硅锭或硅棒先被切割成四棱柱形的硅方锭，然后置于由强氧化剂、氢氟酸和缓冲液组成的酸性腐蚀液中，将硅方锭的至少一个棱边浸没入腐蚀液，然后使硅方锭与直流电源的正极相连，将电源负极连接到置于腐蚀液中的石墨电极上，通入电流I 10A，处理10 lOOmin，取出硅方锭，洗净，置入多线切割机中沿垂直于棱边的方向切片，即获得具有至少一个外凸形角部的晶体硅片。本发明使用的电化学腐蚀方法，具有非均匀的腐蚀效果，硅锭在棱边部位的腐蚀量要高于侧面，因此可以获得除去尖锐棱边的效果，在硅锭的原棱边部位形成外凸形的曲面。制造本发明的具有外凸形角部的晶体硅片的电化学腐蚀方法的再一个实施例中，单晶或者多晶的晶体硅锭或硅棒先被切割成四棱柱形的硅方锭，然后置于强碱腐蚀液中，将硅方锭的至少一个棱边浸没入腐蚀液，然后使硅方锭与直流电源的正极相连，将电源负极连接到置于腐蚀液中的石墨电极上，通入电流O. 5 5A，处理8 80min，取出硅方锭，洗净，置入多线切割机切片，即获得具有至少一个外凸形角部的晶体硅片。 制造本发明的外凸形角部的硅片时，硅锭在切片接近终了时，硅锭对砂浆的冲击承受能力提高，降低了裂纹、缺角、小缺角概率，降低切割应力、温度应力造成的损伤，提高了近出刀口的切割砂浆流量和线速允许值，减少了线痕、硬点故障。同时，外凸的角部允许更大的角部缺损磨削空间，并增加硅片的有效面积，因此，能获得更高的产出率和更低的制造成本。本发明的外凸形角部的电池片，由于更强的抗应力能力，减少了电池片加工工艺中的工艺损耗，提高了电池片的产出率；同时，外凸形的角部也增加了吸收光能来发电的有效面积。相比本发明，传统的铸造晶体硅片、电池片，其角部都是单一的倒角结构，是在四棱柱形硅锭的棱柱部位作单次倒角加工、然后再切割成硅片。由于单次倒角时的磨削需要 一次磨削到位,并且按45度角磨削，磨削的去除量较大，磨削去除对硅块形成较大的冲击，极易在倒角部位局部造成应力损伤和机械损伤，形成微裂纹，后者对于脆性的硅晶体来说，其受温度、震动、压力等因素的影响，极易扩展成小缺角甚至缺角破损，从而影响了成品率，提闻了制造成本。因此，本发明的晶体硅片、电池片，较传统的硅片、电池片，具有成品率高、成本低的优势，其制成的太阳能发电装置具有不可忽略的综合成本优势。本发明所述的晶体硅片和电池片，包括含各种掺杂剂的晶体硅片和电池片，例如含有基于电池片性能基础所需要的P型掺杂剂硼、镓或N型掺杂剂磷、锑的硅片和电池片，含有性能改良剂例如锗的晶体硅片、电池片。其中，掺杂剂含量一般不超过49 %，例如，含锗约5 IOOOOppm的晶体娃片和由此娃片制成的电池片。本领域的技术人员显而易见，在不偏离本发明的范围或构思的情况下，可以对所披露的结构和方法做出各种修改和变形。本发明的说明书和实施方案只是示例性的，考虑到说明书以及实践本文中披露的发明精神，本领域的技术人员可以显而易见本发明的其他实施方案。
权利要求
1.一种单晶或多晶的铸造晶体硅片，包含四个角部，本发明的特征是，所述的硅片的至少一个角部的外缘呈外凸形。
2.根据权利要求1所述的铸造晶体硅片，其特征是，所述的硅片的2个相邻的角部的外缘呈外凸形。
3.根据权利要求1 2所述的铸造晶体硅片，其特征是，所述的外凸形角部外缘由任选自圆弧形、椭圆弧形、抛物线形、单边双曲线形、多折线形中的一种或一种以上的组合形成的凸形轮廓线构成。
4.一种单晶或多晶的铸造晶体硅太阳能电池片，包含四个角部，本发明的特征是，所述的电池片的的至少一个角部的外缘呈外凸形。
5.根据权利要求4所述的铸造晶体硅太阳能电池片，其特征是，所述的电池片的2个相邻的角部的外缘呈外凸形。
6.根据权利要求4 5所述的铸造晶体硅太阳能电池片，其特征是，所述的外凸形角部外缘由任选自圆弧形、椭圆弧形、抛物线形、单边双曲线形、多折线形中的一种或一种以上的组合形成的凸形轮廓线构成。
7.制造具有圆弧形外缘的角部的晶体硅片的方法，其特征是，对四棱柱形的晶体硅方锭沿长轴的棱作倒圆加工，然后再沿垂直于长轴的方向切割成硅片。
8.制造具有外凸形外缘的角部的晶体硅片的方法，其特征是，将四棱柱形的晶体硅方锭作电化学腐蚀处理，然后再切割成硅片。
9.一种太阳能发电装置，包含至少一个铸造晶体硅太阳能电池片、封装该铸造晶体硅太阳能电池片的底板和透光的面板、收集电池片产生的电流的输出端子，其特征是，所述的铸造晶体硅太阳能电池片至少包含一个其外缘轮廓呈外凸形的角部位。
10.一种太阳能发电装置，包含至少一个晶体硅太阳能电池片、封装该晶体硅太阳能电池片的底板和透光的面板、收集电池片产生的电流的输出端子，其特征是，所述的晶体硅太阳能电池片至少包含一个其外缘轮廓为圆弧形的角部位，所述的圆弧的曲率半径小于从电池片的角部位外缘到电池片中心的距离的1/6。
全文摘要
本发明涉及以晶体硅或铸造晶体硅或硅合金为主体的改进的晶体硅片、电池片和太阳能发电装置。现有的晶体硅片、晶体硅电池片，形状为具有四个倒角的四边形，由于倒角的存在，其制造和加工处理过程中，易于破碎、损伤，倒角缺损的修复能力低，成品率低；现有的大曲率半径圆角单晶硅片制成的电池片，拼排、封装成晶体硅太阳能发电装置，封装材料的有效利用率低。本发明采用凸角形的硅片、电池片结构，和小曲率半径的圆弧角的硅片、电池片，具有提高硅片制造的成品率，提高微小损伤修复能力，提高太阳能发电装置的有效面积利用率，降低成本等优点。
文档编号H01L31/0256GK103000711SQ20111029020
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月17日 优先权日2011年9月17日
发明者赵钧永 申请人:赵钧永