硅片的预处理方法及叠焊太阳能组件的制备方法技术

本发明专利技术属于光伏技术领域，提供了一种硅片的预处理方法及叠焊太阳能组件的制备方法，包括：采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热，采用流体束对硅片待裂片部位的表面快速冷却，使硅片在压应力和拉应力的作用下发生裂片，对硅片的至少一部分表面进行等离子体刻蚀。本发明专利技术的方法将应力裂片和等离子体刻蚀联合应用于硅片的预处理中，可显著改善对硅片的切割损伤，使硅片断面均匀，无毛刺或裂纹，硅片的破片率明显下降，并显著减少叠焊太阳能组件的纹路隐裂数量。

【技术实现步骤摘要】
硅片的预处理方法及叠焊太阳能组件的制备方法
本专利技术属于光伏
，特别涉及一种硅片的预处理方法及叠焊太阳能组件的制备方法。
技术介绍
作为一种新的电池焊接工艺，叠焊技术在传统焊带焊接工艺的基础上实现电池片的叠加，缩小电池片间距，最大化利用面积，从而实现高能量密度。在叠焊太阳能组件的制备过程中，硅片分选结束后需要对硅片进行切割预处理，然后使用柔性焊带及定制工装，基于焊接技术，将硅片相互搭接焊接。其中，传统的硅片切割方式是：利用具有高能量密度的脉冲激光在硅片上划出一条沟槽，随后用机械方式将其掰开。对采用传统方式切割的硅片断面采用扫描电子显微镜观察，发现断面极不均匀，呈明显的波浪状，具有较多毛刺与裂纹，这是因为激光热度使电池切割截面产生了化学变化，出现了熔融现象，对硅片造成了严重的切割损伤。由于激光切割与机械掰片的交接点有应力，而硅片切割部位又位于焊带压延位置，因此切割过程中造成的硅片损伤最终影响到叠焊太阳能组件的质量，叠焊太阳能组件在层压后出现较多纹路隐裂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种硅片的预处理方法及叠焊太阳能组件的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供了一种硅片的预处理方法，依次包括：采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热，以使所述硅片待裂片部位的内部膨胀形成压应力；采用流体束对硅片待裂片部位的表面快速冷却，以使所述硅片待裂片部位的表面收缩形成拉应力；所述硅片在所述压应力和所述拉应力的作用下发生裂片；将硅片的至少一部分表面暴露于等离子体中，对所述硅片的至少一部分表面进行等离子体刻蚀，其中，所述硅片的至少一部分表面包括硅片发生裂片部位的表面。相对于现有技术而言，本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术将应力裂片和等离子体刻蚀联合应用于硅片的预处理中。首先，采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热，使硅片待裂片部位的内部膨胀形成压应力；采用流体束对硅片待裂片部位的表面快速冷却，使硅片待裂片部位的表面收缩形成拉应力；由于脆性材料抗压刚度远大于抗拉强度，当拉应力达到硅片的断裂强度时，硅片就会发生自然断裂，裂纹会随着激光及冷却移动轨道稳定扩展。本专利技术的方法避免了传统的“激光切割结合机械裂片”过程中对硅片的热力损伤和机械损伤，有效改善硅片断面的质量，同时也降低裂片过程中的破片率。其次，在使硅片发生应力裂片之后，对硅片进行等离子体刻蚀，去除硅片表面的扩散层以及裂片部位表面的轻微裂纹或粉尘，进一步改善了硅片的表面性质。本专利技术的第二方面还提供了一种叠焊太阳能组件的制备方法，该方法包括：根据本专利技术第一方面所述的方法对硅片进行预处理，将预处理后的硅片采用叠焊技术制备成太阳能组件。采用本专利技术第二方面所提供的方法制备的太阳能组件，纹路隐裂问题得到显著改善。优选地，在本专利技术所提供的硅片的预处理方法中，所述采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热的步骤依次包括：采用波长为320～400nm、功率为3～5W的紫外激光束对所述硅片待裂片部位的内部快速加热；采用波长为1060～1100nm、功率为100～150W的红外激光束对所述硅片待裂片部位的内部快速加热。优选地，在本专利技术所提供的硅片的预处理方法中，所述硅片待裂片部位的内部与所述硅片待裂片部位的表面之间的距离为1～3mm。在该距离范围内，应力裂片的成功率和裂片效果最好。优选地，在本专利技术所提供的硅片的预处理方法中，所述采用流体束对硅片待裂片部位的表面快速冷却的步骤中，所述流体束选自液态水、液态二氧化碳、液态氢、液氮、低温惰性气体、低温二氧化碳气体、低温氢气、低温氮气中的至少一种。优选地，在本专利技术所提供的硅片的预处理方法中，所述流体束的温度为20～30℃。在本专利技术的方法中，激光束可使硅片待裂片部位的内部温度达到150～200℃，同时配合本专利技术的激光参数和加热位置，只需要在硅片待裂片部位的表面施以20～30℃的流体束进行快速冷却，就可实现应力裂片。20～30℃的流体束极易获取，并便于利用，使得本专利技术的方法可操作性好，易于工业应用。优选地，在本专利技术所提供的硅片的预处理方法中，所述等离子体刻蚀步骤在等离子体刻蚀机中进行。优选地，在本专利技术所提供的硅片的预处理方法中，形成所述等离子体的气体至少包含CF4和O2，所述CF4的流量为100～120sccm/min，所述O2的流量为10～15sccm/min。优选地，在本专利技术所提供的硅片的预处理方法中，激发所述等离子体的高频辉光的压力为300～350Pa，功率为100～120W。优选地，在本专利技术所提供的硅片的预处理方法中，开启所述高频辉光的时间为10～18分钟，优选14分钟。在本专利技术所提供的上述等离子体气体流量范围和高压辉光的压力和功率条件下，当开启高频辉光、对硅片表面进行的等离子体刻蚀时间为14分钟时，可使叠焊太阳能组件隐裂的改善效果达到最佳，整个组件的隐裂数量能控制在4处以内。附图说明图1为实施例3中根据本专利技术的方法预处理后的硅片裂片边缘的扫描电子显微镜图；图2为对比例1中传统激光切片和等离子体刻蚀处理后的硅片切割边缘的扫描电子显微镜图；图3为实施例3中根据本专利技术的方法预处理后的硅片裂片断面的扫描电子显微镜图；图4为对比例1中传统激光切片和等离子体刻蚀处理后的硅片切割断面的扫描电子显微镜图；图5为一实施例的叠焊太阳能组件中相邻两个硅片搭接串联的结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚理解本专利技术的目的、特点和优势，下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。所用材料未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而非对本专利技术及其应用的限制。根据本专利技术的第一方面，本专利技术的实施方式提供了一种硅片的预处理方法，依次包括：采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热，以使所述硅片待裂片部位的内部膨胀形成压应力；采用流体束对硅片待裂片部位的表面快速冷却，以使所述硅片待裂片部位的表面收缩形成拉应力；所述硅片在所述压应力和所述拉应力的作用下发生裂片；将硅片的至少一部分表面暴露于等离子体中，对所述硅片的至少一部分表面进行等离子体刻蚀，其中，所述硅片的至少一部分表面包括硅片发生裂片部位的表面。本专利技术的部分实施方式中，所述采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热的步骤依次包括：先采用波长为320～400nm、功率为3～5W的紫外激光束对所述硅片待裂片部位的内部快速加热；然后采用波长为1060～1100nm、功率为100～150W的红外激光束对所述硅片待裂片部位的内部快速加热。作为一些实施方式的举例，可以采用波长为320nm、功率为3W的紫外激光束；波长为350nm、功率为5W的紫外激光束；波长为380nm、功率为4W的紫外激光束；波长为400nm、功率为4.5W的紫外激光束等。同样的，作为一些实施方式的举例，可以采用波长为1060nm、功率为100W的红外激光束；波长为1070nm、功率为110W的红外激光束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅片的预处理方法，其特征在于，依次包括：/n采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热，以使所述硅片待裂片部位的内部膨胀形成压应力；/n采用流体束对硅片待裂片部位的表面快速冷却，以使所述硅片待裂片部位的表面收缩形成拉应力；/n所述硅片在所述压应力和所述拉应力的作用下发生裂片；/n将硅片的至少一部分表面暴露于等离子体中，对所述硅片的至少一部分表面进行等离子体刻蚀，其中，所述硅片的至少一部分表面包括硅片发生裂片部位的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅片的预处理方法，其特征在于，依次包括：
采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热，以使所述硅片待裂片部位的内部膨胀形成压应力；
采用流体束对硅片待裂片部位的表面快速冷却，以使所述硅片待裂片部位的表面收缩形成拉应力；
所述硅片在所述压应力和所述拉应力的作用下发生裂片；
将硅片的至少一部分表面暴露于等离子体中，对所述硅片的至少一部分表面进行等离子体刻蚀，其中，所述硅片的至少一部分表面包括硅片发生裂片部位的表面。


2.根据权利要求1所述的硅片的预处理方法，其特征在于，所述采用激光束对硅片待裂片部位的内部快速加热的步骤依次包括：
采用波长为320～400nm、功率为3～5W的紫外激光束对所述硅片待裂片部位的内部快速加热；
采用波长为1060～1100nm、功率为100～150W的红外激光束对所述硅片待裂片部位的内部快速加热。


3.根据权利要求1所述的硅片的预处理方法，其特征在于，所述硅片待裂片部位的内部与所述硅片待裂片部位的表面之间的距离为1～3mm。


4.根据权利要求1所述的硅片的预处理方法，其特征在于，所述采用流体束对硅片待裂片部位的...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，王路闯，陶武松，郭志球，
申请(专利权)人：浙江晶科能源有限公司，晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33