專利名稱：激光—化學腐蝕刻蝕非晶硅(a-Si)太陽電池背電極的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件及光電器件，特別是涉及激光-化學腐蝕刻蝕a-si太陽電池背電極的方法。
現有的關于太陽電池背電極的刻蝕技術有三種1.掩膜蒸發先按器件圖形制備掩膜，再把欲蒸涂電極的太陽電池與掩膜緊貼，通過掩膜進行蒸發。蒸發后在太陽電池的背表面形成與掩膜圖形一致的電極。該方法的缺點是必須制作掩膜，為盡量增大太陽電池的有效面積，掩膜的圖形線條要≤0.1毫米。因此制作較大面積(如10×10厘米2或更大面積)，具有精細線寬的掩膜在技術上是很困難的，即使能做，價格也是昂貴的;在蒸涂時，大面積掩膜與被蓋涂電極的太陽電池的完全緊貼也不易做好。
(JapaneseJournalofAppliedPhysicsVol20Suppl.20-2(1981)proceedingsofthe2ndphotovoltaicscience&engineeringconferenceinJapan，1980p.213)2.普通的光致抗蝕技術該技術是先在太陽電池的背表面蒸涂一層金屬薄膜，后在其上敷一層光致抗蝕膠，再用予先做好的掩膜復在其上，在紫外光下曝光，顯影后光致抗蝕膠就留下了與掩膜同樣的圖形，堅膜后通過等離子腐蝕或化學腐蝕即可得到所需要的背電極圖形。該技術的缺點也是必須制作光刻用的掩膜，大面積掩膜的制作技術困難，價格昂貴，工藝過程復雜。
(IstIntenationalPhotovoltaicScienceandEngineeringConference，Kobe，November13-16，1984)3.激光刻蝕技術用激光束直接刻蝕a-si太陽電池的背電極，該技術的缺點在于對激光器本身的功率穩定度與脈沖寬度的要求很嚴格，對樣品平整度、金屬電極層厚度均一性要求較苛刻。刻蝕條件的寬容度很窄;激光束對a-si太陽電池的性能有影響。目前只在實驗室采用，尚未用于批量生產(TheProceedingsofthe6thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConferenceLondon，1985.)本發明的目的在于為大面積集成型a-si太陽電池背電極刻蝕提供一種廉價的、可行的無掩膜加工方法;增大a-si太陽電池的有效面積;克服激光直接刻蝕背電極時，激光對a-si太陽電池特性的影響。
本發明的主要技術內容如下1.預先配制防腐液及腐蝕液;
2.在室溫(25℃)，相對濕度為≤80%的條件下，在清潔的蒸涂好金屬電極的a-si太陽電池上均勻涂敷一層極薄的以瀝青為主要成份的防腐層，自然干燥4小時以上，或在50-60℃的烘箱中烘干30分鐘;
3.用Nd+-YAG固體激光器，波長為1.06微米，調Q頻率1-10千赫，調整聚焦及功率、激光掃描速度或樣品移動速度，刻蝕金屬電極上所涂敷的防腐層。做到在激光掃到之處，防腐層剝蝕干凈，防腐層下面的金屬電極不刻蝕穿，更不能使金屬電極下的a-si受損傷。
4.經(3)加工的樣品，放入這種電極金屬的腐蝕液中進行腐蝕，腐蝕液溫度25-40℃，腐蝕時間約30-60秒，取出用去離子水漂洗干凈后，吹干表面水份。
5.浸入苯或甲苯或石油醚等有機溶劑中，并用棉花輕輕擦拭樣品表面，沖洗干凈后即完成。
本發明有以下技術效果制備集成型a-si太陽電池可在單片襯底上使任意多個太陽電池串聯或并聯，以得到所需的電壓和電流。本發明是無掩膜加工，無需制作大面積、具有精細圖案的掩膜。激光刻蝕的線條寬度可控制在100微米以內，圖形套準可以用計算機控制，增加太陽電池的有效面積。用激光刻蝕防腐層的功率范圍寬，比直接刻蝕金屬電極所需的激光功率密度小，易于控制，對a-si太陽電池的性能無影響，可提高刻蝕的成品率。附圖
為a-si太陽電池的結構。
圖中，1.-玻璃襯底2.-透明導電氧化層3.-a-si∶H(一般包括三層(pin))4.-背電極(鋁或鉻)5.-防腐層實施例用激光-化學腐蝕刻蝕a-si太陽電池背電極1.防腐溶液的配制10克瀝青，蟲膠、蜂蠟各1克，加100毫升苯(或甲苯或松節油)，攪拌使完全溶解，放置24小時后，用80目篩過濾，備用;
2.在蒸涂好背電極金屬鋁(或鉻)的樣品表面涂敷防腐溶液，可用旋涂、噴涂或浸涂，厚度一般為0.5-3微米;
3.烘干自然干燥4小時以上或在50-60℃的烘箱中烘干30分鐘;
4.激光刻蝕防腐層Nd+-YAG激光器，波長1.06微米，調Q頻率1-10千赫(KHZ)單膜或多膜，激光束與樣品相對移動速度為5-160毫米/秒，激光電源電壓235-255伏，電流11-20安，調焦后按背電極所需圖案進行刻蝕，5.腐蝕液的配制若背電極是鋁，則腐蝕液按如下比例配制取氫氧化鈉3克，高錳酸鉀13克，放入300毫升去離子水中，加熱至70℃，攪拌，使內容物全溶;
若背電極是鉻，則腐蝕液按如下比例配制氫氧化鈉2克，高錳酸鉀6克，去離子水100毫升，其余同上法;
6.化學腐蝕將激光刻蝕防腐層后的樣品，放入25-40℃的腐蝕液中，浸入時間30-60秒取出，用去離子水漂洗2分鐘;
7.除去防腐層將腐蝕過的樣品放入苯(或甲苯，或石油醚)中，3-10分鐘，同時用棉花輕擦防腐層，取出樣品，再浸入另一份干凈的上述有機溶劑中，直至完全除去樣品表面的防腐層。
權利要求
1.一種用激光--化學腐蝕刻蝕a-Si太陽電池背電極的方法，其特征在于A.預制備防腐液及腐蝕液；B.涂敷防腐層在室溫，相對濕度≤80%條件下，將防腐液均勻涂敷在蒸涂好金屬電極的樣品上，并干燥；C.激光刻蝕防腐層用Nd+--yAG激光器刻蝕防腐層，條件用1.06微米波長的激光，調Q頻率1-10千赫，掃描速度5-160毫米/秒，電源電壓235-255伏，電流11-20安；D.化學腐蝕背電極將激光刻蝕好的樣品，放入25-40℃腐蝕液中，至背電極完全腐蝕干凈；E.將化學腐蝕過的樣品，浸入有機溶劑中，至完全除去防腐層。
2.根據權利要求1的激光-化學腐蝕刻蝕a-si太陽電池背電極的方法，其特征在于預制備溶液的配制條件是A.防腐液10克瀝青，蟲膠，蜂蠟各1克溶解于100毫升有機溶劑中，放置24小時，過80目篩;B.腐蝕液氫氧化鈉1-3克，高錳酸鉀5-15克，溶解于100-300毫升去離子水中70℃，至全溶。
3.根據權利要求2的方法，其特征在于所述的配制防腐液的有機溶劑是苯，甲苯，松節油。＊1摻釹-釔鋁石榴石＊2非晶硅
4.根據權利要求1的方法，其特征在于涂敷防腐層的厚度是0.5-3微米。
5.根據權利要求1的方法，其特征在于除去防腐層的有機溶劑是苯，甲苯，石油醚。
全文摘要
用激光—化學腐蝕刻蝕非晶硅太陽電池背電極，涉及半導體及光電器件。本發明是在背金屬電極上涂敷一層極薄的防腐層，用激光按所需背金屬電極的圖案刻蝕防腐層，然后再用化學腐蝕來除去背電極，從而達到無掩模刻蝕背金屬電極的目的。防腐層可用旋涂法、噴涂法或浸涂法涂敷于背金屬電極的表面上，根據防腐層的厚度選擇適當的激光參數如光源電源電壓、電流，激光掃描或樣品移動的速度，調Q頻率等即能獲得滿意的刻蝕效果。
文檔編號H01L21/28GK1032715SQ8710112
公開日1989年5月3日 申請日期1987年11月4日 優先權日1987年11月4日
發明者鐘伯強, 施亞玲, 肖兵, 張秀榮 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所