[发明专利]一种柔性单晶硅片和柔性太阳电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性单晶硅片和柔性太阳电池及其制备方法。该制备方法包括：将单晶硅片制绒、清洗，在单晶硅片表面和背面制作金字塔减反射结构；利用等离子体刻蚀对单晶硅片的侧面以及边缘部分的正面和背面的金字塔、菱角、突刺和凹槽的峰和谷进行圆滑处理；清洗。该方法使单晶硅片的侧面和边缘部分正面、背面的金字塔，菱角，突刺和凹槽的峰和谷变圆滑，而硅片其他区域的金字塔结构维持不变，不改变表面反射率，可以使得单晶硅片具有柔性的特征，从而提高力学性能。

技术领域

本发明属于新能源的太阳能光伏发电技术领域，特别涉及一种柔性单晶硅片和柔性太阳电池及其制备方法。

背景技术

目前，晶体硅太阳电池的市场占有率达到95％以上。晶体硅太阳电池的主要发展方向是提高转换效率，降低成本。单晶硅太阳电池的主要成本来自单晶硅片，占80％以上。单晶硅片的成本主要由高纯多晶硅材料、拉晶、切片构成，而高纯多晶硅材料的成本主要由提纯过程中的还原电耗产生，目前已经达到50kWh/kg以下，接近现有工艺的技术瓶颈，因此，降低单晶硅片的厚度是降低硅片成本的有效技术路径。

随着光伏应用技术和信息技术的发展，光伏的应用形态也在发生变化，各种形式的建筑一体化、车载、机载、可穿戴电子、通信节点供电等多种形态的应用方式逐步出现。在这些新的应用形态中，除了对光电转换效率有较高的要求以外，对光伏组件的重量和安装方式提出了更高的要求，其中，对可安装于各种屋顶、车顶、便携式电源、可穿戴电子设备的柔性太阳电池需求越来越多，对光伏组件的轻质化要求越来越高，因此，急需开发出高效、稳定、无毒、轻质的柔性太阳电池。

然而，单晶硅本身是一种脆性材料，尽管可以通过降低硅片的厚度实现一定的弯折性，但是，在机械冲击下和震动条件下仍然容易破碎。而且，由于晶体硅是间接带隙半导体，降低硅片的厚度引起电池的电流密度也会显著降低，进而大大降低光电转换效率。因此，需要把单晶硅变得更具柔性，从根本原理上解决单晶硅片和太阳电池的易碎问题，实现柔性单晶硅太阳电池的制作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性单晶硅片和柔性太阳电池及其制备方法，以克服现有技术中由于单晶硅片脆性导致的晶体硅太阳电池容易断裂、破碎的问题。

本发明提供一种柔性单晶硅片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将单晶硅片制绒、清洗，在单晶硅片表面和背面制作金字塔减反射结构；

(2)利用等离子体刻蚀对单晶硅片的侧面以及边缘部分的正面和背面的金字塔、菱角、突刺和凹槽的峰和谷进行圆滑处理；

(3)清洗。

优选地，所述步骤(1)中单晶硅片厚度在120微米以下。

优选地，所述步骤(1)中制绒为：使用KOH或者NaOH碱性溶液，加入制绒添加剂，在60-85℃下进行制绒。

优选地，所述步骤(1)中金字塔的尺寸根据太阳电池的工艺进行调节，一般在1.0至12微米之间。

优选地，所述步骤(1)中制绒后的单晶硅片厚度在140微米以下。

优选地，所述步骤(2)中利用等离子体刻蚀对单晶硅片的侧面以及边缘部分的正面和背面的金字塔、菱角、突刺和凹槽的峰和谷进行圆滑处理为：把相同尺寸的多个单晶硅片叠加在一起，把硅片放入等离子体刻蚀机的等离子体腔，用夹具固定硅片，利用等离子体对多个硅片的侧面同时刻蚀，使硅片侧面部分的金字塔、菱角、突刺和凹槽的峰和谷变得圆滑。

上述涉及的等离子体对单晶硅片的侧面进行刻蚀时，等离子体通过硅片之间的微小间隙渗透到硅片之间，对硅片边缘的正面和背面同时进行刻蚀，使硅片正面和背面边缘部分金字塔、菱角、突刺和凹槽的峰和谷变得圆滑。