CN101969086A - 一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法，采用精确半刀切割方法，采用刀口具有倾斜侧面的半刀切割刀片沿电池芯片的切割道开槽，所开槽侧壁同样具有一定倾斜角度；对开槽侧壁进行化学抛光；在电池芯片表面覆盖充当减反射膜的透明绝缘材料，将电池芯片表面钝化防止漏电；用刀口宽度小于半刀切割刀片宽度的常规刀片将芯片划裂，形成单个太阳电池芯片。采用刀口具有倾斜角度的切割刀片对芯片先进行半刀切割，使切割道侧壁具有同样的倾斜角度，可避免芯片在划裂时受损，同时有利于在其上制备高质量及高反射性能的钝化膜；芯片划裂使用的刀片宽度小于半刀切割用刀片，防止划裂时钝化膜被破坏；以得到优良的太阳电池芯片钝化边缘，防止边缘漏电。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备太阳电池芯片的方法，特别是一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法。
背景技术
目前聚光型太阳能发电技术多采用砷化镓材料系多结太阳能电池，其聚光倍数随材料性能与工艺技术的进步可达到500乃至数千倍，而芯片尺寸相比传统的硅材料电池要小很多，大大降低了半导体材料耗费，是一种最有前途的太阳能电池技术。但因芯片尺寸减小，电池边缘周长相比电池芯片面积的比例大为提高，由此导致边缘漏电流对电池的性能有着很大影响，而传统平面型太阳电池由于芯片尺寸较大，边缘漏电流对电池性能的影响则很小。因此，聚光型多结太阳能电池芯片特别是高倍聚光型的芯片必须要防止边缘漏电流，以提高电池性能。
边缘漏电流产生的主要原因是半导体材料表面晶体结构与体内不同而在半导体能带的禁带中引入新的能级，这些新的能级被称为表面态，可能成为载流子复合中心。造成表面复合中心形成的原因主要有：半导体表面晶格周期被破坏，表面原子受力情况与体内原子不同，晶格会发生变形；表面被污染；制备时受到损伤，特别是晶片划裂时刀片对切割道侧壁会造成严重损伤，造成的表面悬挂键易与环境杂质结合，如砷化镓表面易形成镓和砷的不稳定氧化物，而砷的氧化物会进一步与更深层的镓产生化学反应，进一步氧化深层半导体材料，砷和镓的氧化物都会引入大量表面态。在太阳电池芯片大电流操作中，这些因素都会增加漏电状况。因此有必要提出一种方法尽量降低切割刀片对芯片的损伤，同时对半导体材料表面损伤进行修复，及去除砷化镓材料表面氧化物，最后沉积钝化膜保护表面，降低表面态密度。通常在半导体光电器件中，一般切割道边缘表面粗糙，沉积钝化膜比较困难，难以形成较好质量的钝化膜，且在切割时容易损伤钝化膜，甚至导致钝化膜脱落。
发明内容
为解决上述太阳能电池芯片边缘漏电，提高电池性能，本发明旨在提出一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法。
本发明解决解决上述问题采用的技术方案是：一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法，其特征在于：采用精确半刀切割方法，沿电池芯片的切割道开槽，所开槽侧壁同样具有一定倾斜角度；对开槽侧壁化学抛光；在电池芯片表面覆盖充当减反射膜的透明绝缘材料，将表面钝化防止漏电；最后用刀口宽度小于半刀切割刀片宽度的常规刀片将芯片划裂，形成单个太阳电池芯片。
本发明工艺中，上述的半刀切割方法采用刀口具有一定倾斜侧面的切割刀片，其倾斜角度为10°～80°；首先沿预留的切割道切半刀，且切割用的刀片经特殊加工，其刀口具有一定的倾斜侧面，因此，切割道经半刀开槽后，其侧面同样具有一定倾斜角度，在以后的芯片划裂时不会与刀片接触到，避免损伤；同时，倾斜的侧面更易在其上制备致密的接触良好的钝化膜。
上述切割道开槽侧壁化学抛光时，经半刀切割的芯片尚未完全划裂，采用湿法或干法腐蚀的方法对切割道倾斜侧壁进行抛光，进一步减小侧壁损伤，然后用大量去离子水冲洗，清洗残余的腐蚀剂，同时去除切割道残留的切割残渣。在上述电池芯片表明覆盖可充当减反射膜的绝缘材料，在清洁的芯片表面覆盖透明绝缘膜，透明绝缘材料选自氮化硅、二氧化硅、二氧化钛，氧化铝、氮化铝，氟化镁或前述的任意组合之一，其厚度根据减反射原理精确控制，以达到减反射的目的。同时，该绝缘透明薄膜可作为电池表面钝化膜，降低表面态密度的同时保护表面不会重新受损伤和污染。上述在最后沿所开槽将芯片划裂时芯片划裂用刀片的刀口宽度略小于半刀切割用的刀片，防止在划裂时破坏切割道侧壁的绝缘膜。
本发明的有益效果是：首次采用刀口具有一定倾斜角度的切割刀片对芯片先进行半刀切割，具有倾斜侧面的刀口使得切割道侧壁同样具有一定倾斜角度，可避免芯片在划裂时受到损伤，同时有利于在其上制备高质量及高反射性能的钝化膜；芯片划裂使用的刀片宽度小于半刀切割用刀片，防止划裂时钝化膜被破坏。以上优点可以得到优良的太阳电池芯片钝化边缘，防止边缘漏电。
附图说明
图1至图6为防止聚光太阳能电池边缘漏电的主要工艺流程图。
图中：100：太阳电池外延结构 101：锗或砷化镓衬底
102：半刀切割刀片 103：高透明钝化膜
104：芯片划裂刀片
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法，其工艺步骤为：
如图1所示，用丙酮、异丙醇超声去除芯片表面沾污，大量去离子水冲洗后用柠檬酸、双氧水或硫酸、双氧水的混合溶液去除表面氧化层，露出新鲜的表面，氮气吹干，烘干；
经上胶、前烘、曝光、后烘、显影、冲洗、坚膜等步骤光刻正面电极图形；
采用电子束蒸发或磁控溅射等方法蒸镀正面电极金属；
丙酮溶液中超声剥离金属，形成正面电极图形；
去胶液去除表面残留光刻胶，大量去离子水冲洗，吹干；
正面电极熔合合金形成欧姆接触；
正面上胶，以保护芯片表面在后面的半刀切割、边缘腐蚀钝化等步骤中不被损伤；
如图2所示，采用刀口具有一定倾斜侧面的切割刀片对芯片切半刀，倾斜角度为10°～80°，切割深度为10-50微米，以切穿整个太阳能电池外延结构为宜，得到的切割道侧壁同样具有一定倾斜角度，如图3所示；
采用冰乙酸、硝酸、氢氟酸混合溶液对切割道侧面进行腐蚀钝化，以修复半刀切割时刀片对切割道侧面的损伤，然后用大量去离子水冲洗；
去胶液去除表面起保护作用的光刻胶；
用柠檬酸、双氧水去除表面无金属电极部分的盖帽层，避免盖帽层吸收太阳光；
如图4所示，蒸镀氮化硅钝化膜，其厚度根据减反射原理精确控制，使钝化膜兼具减反射膜的作用；
蒸镀背面金属电极，合金形成欧姆接触；
正面蒸镀多层减反射膜，尽量降低太阳光反射率；
如图5所示，采用刀口宽度比半刀切割刀片略窄的刀片将芯片划裂，形成单个太阳能电池芯片，其最终效果如图6所示。
本发明采用精确半刀切割方法，沿电池芯片切割道开槽，利用刀口具有一定倾斜侧面的刀片使切割道侧面同样具有一定倾斜侧面，有利于钝化膜的沉积，并避免芯片划裂时，划裂刀片对钝化膜的损伤；对开槽侧壁化学抛光，然后在电池芯片表面覆盖可充当减反射膜的绝缘材料，将表面钝化防止漏电，最后用刀口宽度较小的刀片将芯片划裂。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。
Claims (4)
1.一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法，其工艺步骤为：
采用精确半刀切割方法，采用刀口具有倾斜侧面的半刀切割刀片沿电池芯片的切割道开槽，所开槽侧壁同样具有一定倾斜角度；
对开槽侧壁进行化学抛光；
在电池芯片表面覆盖充当减反射膜的透明绝缘材料，将电池芯片表面钝化防止漏电；
用刀口宽度小于半刀切割刀片宽度的常规刀片将芯片划裂，形成单个太阳电池芯片。
2.如权利要求1所述的一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法，其特征在于：半刀切割方法采用刀口具有一定倾斜侧面的切割刀片，其倾斜角度为10°～80°。
3.如权利要求1所述的一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法，其特征在于：开槽侧壁化学抛光方式可采用湿法腐蚀或干法腐蚀。
4.如权利要求1所述的一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法，其特征在于：透明绝缘材料选自氮化硅、二氧化硅、二氧化钛，氧化铝、氮化铝，氟化镁或前述的任意组合之一。
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