專利名稱：一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于薄膜太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域，涉及到一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，特別是通過(guò)光刻和腐蝕相結(jié)合的方法，最大程度的減少了線寬，減小了死區(qū)的面積的工藝步驟。
背景技術(shù)：
世界能源的需求使太陽(yáng)電池技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，目前市場(chǎng)成熟的主流技術(shù)以單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池為主，但由于硅材料的短缺以及生產(chǎn)晶體硅過(guò)程中存在的環(huán)境問(wèn)題使其受到限制，中國(guó)已經(jīng)明確限制多晶硅的生產(chǎn)。然而由于薄膜太陽(yáng)電池具有耗材少、環(huán)境友好、成本下降空間較大等優(yōu)勢(shì)，科研和生產(chǎn)單位紛紛將薄膜太陽(yáng)電池作為研發(fā)生產(chǎn)主方向。非晶硅太陽(yáng)電池具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下方面(1)材料和制造工藝成本低。這是因?yàn)橐r底材料，如玻璃、不銹鋼、塑料等，價(jià)格低廉。硅薄膜厚度不到1 μ m,昂貴的純硅材料用量很少。制作工藝為低溫工藝(100-30(TC )， 生產(chǎn)的耗電量小，能量回收時(shí)間短。(2)易于形成大規(guī)模生產(chǎn)能力。這是因?yàn)楹诵墓に囘m合制作特大面積無(wú)結(jié)構(gòu)缺陷的a-Si合金薄膜；只需改變氣相成分或者氣體流量便可實(shí)現(xiàn)p-n結(jié)以及相應(yīng)的迭層結(jié)構(gòu)； 生產(chǎn)可全流程自動(dòng)化。(3)品種多，用途廣。薄膜的a-Si太陽(yáng)電池易于實(shí)現(xiàn)集成化，器件功率、輸出電壓、 輸出電流都可自由設(shè)計(jì)制造，可以較方便地制作出適合不同需求的多品種產(chǎn)品。由于光吸收系數(shù)高，晴電導(dǎo)很低，適合制作室內(nèi)用的微低功耗電源，如手表電池、計(jì)算器電池等。由于 a-Si膜的硅網(wǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能結(jié)實(shí)，適合在柔性的襯底上制作輕型的太陽(yáng)電池。靈活多樣的制造方法，可以制造建筑集成的電池，適合戶用屋頂電站的安裝。非晶硅太陽(yáng)電池盡管有如上諸多的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也是很明顯的。主要是初始光電轉(zhuǎn)換效率較低，穩(wěn)定性較差。初期的太陽(yáng)電池產(chǎn)品初始效率為5-6%，標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光強(qiáng)照射一年后，穩(wěn)定化效率為3-4%，在弱光下應(yīng)用當(dāng)然不成問(wèn)題，但在室外強(qiáng)光下，作為功率發(fā)電使用時(shí)，穩(wěn)定性成了比較嚴(yán)重的問(wèn)題。功率發(fā)電的試驗(yàn)電站性能衰退嚴(yán)重，壽命較短，嚴(yán)重影響消費(fèi)者的信心，造成市場(chǎng)開拓的困難。此外，非晶硅太陽(yáng)能電池由于尺寸較大，容易損壞以及電流較大，電壓較小等缺點(diǎn)需要將其劃刻開來(lái)，目前工業(yè)上主要采用激光劃刻，而激光同樣存在激光劃刻精確度高，具有精準(zhǔn)的方向性，但是激光劃刻線寬較寬，造成死區(qū)面積較大，嚴(yán)重影響薄膜太陽(yáng)能的電性能，減少死區(qū)面積成為當(dāng)前薄膜太陽(yáng)能研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決盡量減小死區(qū)面積、從而提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，通過(guò)光刻和腐蝕相結(jié)合的方法，最大程度的減少了線寬，減小了死區(qū)的面積的工藝步驟。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，包括在襯底上制備導(dǎo)電膜層、第一次劃刻、制備光伏吸收層、第二次劃刻、制備背電極層、第三次劃刻、以及清洗、檢測(cè)、封裝、檢驗(yàn)、包裝步驟，關(guān)鍵是進(jìn)行第一次劃刻的具體步驟是a、用光刻機(jī)在導(dǎo)電膜層上制作劃刻圖案；b、用干法刻蝕或濕法刻蝕按照劃刻圖案刻蝕出溝槽，并進(jìn)行清洗。步驟a中劃刻圖案的線寬為80-110nm，步驟b中刻蝕出的溝槽寬度對(duì)應(yīng)為 80-1IOnm0本發(fā)明的有益效果是用光刻和腐蝕相結(jié)合的方式進(jìn)行劃刻，相比激光劃刻減小了線寬，進(jìn)一步減小了死區(qū)面積，同時(shí)提高了光電轉(zhuǎn)換效率。
具體實(shí)施例方式一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，包括在襯底上制備導(dǎo)電膜層、第一次劃刻、制備光伏吸收層、第二次劃刻、制備背電極層、第三次劃刻、以及清洗、檢測(cè)、封裝、檢驗(yàn)、包裝步驟，關(guān)鍵是于進(jìn)行第一次劃刻的具體步驟是a、用光刻機(jī)在導(dǎo)電膜層上制作劃刻圖案；b、用干法刻蝕或濕法刻蝕按照劃刻圖案刻蝕出溝槽，并進(jìn)行清洗。所述的步驟a中劃刻圖案的線寬為80-110nm，步驟b中刻蝕出的溝槽寬度對(duì)應(yīng)為 80-1IOnm0所述的光刻機(jī)是紫外線光刻機(jī)、或是電子束光刻機(jī)、或是X射線光刻機(jī)、或是離子束光刻機(jī)。所述的濕法刻蝕包括等離子刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕、離子束銑蝕和濺射。所述的步驟b中清洗采用超聲波清洗。所述的第二次劃刻與第三次劃刻的線寬為30-38um。本發(fā)明的工藝的具體實(shí)施步驟如下 用LPCVD或者磁控濺射在曲面襯底上制備導(dǎo)電膜層TCO ；膜層厚度600 800nm
方塊電阻小于20 Ω / 口光透率波長(zhǎng)400 800nm的光透過(guò)率要大于84%。 用193nm(ArF)準(zhǔn)分子激光光刻機(jī)在導(dǎo)電膜層TCO制作IOOnm的線寬的圖案； 用濕法腐蝕的方法刻蝕出所需要的溝槽，用超聲波對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池膜層進(jìn)行清洗； 制作出IOOnm的溝槽用PECVD系統(tǒng)，在導(dǎo)電膜層TCO膜層上制備PIN光伏吸收層★制備ρ層工藝條件使用B (CH4) 3、SiH4、CH4, H2 氣體，沉積溫度 180°C 200°C，功率密度 0. 2 0. 4W/ cm2，氫稀釋比R(R = H2/SiH4)為20 33，硅烷與甲烷流量比為10 (1 1.5)，沉積壓力為 100 150pa。
★制備I層工藝條件使用SiH4、H2氣體，其中H2/SiH4比之R為18 22，沉積溫度180°C 210°C，功率密度0.25 0. 45W/cm2，沉積壓力為100 150pa?！镏苽銷層工藝條件使用PH3、SiH4、H2氣體，其中H2/SiH4比之R為23 30，沉積溫度180°C 200°C, 功率密度0. 2 0. 4W/cm2，沉積壓力為110 160pa。 激光劃刻PIN電池膜層； 用磁控濺射制備電池背電極，包括AZO氧化鋅鋁膜層、Al鍋膜層和NiV鎳釩膜層；AZO膜層厚度80 IOOnm ；方阻小于300 Ω / □；Al 膜層厚度250 400nm ；NiV 膜層厚度80 150nm ； 激光劃刻背電極； 清洗、檢測(cè)、封裝、檢驗(yàn)、包裝，完成太陽(yáng)能電池制備工藝。
權(quán)利要求
1.一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，包括在襯底上制備導(dǎo)電膜層、第一次劃刻、制備光伏吸收層、第二次劃刻、制備背電極層、第三次劃刻、以及清洗、檢測(cè)、封裝、 檢驗(yàn)、包裝步驟，其特征在于進(jìn)行第一次劃刻的具體步驟是a、用光刻機(jī)在導(dǎo)電膜層上制作劃刻圖案；b、用干法刻蝕或濕法刻蝕按照劃刻圖案刻蝕出溝槽，并進(jìn)行清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，其特征在于所述的步驟a中劃刻圖案的線寬為80-110nm，步驟b中刻蝕出的溝槽寬度對(duì)應(yīng)為 80-1IOnm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，其特征在于所述的光刻機(jī)是紫外線光刻機(jī)、或是電子束光刻機(jī)、或是X射線光刻機(jī)、或是離子束光刻機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，其特征在于所述的濕法刻蝕包括等離子刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕、離子束銑蝕和濺射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，其特征在于所述的步驟b中清洗采用超聲波清洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，其特征在于所述的第二次劃刻與第三次劃刻的線寬為30-38um。
全文摘要
一種減少薄膜太陽(yáng)能電池死區(qū)面積的制備工藝，解決盡量減小死區(qū)面積、從而提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)問(wèn)題，包括在襯底上制備導(dǎo)電膜層、第一次劃刻、制備光伏吸收層、第二次劃刻、制備背電極層、第三次劃刻、以及清洗、檢測(cè)、封裝、檢驗(yàn)、包裝步驟，其中，進(jìn)行第一次劃刻的具體步驟是用光刻機(jī)在導(dǎo)電膜層上制作劃刻圖案；再用干法刻蝕或濕法刻蝕按照劃刻圖案刻蝕出溝槽，并進(jìn)行清洗。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是用光刻和腐蝕相結(jié)合的方式進(jìn)行劃刻，相比激光劃刻減小了線寬，進(jìn)一步減小了死區(qū)面積，同時(shí)提高了光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/20GK102315335SQ20111009187
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者李兆廷, 李鵬, 林宏達(dá), 王恩忠, 甄雁卉 申請(qǐng)人:東旭集團(tuán)有限公司, 成都泰軼斯太陽(yáng)能科技有限公司