光伏电池的制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010602785.1

申请日:

2010.12.21

公开号:

CN102347395A

公开日:

2012.02.08

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01L 31/18申请公布日:20120208|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 31/18申请日:20101221|||公开

IPC分类号:

H01L31/18; H01L31/20; G03F7/00

主分类号:

H01L31/18

申请人:

台湾积体电路制造股份有限公司

发明人:

涂志强; 陈俊郎

地址:

中国台湾新竹市

优先权:

2010.07.23 US 12/842,119

专利代理机构:

隆天国际知识产权代理有限公司 72003

代理人:

姜燕;陈晨

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内容摘要

本发明公开光伏电池的制造方法,包括提供光伏电池基板,以及织构化光伏电池基板的表面。上述织构方法采用纳米压印微影工艺以露出光伏电池基板的部分表面。接着蚀刻光伏电池基板露出的部分表面。本发明的实施例可改善光伏元件表面的织构化表面,并进一步增加光伏元件的光转换率。

权利要求书

1: 一种光伏电池的制造方法, 包括 : 提供一光伏电池基板 ; 进行一纳米压印微影工艺, 以露出该光伏电池基板的部分表面, 以及 进行一蚀刻工艺于该光伏电池基板露出的部分表面上。
2: 根据权利要求 1 所述的光伏电池的制造方法, 其中进行该纳米压印微影工艺的步骤 包括 : 形成一掩模层于该光伏电池基板上 ; 提供一模具, 该模具具有一预定图案 ; 以及 将该模具的该预定图案转移至该掩模层, 并形成一开口于该掩模层中以露出部分该光 伏电池基板。
3: 根据权利要求 1 所述的光伏电池的制造方法, 其中该蚀刻步骤包括一湿蚀刻工艺及 / 或一干蚀刻工艺。
4: 根据权利要求 1 所述的光伏电池的制造方法, 其中该织构步骤不包括一光微影工 艺。
5: 一种光伏电池的制造方法, 包括 : 提供一光伏电池基板 ; 形成一掩模层于该光伏电池基板上 ; 以一模具施压至该掩模层中, 以形成一图案化掩模层, 其中该模具具有一设计图案结 构, 且该图案化掩模层具有一厚度对比 ; 自该图案化掩模层移开该模具 ; 以及 以该图案化掩模层作掩模, 蚀刻该光伏电池基板以形成一织构化表面于该光伏电池基 板中。
6: 根据权利要求 5 所述的光伏电池的制造方法, 其中该设计图案结构包括一光栅结 构, 且该光伏电池基板中的该织构化表面包括一光栅结构。
7: 根据权利要求 5 所述的光伏电池的制造方法, 其中该设计图案结构包括一周期性 结构, 且该周期性结构是一周期性柱状结构、 一周期性间隙结构、 或一周期性柱状与间隙结 构。
8: 根据权利要求 5 所述的光伏电池的制造方法, 其中蚀刻该光伏电池基板的步骤包括 一湿蚀刻工艺及 / 或一干蚀刻工艺。
9: 一种光伏电池的制造方法, 包括 : 提供一太阳能电池基板 ; 形成一掩模层于该太阳能电池基板上 ; 提供一模具, 该模具具有一预定图案结构 ; 以该模具的该预定图案结构压印该掩模层 ; 将该预定图案结构自该掩模层转移至该太阳能电池基板, 以形成多个沟槽于该太阳能 电池基板中 ; 以及 之后自该太阳能电池基板上移除该掩模层。
10: 根据权利要求 9 所述的光伏电池的制造方法, 其中该预定图案结构包括多个孔洞 的预定分布。

说明书


光伏电池的制造方法

    【技术领域】
     本发明涉及一种光伏电池, 特别是涉及一种光伏电池的制作方法。背景技术 制备光伏电池 ( 或称太阳能电池 ) 的方法之一为织构法。在光伏电池中, 织构法 可形成基板 ( 或晶片 ) 的织构表面。织构法可增加入射光在表面的反射性让光伏电池吸收 较多的光, 降低基板的光反射比以降低入射光的损失, 并增加入射光的光径长度。 在光伏电 池中, 上述调整均可增加光能转换为电能的光转换率。
     现有织构法只能形成随机不受控制的织构表面, 这会造成长度不一的光径以及无 法预期的反射。织构法之一的湿蚀刻法可形成大片的织构表面, 但其随机分布无法设计织 构表面。湿蚀刻法的蚀刻速率与均匀度易受表面污染或掺杂物影响, 最终影响表面的结构 及粗糙度。织构法之一的干蚀刻可为等离子体蚀刻如随机等离子体蚀刻与微分散等离子 体蚀刻 ( 比如纳米球微影 (nanosphere lithography) 工艺 )。虽然等离子体蚀刻形成的 织构表面较均匀且具有较佳抗反射性与可控制的高宽比, 但需要微影 (photolithography) 工艺的特性会增加成本并降低产量。 举例来说, 纳米球微影形成纳米球材料于基板上, 接着 进行微影与第一道蚀刻使微影球材料具有所需形状及尺寸, 再进行第二道蚀刻工艺使成型 的微影球图案转移至基板。 如此一来, 基板图案取决于微影球分布, 而微影球分布又仰赖微 影工艺与第一道蚀刻工艺。目前的微影球微影工艺有两个主要问题, 即随机图案化与分布 控制性。织构法之一的激光及 / 或机械切割可形成均匀性与控制性均较佳的表面图案, 但 这种方法会损伤基板及 / 或造成基板中的晶格缺陷。这将使电子空穴再结合并降低光转换 率。综上所述, 现有的织构法虽然已广泛应用于业界中, 但仍无法符合所有需求。
     发明内容 为克服现有技术的缺陷, 本发明一实施例提供一种光伏电池的制造方法, 包括提 供光伏电池基板 ; 以及进行织构步骤以织构光伏电池基板的表面, 其中织构步骤包括进行 纳米压印微影 (nanoimprint lithography) 工艺, 以露出光伏电池基板的部分表面, 以及进 行蚀刻工艺于光伏电池基板露出的部分表面上。
     本发明另一实施例提供一种光伏电池的制造方法, 包括提供光伏电池基板 ; 形成 掩模层于光伏电池基板上 ; 以模具施压至掩模层中, 以形成图案化掩模层, 其中模具具有设 计图案结构, 且图案化掩模层具有厚度对比 ; 自图案化掩模层移开模具 ; 以及以图案化掩 模层作掩模, 蚀刻光伏电池基板以形成织构化表面于光伏电池基板中。
     本发明又一实施例提供一种光伏电池的制造方法, 包括提供太阳能电池基板 ; 形 成掩模层于太阳能电池基板上 ; 提供模具, 模具具有预定图案结构 ; 以模具的预定图案结 构压印掩模层 ; 将预定图案结构自掩模层转移至太阳能电池基板, 以形成多个沟槽于太阳 能电池基板中 ; 以及之后自太阳能电池基板上移除掩模层。
     本发明的实施例可改善光伏元件表面的织构化表面, 并进一步增加光伏元件的光
     转换率。 附图说明 图 1 是本发明的多种实施例中, 光伏元件的形成方法的流程图 ;
     图 2- 图 7 是本发明一实施例中, 在图 1 的流程图的不同步骤中的光伏元件其结构 剖视图 ;
     图 8- 图 13 是本发明一实施例中, 在图 1 的流程图的不同步骤中的光伏元件其结 构剖视图 ; 以及
     图 14A- 图 14D 是本发明多种实施例中, 图 13 的光伏元件的透视图。
     【主要元件符号说明】
     100 ~方法 ; 102、 104 ~步骤 ; 200、 400 ~光伏元件 ; 210、 410 ~基板 ; 212、 412 ~表 面; 212A、 412A ~织构表面 ; 220、 420 ~材料层 ; 220A、 420A ~图案化材料层 ; 230、 430 ~模 具; 231、 431 ~凸起结构 ; 232、 242、 432、 442 ~开口 ; 240、 440 ~蚀刻工艺 ; 244 ~锥状表面 ; 400A、 400B、 400C、 400D ~周期性结构 ; 443 ~柱状物。
     具体实施方式 下述内容提供多种实施例或实例以说明本发明的多种特征。为了简化说明, 将采 用特定的单元及组合方式举例。 然而这些特例仅用以说明而非限制本发明。 举例来说, 形成 某一元件于另一元件上包含了两元件为直接接触, 或者两者间隔有其他元件这两种情况。 在此例中, 形成结构于基板上包含结构形成于基板上及 / 或基板中。此外为了简化说明, 本 发明在不同附图中采用相同附图标记标示不同实施例的类似元件, 但上述重复的符号仅用 以简化而不代表不同实施例中的元件具有相同的对应关系。
     图 1 是本发明一实施例中, 形成光伏元件的方法 100 的流程图。 如下所述, 方法 100 提供织构表面以应用于具有光栅结构的光伏元件中。方法 100 的起始步骤 102 提供半导体 基板。接着进行步骤 104, 以纳米压印微影工艺与蚀刻工艺形成织构表面于半导体基板中。 纳米压印微影工艺采用热纳米压印微影工艺技术 ( 比如热塑性与热固性的纳米压印 )、 直 接压印技术 ( 又称浮雕法 )、 紫外线纳米压印微影 (UV-NIL) 技术 ( 又称紫外线硬化纳米压 印法 )、 或上述的组合。在其他实施例中, 纳米压印微影工艺采用其他本领域所知的纳米压 印微影 (NIL) 技术, 比如未来发展的 NIL 技术或其组合。NIL 的工艺环境可为真空, 一般大 气、 或其他合适环境。 NIL 工艺可进一步采用多种对准技术。 蚀刻工艺可为干蚀刻、 湿蚀刻、 其他合适的蚀刻、 或上述的组合。在方法 100 之前、 之中、 与之后可进行其他额外步骤。在 其他实施例的方法 100 中, 某些步骤可被置换或省略。如下所述, 根据图 1 所示的方法 100 可制备多种实施例的光伏元件。
     图 2 至图 7 是一实施例中, 根据图 1 的流程图制备光伏元件 200( 又称太阳能电 池 ), 在不同步骤中的部分或全部结构的剖视图。 为使本领域普通技术人员易于了解本发明 概念, 将简化图 2 至图 7。光伏元件 200 可进一步具有额外结构, 且下述其他实施例的光伏 元件 200 可置换或省略某些结构。
     在图 2 中, 提供基板 210。基板 210 可为含有硅的半导体基板, 比如单晶硅、 多晶 硅、 或非晶硅。基板 210 可具有任何合适的结晶方向如 (100)、 (110)、 或 (111)。在此实施
     例中, 半导体基板 210 为 p 型掺杂基板。在其他实施例中, 半导体基板 210 可为 n 型掺杂基 板。 在其他实施例中, 基板 210 含有另一半导体元素如锗 ; 半导体化合物如碳化硅、 砷化镓、 磷化镓、 磷化铟、 砷化铟、 及 / 或锑化铟 ; 半导体合金如硅锗合金、 磷砷化镓、 砷化铝铟、 砷化 铝镓、 砷化镓铟、 磷化镓铟、 及 / 或磷砷化镓铟 ; 或上述的组合。
     如图 2 至图 7 所示, 纳米压印技术与蚀刻工艺可织构化基板 210 的表面 212, 形成 基板 210 中的织构表面 212A。在图 2 中, 形成材料层 220( 又称中间层或掩模层 ) 于基板 210( 或基板 210 的表面 212) 上, 其形成方法可为旋转涂布法、 平坦化研磨法、 或其他合适工 艺。在形成材料层 220 之前可先进行洁净工艺如 RCA 洁净, 以移除基板 210 的表面 212 上 的污染物。材料层 220 为掩模材料, 如单一高分子的聚甲基丙酰酸甲酯 (PMMA) 或聚苯乙烯 (PS)、 热塑性掩模材料、 紫外线硬化掩模材料的硅氧烷共聚物如聚 ( 二甲基硅氧烷 )(PDMS) 有机团联或接枝共聚物、 热硬化液态掩模材料、 用于室温纳米压印的紫外线硬化液态掩模 材料、 其他已知的合适掩模材料、 未来发展的掩模材料、 或上述的组合。材料层 220 可为多 层结构。材料层 220 可具有适当厚度, 比如介于约几百埃 此实施例中, 材料层 220 的厚度介于约
     至约几个微米 (μm) 之间。在至约 1μm 之间。如图 3- 图 5 所示, 以模具 230 施压至材料层 220 中后移开模具 230, 使压印后的材 料层 220 具有预定图案。模具 230 的预定图案由凸起结构 231 与开口 232( 或称作孔洞 ) 组成。预定图案的凸起结构 231 与开口 232 可设计为多种形状, 端视所需的特定图案或特 定结构而定。在此实施例中, 模具 230 含有硅。在其他实施例中, 模具 230 含有石英 ( 氧化 硅 )、 碳化硅、 氮化硅、 金属、 蓝宝石、 钻石、 树脂、 其他已知的合适模具材料、 未来发展的模具 材料、 或上述的组合。在一实施例中, 模具 230 可为具有图案化金属层如铬的石英以形成预 定图案。在另一实施例中, 模具 230 可为具有图案化硅化钼层的石英以形成预定图案。
     如图 3 及图 4 所示, 模具 230 可在适当温度与压力下施压至材料层 220 中, 以形成 材料层 220 中的厚度对比。在特定实施例中, 由于凸起结构 231 下方的材料层 220 被移开 挤入模具 230 的开口 232 中, 模具 230 的特定图案将转移至基板 220 如图 5 所示。压印工 艺的温度与压力取决于模具 230 及材料层 220 的特性, 且压印工艺可操作于真空或一般大 气中。接着硬化材料层 220 使其成型。在移开模具 230 后, 成型的材料层 220 其凸起部分 将不会回流至凹陷部分。举例来说, 当材料层 220 为热掩模材料时, 上述成型步骤将升温超 过材料层 220 的玻璃转换温度以液化材料层 220, 使其转移至模具 230 的开口 232 中。当材 料层 220 符合模具 230 的图案后, 可降温至低于材料层 220 的玻璃转换温度以固化材料层 220。在另一实施例中, 当材料层 220 为热硬化或紫外线硬化材料时, 一开始的材料层 220 可为液态, 在模具 230 施压至材料层 220 后, 材料层 220 将符合模具 230 的图案。接着以热 硬化、 紫外线硬化、 或上述的组合固化材料层 220。 除了上述方法外, 也可采用其他硬化与成 型工艺以图案化材料层。
     如图 5 所示, 在移除模具 230 后可保留图案化材料层 220A。 在此实施例中, 图案化 材料层 220A 含有开口 234 露出部分基板 210( 或基板 210 的部分表面 212)。在后续工艺如 蚀刻工艺中, 图案化材料层 220A 将掩模部分基板 210。 在基板 210 露出的部分上, 可残留少 量的薄材料层 220。
     在图 6 中, 在基板 210 上进行蚀刻工艺 240。在特定实施例中, 蚀刻工艺施加于基 板 210 露出的部分表面 212。在此实施例中, 蚀刻工艺 240 为湿蚀刻, 其采用的蚀刻溶液可为酸性或碱性。碱性蚀刻溶液可含氢氧化钾、 异丙醇、 或上述的组合。酸性蚀刻溶液可含硝 酸、 氢氟酸、 或上述的组合。在其他实施例中, 碱性或酸性蚀刻溶液可为其他本领域已知的 蚀刻溶液, 甚至未来发展的碱性或酸性蚀刻溶液。 此外在另一实施例中, 可采用干蚀刻搭配 湿蚀刻的作法。在薄材料层 220 残留于露出的部分基板 210 上的情况中, 蚀刻工艺 240 可 移除此残留的薄材料层 220 ; 或者在蚀刻工艺 240 前可先移除此残留的薄材料层 220, 其移 除方法可为干蚀刻如反应性离子蚀刻 (RIE)。
     蚀刻工艺 240 可将图案化材料层 220A 的图案 ( 或设计 ) 转移至基板 210, 此图案 正好与前述模具 230 的预定图案相反。在特定实施例中, 蚀刻工艺 240 形成开口 242 于基 板 210 的表面 212 中, 即形成织构表面 212A。锥状表面 244 可定义含有开口 242 的织构表 面 212A。在此实施例中, v 型开口 242 是由至少两个锥形表面 244 定义。在另一实施例中, 可考虑采用其他形状的开口。此外, 每一开口 242 的形状可相同或不同。如图 7 所示, 接着 以适当工艺如剥除法移除图案化材料层 220A。 在此实施例中, 图案化材料层 220A 的移除溶 液可为硫酸与双氧水。在其他实施例中, 用以移除图案化材料层 220A 的溶液可为本领域已 知溶液或未来发展的溶液。
     光伏元件 220 的织构表面 212A 具有多个开口 242 与锥形表面 244。与现有的光伏 元件相较, 上述纳米压印微影工艺与蚀刻工艺所完成的织构表面 212A 具有更复杂与更密 集的结构, 有利于让光困在织构表面 212A 中。织构表面 212A 的光陷化比例越高, 入射光的 光径越长, 这将使光伏元件吸收更多的光。此外, 增加光径也可增加电子 - 空穴对。如此一 来, 通过增加织构表面 212 的光陷化程度与光径的作法, 可让光伏元件 200 具有更高的光转 换效率与光陷化效应。与一般纳米压印工艺相反, 采用纳米压印微影工艺可精准控制织构 表面 212A 的图案。在特定实施例中, 通过模具 230 的预定图案可轻易控制织构表面 212A 其图案的尺寸与分布。与其他织构工艺如微影工艺及 / 或纳米压印微影工艺相较, 采用具 有预定图案的模具 230 更易形成复杂与高密集度的织构表面。上述预定图案的设计是依据 光伏元件的吸收波长最大值。
     图 8 至图 13 是另一实施例中, 根据图 1 的流程图制备光伏元件 400( 又称太阳能 电池 ), 在不同步骤中的部分或全部结构的剖视图。 为使本领域普通技术人员易于了解本发 明概念, 将简化图 8 至图 13。 光伏元件 400 可进一步具有额外结构, 且下述其他实施例的光 伏元件 400 可置换或省略某些结构。
     在图 8 中, 提供基板 410。基板 410 可为含有硅的半导体基板, 比如单晶硅、 多晶 硅、 或非晶硅。基板 410 可具有任何合适的结晶方向如 (100)、 (110)、 或 (111)。在此实施 例中, 半导体基板 410 为 p 型掺杂基板。在其他实施例中, 半导体基板 410 可为 n 型掺杂基 板。 在其他实施例中, 基板 410 含有另一半导体元素如锗 ; 半导体化合物如碳化硅、 砷化镓、 磷化镓、 磷化铟、 砷化铟、 及 / 或锑化铟 ; 半导体合金如硅锗合金、 磷砷化镓、 砷化铝铟、 砷化 铝镓、 砷化镓铟、 磷化镓铟、 及 / 或磷砷化镓铟 ; 或上述的组合。
     如图 8 至图 13 所示, 纳米压印技术与蚀刻工艺可织构化基板 410 的表面 412, 形成 基板 410 中的织构表面 412A。在图 8 中, 形成材料层 420( 又称中间层或掩模层 ) 于基板 410( 或基板 410 的表面 412) 上, 其形成方法可为旋转涂布法、 平坦化研磨法、 或其他合适工 艺。在形成材料层 420 之前可先进行洁净工艺如 RCA 洁净, 以移除基板 410 的表面 412 上 的污染物。材料层 420 为掩模材料, 如单一高分子的聚甲基丙酰酸甲酯 (PMMA) 或聚苯乙烯(PS)、 热塑性掩模材料、 紫外线硬化掩模材料的硅氧烷共聚物如聚 ( 二甲基硅氧烷 )(PDMS) 有机团联或接枝共聚物、 热硬化液态掩模材料、 用于室温纳米压印的紫外线硬化液态掩模 材料、 其他已知的合适掩模材料、 未来发展的掩模材料、 或上述的组合。材料层 420 可为多 层结构。材料层 420 可具有适当厚度, 比如介于约几百埃 此实施例中, 材料层 420 的厚度介于约
     至约几个微米 (μm) 之间。在至约 1μm 之间。如图 9- 图 11 所示, 以模具 430 施压至材料层 420 中后移开模具 430, 使压印后的 材料层 420 具有预定图案。模具 430 的预定图案由凸起结构 431 与开口 432( 或称作孔洞 ) 组成。 预定图案的凸起结构 431 与开口 432 可设计为多种形状, 端视所需的特定图案或特定 结构而定。在此实施例中, 凸起结构 431 与开口 432 设计为光栅, 且光栅具有所需的间距。 模具 430 含有石英 ( 氧化硅 )、 碳化硅、 氮化硅、 金属、 蓝宝石、 钻石、 树脂、 其他已知的合适模 具材料、 未来发展的模具材料、 或上述的组合。在一实施例中, 模具 430 可为具有图案化金 属层如铬的石英以形成预定图案。在另一实施例中, 模具 430 可为具有图案化硅化钼层的 石英以形成预定图案。
     如图 9 及图 10 所示, 模具 430 可在适当温度与压力下施压至材料层 420 中, 以形 成材料层 420 中的厚度对比。在特定实施例中, 由于凸起结构 431 下方的材料层 420 被移 开挤入模具 430 的开口 432 中, 模具 430 的特定图案将转移至基板 420 如图 11 所示。压印 工艺的温度与压力取决于模具 430 及材料层 420 的特性, 且压印工艺可操作于真空或一般 大气中。接着硬化材料层 420 使其成型。在移开模具 430 后, 成型的材料层 420 其凸起部 分将不会回流至凹陷部分。举例来说, 当材料层 420 为热掩模材料时, 上述成型步骤将升 温超过材料层 420 的玻璃转换温度以液化材料层 420, 使其转移至模具 430 的开口 432 中。 当材料层 420 符合模具 430 的图案后, 可降温至低于材料层 420 的玻璃转换温度以固化材 料层 420。在另一实施例中, 当材料层 420 为热硬化或紫外线硬化材料时, 一开始的材料层 420 可为液态, 在模具 430 施压至材料层 420 后, 材料层 420 将符合模具 430 的图案。接着 以热硬化、 紫外线硬化、 或上述的组合固化材料层 420。 除了上述方法外, 也可采用其他硬化 与成型工艺以图案化材料层。
     如图 11 所示, 在移除模具 430 后可保留图案化材料层 420A。在此实施例中, 图案 化材料层 420A 含有开口 434 露出部分基板 410, 特别是基板 410 的部分表面 412。在后续 工艺如蚀刻工艺中, 图案化材料层 420A 将掩模部分基板 410。 在基板 410 露出的部分上, 可 残留少量的薄材料层 420。
     在图 12 中, 在基板 410 上进行蚀刻工艺 440。 在特定实施例中, 蚀刻工艺施加于基 板 410 露出的部分表面 412。在此实施例中, 蚀刻工艺 440 为干蚀刻, 其非等向蚀刻的效果 可控制基板 410 中的蚀刻形状。干蚀刻工艺可为等离子体蚀刻工艺, 其蚀刻气体可为在其 他实施例中, 碱性或酸性蚀刻溶液可为 SF6、 CF4、 Cl2、 或上述的组合。在其他实施例中, 可采 用其他本领域已知的干蚀刻工艺, 甚至未来发展的干蚀刻工艺。 此外在另一实施例中, 可采 用干蚀刻搭配湿蚀刻的作法。在薄材料层 420 残留于露出的部分基板 410 上的情况中, 蚀 刻工艺 440 可移除此残留的薄材料层 420 ; 或者在蚀刻工艺 440 前可先移除此残留的薄材 料层 420, 其移除方法可为干蚀刻如反应性离子蚀刻 (RIE)。
     蚀刻工艺 440 可将图案化材料层 420A 的图案 ( 或设计 ) 转移至基板 410, 此图案 正好与前述模具 430 的预定图案相反。在特定实施例中, 蚀刻工艺 440 形成开口 442 及柱状物 443 于基板 410 的表面 412 中, 即形成织构表面 412A。在某些实施例中, 开口 442 又称 之为间隙 (gap)。在此实施例中, 开口 442 定义于柱状物 443 之间。在其他实施例中, 不同 形状的开口 442 及 / 或不同形状的柱状物 443 可形成于织构表面 412A 中。此外, 每一开口 442 及 / 或每一柱状物 443 的形状可相同或不同。如图 13 所示, 接着以适当工艺如剥除法 移除图案化材料层 420A。在此实施例中, 图案化材料层 420A 的移除溶液可为硫酸与双氧 水。在其他实施例中, 用以移除图案化材料层 420A 的溶液可为本领域已知溶液或未来发展 的溶液。
     图 14A- 图 14D 是多种实施例中, 图 13 的光伏元件 400 的透视图。在图 13 所示的 此实施例中, 基板 410 其表面中的开口 442 让织构结构 412A 具有周期性结构, 如光栅结构。 周期性结构可为多种设计。举例来说, 光伏元件 400 可具有多种周期性结构如图 14A- 图 14D 所示的周期性结构 400A、 周期性结构 400B、 周期性结构 400C、 周期性结构 400D、 上述的 变化、 或上述的组合。周期性结构 400A、 400B、 400C、 及 400D 各自含有开口 ( 间隙 )442 与柱 状物 ( 脊状物 )443。周期性结构 400A 具有周期性交错排列的开口 ( 间隙 )442 与柱状物 ( 脊状物 )443。周期性结构 400B 具有不同尺寸的柱状物 ( 脊状物 )443 彼此交错排列, 以 及开口 ( 间隙 )442 形成于柱状物 443 之间。周期性结构 400C 具有周期性交错排列的开口 ( 间隙 )442 与柱状物 ( 脊状物 )443, 但其开口 ( 间隙 )442 与柱状物 ( 脊状物 )443 的尺寸 均不同于周期性结构 400A 的开口 ( 间隙 )442 与柱状物 ( 脊状物 )443。周期性结构 400D 具有周期性交错排列的开口 ( 间隙 )442 与柱状物 ( 脊状物 )443, 但每一列的柱状物 ( 脊状 物 )443 与相邻列的柱状物 ( 脊状物 )443 的图形互补。 周期性结构的间距与图案尺寸取决于光伏元件 400 的最大吸收波长, 可通过设计 模具的图案结构完成。 在此实施例中, 间距介于约 0.4μm 至约 0.8μm 之间, 而分布比 (duty ratio) 为 1 ∶ 1。以薄膜太阳能电池为例, 间距介于约 0.2μm 至 1μm 之间。光伏电池的周 期性结构可增加光陷效应, 进而增加光径长度与光伏元件产生的电子 - 空穴对。与现有光 伏元件相较, 以上述公开的纳米压印微影工艺与干蚀刻工艺形成的光伏元件的织构表面, 可进一步提高光伏元件 400 的光转换率与光陷效应。此外如上所述, 由于模具 430 的预定 图案可轻易控制图案的分布与尺寸, 纳米压印微影工艺可精准控制织构表面 412A 的图案。
     上述内容已公开光伏电池表面的织构化工艺。当织构化工艺采用纳米压印微影 技术时, 可改善光伏元件表面的织构化表面, 并进一步增加光伏元件的光转换率。举例 来说, 设计后的织构化表面可增加光陷效应并延长光径长度。设计后的织构化表面也可 形成光栅结构以应用于光伏电池中。上述公开的光伏电池其织构化工艺也可降低成本 并增加产率。举例来说, 采用纳米压印微影工艺的织构工艺不需耗时与高成本的光微影 (photolithography) 工艺。如此一来, 以纳米压印微影工艺制作光伏电池可达到光微影工 艺的效果, 但避免了光微影工艺的缺点。可以理解的是, 上述不同实施例具有不同优点, 并 不必然有某特定优点存在于任一实施例中。
     虽然本发明已以多个较佳实施例公开如上, 然其并非用以限定本发明, 任何本领 域普通技术人员, 在不脱离本发明的精神和范围内, 当可作任意的更动与润饰, 因此本发明 的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
    

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1、10申请公布号CN102347395A43申请公布日20120208CN102347395ACN102347395A21申请号201010602785122申请日2010122112/842,11920100723USH01L31/18200601H01L31/20200601G03F7/0020060171申请人台湾积体电路制造股份有限公司地址中国台湾新竹市72发明人涂志强陈俊郎74专利代理机构隆天国际知识产权代理有限公司72003代理人姜燕陈晨54发明名称光伏电池的制造方法57摘要本发明公开光伏电池的制造方法,包括提供光伏电池基板,以及织构化光伏电池基板的表面。上述织构方法采用纳米压印微影。

2、工艺以露出光伏电池基板的部分表面。接着蚀刻光伏电池基板露出的部分表面。本发明的实施例可改善光伏元件表面的织构化表面,并进一步增加光伏元件的光转换率。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图13页CN102347414A1/1页21一种光伏电池的制造方法,包括提供一光伏电池基板;进行一纳米压印微影工艺,以露出该光伏电池基板的部分表面,以及进行一蚀刻工艺于该光伏电池基板露出的部分表面上。2根据权利要求1所述的光伏电池的制造方法,其中进行该纳米压印微影工艺的步骤包括形成一掩模层于该光伏电池基板上;提供一模具,该模具具有一预定图案;以及将。

3、该模具的该预定图案转移至该掩模层,并形成一开口于该掩模层中以露出部分该光伏电池基板。3根据权利要求1所述的光伏电池的制造方法,其中该蚀刻步骤包括一湿蚀刻工艺及/或一干蚀刻工艺。4根据权利要求1所述的光伏电池的制造方法,其中该织构步骤不包括一光微影工艺。5一种光伏电池的制造方法,包括提供一光伏电池基板;形成一掩模层于该光伏电池基板上;以一模具施压至该掩模层中,以形成一图案化掩模层,其中该模具具有一设计图案结构,且该图案化掩模层具有一厚度对比;自该图案化掩模层移开该模具;以及以该图案化掩模层作掩模,蚀刻该光伏电池基板以形成一织构化表面于该光伏电池基板中。6根据权利要求5所述的光伏电池的制造方法,其。

4、中该设计图案结构包括一光栅结构,且该光伏电池基板中的该织构化表面包括一光栅结构。7根据权利要求5所述的光伏电池的制造方法,其中该设计图案结构包括一周期性结构,且该周期性结构是一周期性柱状结构、一周期性间隙结构、或一周期性柱状与间隙结构。8根据权利要求5所述的光伏电池的制造方法,其中蚀刻该光伏电池基板的步骤包括一湿蚀刻工艺及/或一干蚀刻工艺。9一种光伏电池的制造方法,包括提供一太阳能电池基板;形成一掩模层于该太阳能电池基板上;提供一模具,该模具具有一预定图案结构;以该模具的该预定图案结构压印该掩模层;将该预定图案结构自该掩模层转移至该太阳能电池基板,以形成多个沟槽于该太阳能电池基板中;以及之后自。

5、该太阳能电池基板上移除该掩模层。10根据权利要求9所述的光伏电池的制造方法,其中该预定图案结构包括多个孔洞的预定分布。权利要求书CN102347395ACN102347414A1/6页3光伏电池的制造方法技术领域0001本发明涉及一种光伏电池,特别是涉及一种光伏电池的制作方法。背景技术0002制备光伏电池或称太阳能电池的方法之一为织构法。在光伏电池中,织构法可形成基板或晶片的织构表面。织构法可增加入射光在表面的反射性让光伏电池吸收较多的光,降低基板的光反射比以降低入射光的损失,并增加入射光的光径长度。在光伏电池中,上述调整均可增加光能转换为电能的光转换率。0003现有织构法只能形成随机不受控制。

6、的织构表面,这会造成长度不一的光径以及无法预期的反射。织构法之一的湿蚀刻法可形成大片的织构表面,但其随机分布无法设计织构表面。湿蚀刻法的蚀刻速率与均匀度易受表面污染或掺杂物影响,最终影响表面的结构及粗糙度。织构法之一的干蚀刻可为等离子体蚀刻如随机等离子体蚀刻与微分散等离子体蚀刻比如纳米球微影NANOSPHERELITHOGRAPHY工艺。虽然等离子体蚀刻形成的织构表面较均匀且具有较佳抗反射性与可控制的高宽比,但需要微影PHOTOLITHOGRAPHY工艺的特性会增加成本并降低产量。举例来说,纳米球微影形成纳米球材料于基板上,接着进行微影与第一道蚀刻使微影球材料具有所需形状及尺寸,再进行第二道蚀。

7、刻工艺使成型的微影球图案转移至基板。如此一来,基板图案取决于微影球分布,而微影球分布又仰赖微影工艺与第一道蚀刻工艺。目前的微影球微影工艺有两个主要问题,即随机图案化与分布控制性。织构法之一的激光及/或机械切割可形成均匀性与控制性均较佳的表面图案,但这种方法会损伤基板及/或造成基板中的晶格缺陷。这将使电子空穴再结合并降低光转换率。综上所述,现有的织构法虽然已广泛应用于业界中,但仍无法符合所有需求。发明内容0004为克服现有技术的缺陷,本发明一实施例提供一种光伏电池的制造方法,包括提供光伏电池基板;以及进行织构步骤以织构光伏电池基板的表面,其中织构步骤包括进行纳米压印微影NANOIMPRINTLI。

8、THOGRAPHY工艺,以露出光伏电池基板的部分表面,以及进行蚀刻工艺于光伏电池基板露出的部分表面上。0005本发明另一实施例提供一种光伏电池的制造方法,包括提供光伏电池基板;形成掩模层于光伏电池基板上;以模具施压至掩模层中,以形成图案化掩模层,其中模具具有设计图案结构,且图案化掩模层具有厚度对比;自图案化掩模层移开模具;以及以图案化掩模层作掩模,蚀刻光伏电池基板以形成织构化表面于光伏电池基板中。0006本发明又一实施例提供一种光伏电池的制造方法,包括提供太阳能电池基板;形成掩模层于太阳能电池基板上;提供模具,模具具有预定图案结构;以模具的预定图案结构压印掩模层;将预定图案结构自掩模层转移至太。

9、阳能电池基板,以形成多个沟槽于太阳能电池基板中;以及之后自太阳能电池基板上移除掩模层。0007本发明的实施例可改善光伏元件表面的织构化表面,并进一步增加光伏元件的光说明书CN102347395ACN102347414A2/6页4转换率。附图说明0008图1是本发明的多种实施例中,光伏元件的形成方法的流程图;0009图2图7是本发明一实施例中,在图1的流程图的不同步骤中的光伏元件其结构剖视图;0010图8图13是本发明一实施例中,在图1的流程图的不同步骤中的光伏元件其结构剖视图;以及0011图14A图14D是本发明多种实施例中,图13的光伏元件的透视图。0012【主要元件符号说明】0013100。

10、方法;102、104步骤;200、400光伏元件;210、410基板;212、412表面;212A、412A织构表面;220、420材料层;220A、420A图案化材料层;230、430模具;231、431凸起结构;232、242、432、442开口;240、440蚀刻工艺;244锥状表面;400A、400B、400C、400D周期性结构;443柱状物。具体实施方式0014下述内容提供多种实施例或实例以说明本发明的多种特征。为了简化说明,将采用特定的单元及组合方式举例。然而这些特例仅用以说明而非限制本发明。举例来说,形成某一元件于另一元件上包含了两元件为直接接触,或者两者间隔有其他元件这两种情。

11、况。在此例中,形成结构于基板上包含结构形成于基板上及/或基板中。此外为了简化说明,本发明在不同附图中采用相同附图标记标示不同实施例的类似元件,但上述重复的符号仅用以简化而不代表不同实施例中的元件具有相同的对应关系。0015图1是本发明一实施例中,形成光伏元件的方法100的流程图。如下所述,方法100提供织构表面以应用于具有光栅结构的光伏元件中。方法100的起始步骤102提供半导体基板。接着进行步骤104,以纳米压印微影工艺与蚀刻工艺形成织构表面于半导体基板中。纳米压印微影工艺采用热纳米压印微影工艺技术比如热塑性与热固性的纳米压印、直接压印技术又称浮雕法、紫外线纳米压印微影UVNIL技术又称紫外。

12、线硬化纳米压印法、或上述的组合。在其他实施例中,纳米压印微影工艺采用其他本领域所知的纳米压印微影NIL技术,比如未来发展的NIL技术或其组合。NIL的工艺环境可为真空,一般大气、或其他合适环境。NIL工艺可进一步采用多种对准技术。蚀刻工艺可为干蚀刻、湿蚀刻、其他合适的蚀刻、或上述的组合。在方法100之前、之中、与之后可进行其他额外步骤。在其他实施例的方法100中,某些步骤可被置换或省略。如下所述,根据图1所示的方法100可制备多种实施例的光伏元件。0016图2至图7是一实施例中,根据图1的流程图制备光伏元件200又称太阳能电池,在不同步骤中的部分或全部结构的剖视图。为使本领域普通技术人员易于了。

13、解本发明概念,将简化图2至图7。光伏元件200可进一步具有额外结构,且下述其他实施例的光伏元件200可置换或省略某些结构。0017在图2中,提供基板210。基板210可为含有硅的半导体基板,比如单晶硅、多晶硅、或非晶硅。基板210可具有任何合适的结晶方向如100、110、或111。在此实施说明书CN102347395ACN102347414A3/6页5例中,半导体基板210为P型掺杂基板。在其他实施例中,半导体基板210可为N型掺杂基板。在其他实施例中,基板210含有另一半导体元素如锗;半导体化合物如碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、及/或锑化铟;半导体合金如硅锗合金、磷砷化镓、砷化铝铟。

14、、砷化铝镓、砷化镓铟、磷化镓铟、及/或磷砷化镓铟;或上述的组合。0018如图2至图7所示,纳米压印技术与蚀刻工艺可织构化基板210的表面212,形成基板210中的织构表面212A。在图2中,形成材料层220又称中间层或掩模层于基板210或基板210的表面212上,其形成方法可为旋转涂布法、平坦化研磨法、或其他合适工艺。在形成材料层220之前可先进行洁净工艺如RCA洁净,以移除基板210的表面212上的污染物。材料层220为掩模材料,如单一高分子的聚甲基丙酰酸甲酯PMMA或聚苯乙烯PS、热塑性掩模材料、紫外线硬化掩模材料的硅氧烷共聚物如聚二甲基硅氧烷PDMS有机团联或接枝共聚物、热硬化液态掩模材。

15、料、用于室温纳米压印的紫外线硬化液态掩模材料、其他已知的合适掩模材料、未来发展的掩模材料、或上述的组合。材料层220可为多层结构。材料层220可具有适当厚度,比如介于约几百埃至约几个微米M之间。在此实施例中,材料层220的厚度介于约至约1M之间。0019如图3图5所示,以模具230施压至材料层220中后移开模具230,使压印后的材料层220具有预定图案。模具230的预定图案由凸起结构231与开口232或称作孔洞组成。预定图案的凸起结构231与开口232可设计为多种形状,端视所需的特定图案或特定结构而定。在此实施例中,模具230含有硅。在其他实施例中,模具230含有石英氧化硅、碳化硅、氮化硅、金。

16、属、蓝宝石、钻石、树脂、其他已知的合适模具材料、未来发展的模具材料、或上述的组合。在一实施例中,模具230可为具有图案化金属层如铬的石英以形成预定图案。在另一实施例中,模具230可为具有图案化硅化钼层的石英以形成预定图案。0020如图3及图4所示,模具230可在适当温度与压力下施压至材料层220中,以形成材料层220中的厚度对比。在特定实施例中,由于凸起结构231下方的材料层220被移开挤入模具230的开口232中,模具230的特定图案将转移至基板220如图5所示。压印工艺的温度与压力取决于模具230及材料层220的特性,且压印工艺可操作于真空或一般大气中。接着硬化材料层220使其成型。在移开。

17、模具230后,成型的材料层220其凸起部分将不会回流至凹陷部分。举例来说,当材料层220为热掩模材料时,上述成型步骤将升温超过材料层220的玻璃转换温度以液化材料层220,使其转移至模具230的开口232中。当材料层220符合模具230的图案后,可降温至低于材料层220的玻璃转换温度以固化材料层220。在另一实施例中,当材料层220为热硬化或紫外线硬化材料时,一开始的材料层220可为液态,在模具230施压至材料层220后,材料层220将符合模具230的图案。接着以热硬化、紫外线硬化、或上述的组合固化材料层220。除了上述方法外,也可采用其他硬化与成型工艺以图案化材料层。0021如图5所示,在移。

18、除模具230后可保留图案化材料层220A。在此实施例中,图案化材料层220A含有开口234露出部分基板210或基板210的部分表面212。在后续工艺如蚀刻工艺中,图案化材料层220A将掩模部分基板210。在基板210露出的部分上,可残留少量的薄材料层220。0022在图6中,在基板210上进行蚀刻工艺240。在特定实施例中,蚀刻工艺施加于基板210露出的部分表面212。在此实施例中,蚀刻工艺240为湿蚀刻,其采用的蚀刻溶液可说明书CN102347395ACN102347414A4/6页6为酸性或碱性。碱性蚀刻溶液可含氢氧化钾、异丙醇、或上述的组合。酸性蚀刻溶液可含硝酸、氢氟酸、或上述的组合。在。

19、其他实施例中,碱性或酸性蚀刻溶液可为其他本领域已知的蚀刻溶液,甚至未来发展的碱性或酸性蚀刻溶液。此外在另一实施例中,可采用干蚀刻搭配湿蚀刻的作法。在薄材料层220残留于露出的部分基板210上的情况中,蚀刻工艺240可移除此残留的薄材料层220;或者在蚀刻工艺240前可先移除此残留的薄材料层220,其移除方法可为干蚀刻如反应性离子蚀刻RIE。0023蚀刻工艺240可将图案化材料层220A的图案或设计转移至基板210,此图案正好与前述模具230的预定图案相反。在特定实施例中,蚀刻工艺240形成开口242于基板210的表面212中,即形成织构表面212A。锥状表面244可定义含有开口242的织构表面。

20、212A。在此实施例中,V型开口242是由至少两个锥形表面244定义。在另一实施例中,可考虑采用其他形状的开口。此外,每一开口242的形状可相同或不同。如图7所示,接着以适当工艺如剥除法移除图案化材料层220A。在此实施例中,图案化材料层220A的移除溶液可为硫酸与双氧水。在其他实施例中,用以移除图案化材料层220A的溶液可为本领域已知溶液或未来发展的溶液。0024光伏元件220的织构表面212A具有多个开口242与锥形表面244。与现有的光伏元件相较,上述纳米压印微影工艺与蚀刻工艺所完成的织构表面212A具有更复杂与更密集的结构,有利于让光困在织构表面212A中。织构表面212A的光陷化比例。

21、越高,入射光的光径越长,这将使光伏元件吸收更多的光。此外,增加光径也可增加电子空穴对。如此一来,通过增加织构表面212的光陷化程度与光径的作法,可让光伏元件200具有更高的光转换效率与光陷化效应。与一般纳米压印工艺相反,采用纳米压印微影工艺可精准控制织构表面212A的图案。在特定实施例中,通过模具230的预定图案可轻易控制织构表面212A其图案的尺寸与分布。与其他织构工艺如微影工艺及/或纳米压印微影工艺相较,采用具有预定图案的模具230更易形成复杂与高密集度的织构表面。上述预定图案的设计是依据光伏元件的吸收波长最大值。0025图8至图13是另一实施例中,根据图1的流程图制备光伏元件400又称太。

22、阳能电池,在不同步骤中的部分或全部结构的剖视图。为使本领域普通技术人员易于了解本发明概念,将简化图8至图13。光伏元件400可进一步具有额外结构,且下述其他实施例的光伏元件400可置换或省略某些结构。0026在图8中,提供基板410。基板410可为含有硅的半导体基板,比如单晶硅、多晶硅、或非晶硅。基板410可具有任何合适的结晶方向如100、110、或111。在此实施例中,半导体基板410为P型掺杂基板。在其他实施例中,半导体基板410可为N型掺杂基板。在其他实施例中,基板410含有另一半导体元素如锗;半导体化合物如碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、及/或锑化铟;半导体合金如硅锗合金、磷砷。

23、化镓、砷化铝铟、砷化铝镓、砷化镓铟、磷化镓铟、及/或磷砷化镓铟;或上述的组合。0027如图8至图13所示,纳米压印技术与蚀刻工艺可织构化基板410的表面412,形成基板410中的织构表面412A。在图8中,形成材料层420又称中间层或掩模层于基板410或基板410的表面412上,其形成方法可为旋转涂布法、平坦化研磨法、或其他合适工艺。在形成材料层420之前可先进行洁净工艺如RCA洁净,以移除基板410的表面412上的污染物。材料层420为掩模材料,如单一高分子的聚甲基丙酰酸甲酯PMMA或聚苯乙烯说明书CN102347395ACN102347414A5/6页7PS、热塑性掩模材料、紫外线硬化掩模。

24、材料的硅氧烷共聚物如聚二甲基硅氧烷PDMS有机团联或接枝共聚物、热硬化液态掩模材料、用于室温纳米压印的紫外线硬化液态掩模材料、其他已知的合适掩模材料、未来发展的掩模材料、或上述的组合。材料层420可为多层结构。材料层420可具有适当厚度,比如介于约几百埃至约几个微米M之间。在此实施例中,材料层420的厚度介于约至约1M之间。0028如图9图11所示,以模具430施压至材料层420中后移开模具430,使压印后的材料层420具有预定图案。模具430的预定图案由凸起结构431与开口432或称作孔洞组成。预定图案的凸起结构431与开口432可设计为多种形状,端视所需的特定图案或特定结构而定。在此实施例。

25、中,凸起结构431与开口432设计为光栅,且光栅具有所需的间距。模具430含有石英氧化硅、碳化硅、氮化硅、金属、蓝宝石、钻石、树脂、其他已知的合适模具材料、未来发展的模具材料、或上述的组合。在一实施例中,模具430可为具有图案化金属层如铬的石英以形成预定图案。在另一实施例中,模具430可为具有图案化硅化钼层的石英以形成预定图案。0029如图9及图10所示,模具430可在适当温度与压力下施压至材料层420中,以形成材料层420中的厚度对比。在特定实施例中,由于凸起结构431下方的材料层420被移开挤入模具430的开口432中,模具430的特定图案将转移至基板420如图11所示。压印工艺的温度与压。

26、力取决于模具430及材料层420的特性,且压印工艺可操作于真空或一般大气中。接着硬化材料层420使其成型。在移开模具430后,成型的材料层420其凸起部分将不会回流至凹陷部分。举例来说,当材料层420为热掩模材料时,上述成型步骤将升温超过材料层420的玻璃转换温度以液化材料层420,使其转移至模具430的开口432中。当材料层420符合模具430的图案后,可降温至低于材料层420的玻璃转换温度以固化材料层420。在另一实施例中,当材料层420为热硬化或紫外线硬化材料时,一开始的材料层420可为液态,在模具430施压至材料层420后,材料层420将符合模具430的图案。接着以热硬化、紫外线硬化、。

27、或上述的组合固化材料层420。除了上述方法外,也可采用其他硬化与成型工艺以图案化材料层。0030如图11所示,在移除模具430后可保留图案化材料层420A。在此实施例中,图案化材料层420A含有开口434露出部分基板410,特别是基板410的部分表面412。在后续工艺如蚀刻工艺中,图案化材料层420A将掩模部分基板410。在基板410露出的部分上,可残留少量的薄材料层420。0031在图12中,在基板410上进行蚀刻工艺440。在特定实施例中,蚀刻工艺施加于基板410露出的部分表面412。在此实施例中,蚀刻工艺440为干蚀刻,其非等向蚀刻的效果可控制基板410中的蚀刻形状。干蚀刻工艺可为等离子。

28、体蚀刻工艺,其蚀刻气体可为在其他实施例中,碱性或酸性蚀刻溶液可为SF6、CF4、CL2、或上述的组合。在其他实施例中,可采用其他本领域已知的干蚀刻工艺,甚至未来发展的干蚀刻工艺。此外在另一实施例中,可采用干蚀刻搭配湿蚀刻的作法。在薄材料层420残留于露出的部分基板410上的情况中,蚀刻工艺440可移除此残留的薄材料层420;或者在蚀刻工艺440前可先移除此残留的薄材料层420,其移除方法可为干蚀刻如反应性离子蚀刻RIE。0032蚀刻工艺440可将图案化材料层420A的图案或设计转移至基板410,此图案正好与前述模具430的预定图案相反。在特定实施例中,蚀刻工艺440形成开口442及柱说明书CN。

29、102347395ACN102347414A6/6页8状物443于基板410的表面412中,即形成织构表面412A。在某些实施例中,开口442又称之为间隙GAP。在此实施例中,开口442定义于柱状物443之间。在其他实施例中,不同形状的开口442及/或不同形状的柱状物443可形成于织构表面412A中。此外,每一开口442及/或每一柱状物443的形状可相同或不同。如图13所示,接着以适当工艺如剥除法移除图案化材料层420A。在此实施例中,图案化材料层420A的移除溶液可为硫酸与双氧水。在其他实施例中,用以移除图案化材料层420A的溶液可为本领域已知溶液或未来发展的溶液。0033图14A图14D是。

30、多种实施例中,图13的光伏元件400的透视图。在图13所示的此实施例中,基板410其表面中的开口442让织构结构412A具有周期性结构,如光栅结构。周期性结构可为多种设计。举例来说,光伏元件400可具有多种周期性结构如图14A图14D所示的周期性结构400A、周期性结构400B、周期性结构400C、周期性结构400D、上述的变化、或上述的组合。周期性结构400A、400B、400C、及400D各自含有开口间隙442与柱状物脊状物443。周期性结构400A具有周期性交错排列的开口间隙442与柱状物脊状物443。周期性结构400B具有不同尺寸的柱状物脊状物443彼此交错排列,以及开口间隙442形成。

31、于柱状物443之间。周期性结构400C具有周期性交错排列的开口间隙442与柱状物脊状物443,但其开口间隙442与柱状物脊状物443的尺寸均不同于周期性结构400A的开口间隙442与柱状物脊状物443。周期性结构400D具有周期性交错排列的开口间隙442与柱状物脊状物443,但每一列的柱状物脊状物443与相邻列的柱状物脊状物443的图形互补。0034周期性结构的间距与图案尺寸取决于光伏元件400的最大吸收波长,可通过设计模具的图案结构完成。在此实施例中,间距介于约04M至约08M之间,而分布比DUTYRATIO为11。以薄膜太阳能电池为例,间距介于约02M至1M之间。光伏电池的周期性结构可增加。

32、光陷效应,进而增加光径长度与光伏元件产生的电子空穴对。与现有光伏元件相较,以上述公开的纳米压印微影工艺与干蚀刻工艺形成的光伏元件的织构表面,可进一步提高光伏元件400的光转换率与光陷效应。此外如上所述,由于模具430的预定图案可轻易控制图案的分布与尺寸,纳米压印微影工艺可精准控制织构表面412A的图案。0035上述内容已公开光伏电池表面的织构化工艺。当织构化工艺采用纳米压印微影技术时,可改善光伏元件表面的织构化表面,并进一步增加光伏元件的光转换率。举例来说,设计后的织构化表面可增加光陷效应并延长光径长度。设计后的织构化表面也可形成光栅结构以应用于光伏电池中。上述公开的光伏电池其织构化工艺也可降。

33、低成本并增加产率。举例来说,采用纳米压印微影工艺的织构工艺不需耗时与高成本的光微影PHOTOLITHOGRAPHY工艺。如此一来,以纳米压印微影工艺制作光伏电池可达到光微影工艺的效果,但避免了光微影工艺的缺点。可以理解的是,上述不同实施例具有不同优点,并不必然有某特定优点存在于任一实施例中。0036虽然本发明已以多个较佳实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作任意的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。说明书CN102347395ACN102347414A1/13页9图1说明书附图CN102347395A。

34、CN102347414A2/13页10图2说明书附图CN102347395ACN102347414A3/13页11图3说明书附图CN102347395ACN102347414A4/13页12图4说明书附图CN102347395ACN102347414A5/13页13图5说明书附图CN102347395ACN102347414A6/13页14图6说明书附图CN102347395ACN102347414A7/13页15图7说明书附图CN102347395ACN102347414A8/13页16图8图9说明书附图CN102347395ACN102347414A9/13页17图10图11说明书附图CN102347395ACN102347414A10/13页18图12说明书附图CN102347395ACN102347414A11/13页19图13说明书附图CN102347395ACN102347414A12/13页20图14A图14B图14C说明书附图CN102347395ACN102347414A13/13页21图14D说明书附图CN102347395A。

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