CN103746014B - 一种ito栅线太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
一种ito栅线太阳能电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103746014B CN103746014B CN201410025917.7A CN201410025917A CN103746014B CN 103746014 B CN103746014 B CN 103746014B CN 201410025917 A CN201410025917 A CN 201410025917A CN 103746014 B CN103746014 B CN 103746014B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grid line
- ito
- epitaxial wafer
- photoresist
- metal electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 66
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 49
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 42
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 18
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 12
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 12
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 8
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 3
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 claims description 3
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 3
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 abstract description 19
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 5
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 abstract description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N indium;tin;hydrate Chemical group O.[In].[Sn] MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- NICDRCVJGXLKSF-UHFFFAOYSA-N nitric acid;trihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.Cl.O[N+]([O-])=O NICDRCVJGXLKSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
- H01L31/022475—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of indium tin oxide [ITO]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种ITO栅线太阳能电池及其制备方法,包括有增透膜、交叉ITO栅线、外延片、背面金属电极、正面金属电极；所述增透膜、交叉ITO栅线、外延片、背面金属电极从上至下依次层叠设置；所述正面金属电极对应设置在外延片上，并与所述交叉ITO栅线处于外延片的同一侧面；所述正面金属电极围着交叉ITO栅线所形成的区域，并与其相连接。本发明采用ITO作为太阳能电池栅线，可以很好地避免常规金属栅线对光的反射和吸收，使得交叉ITO栅线下方的面积也可以参与光吸收并进行光电转换，从而极大地提高太阳能电池效率；同时，采用ITO代替金银等贵金属作为栅线，可大幅度降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池的技术领域，尤其是指一种ITO栅线太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，太阳能作为理想的可再生能源受到了越来越多国家的重视，开展太阳能电池研究、发展光伏发电产业对国家能源的可持续发展具有非常重要的意义。目前，太阳能电池的面临的主要问题为光电转换效率较低，性价比不高，不能满足大规模民用的需求。目前，商用单晶硅电池的转化效率约为16%-20%，多晶硅电池约为14%-16%；Ge衬底上外延生长晶格匹配的GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池500倍聚光下转化效率超过41%，远高于晶硅电池，且具有进一步提升空间。
太阳能电池的栅线和电极起收集和传输光生载流子的作用，优化栅线和电极结构与工艺是提高太阳能电池效率的重要技术方向之一。目前，大多采用沉积金属并高温退火形成欧姆接触来制作多节太阳能电池表面栅线和电极。但是，不透明的金属栅线会反射和吸收入射光线，从而减小太阳能电池的有效受光面积，进而降低单片电池输出功率。通常情况下，栅线遮挡面积约占电池有效受光面积的5%～15%。为了减少栅线和电极对光能的吸收和反射，有效利用更多光能，透明栅线和电极的相关研究成为太阳能电池技术领域热点之一。
ITO膜层的主要成份是氧化铟锡，其禁带宽度为3.5-4.3eV，在可见光范围的光透过率大于85%，电阻率小于10-3Ω·cm。采用ITO栅线，可以避免金属栅线对光的反射和吸收，从而增大吸光区域面积，提高电池转换效率。同时，ITO制备方法成熟，且具备商业生产标准，现已广泛地应用于平板显示器件、太阳能电池、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域，是目前LCD、PDP、OLED、触摸屏等各类平板显示器件唯一的透明导电电极材料。石墨烯具有高度的稳定性，可以广泛应用于各种使用环境。耐碱为浸入60℃、浓度为10%氢氧化钠溶液中5分钟后，ITO层方块电阻变化值不超过10%。耐酸为浸入250C、浓度为6%盐酸溶液中5分钟后，ITO层方块电阻变化值不超过10%。耐溶剂为在250C、丙酮、无水乙醇或100份去离子水加3分EC101配制成的清洗液中5分钟后，ITO层方块电阻变化值不超过10%。附着力：在胶带贴附在膜层表面并迅速撕下，膜层无损伤；或连撕三次后，ITO层方块电阻变化值不超过10%。热稳定性：在300°C的空气中，加热30分钟后，ITO导电膜方块电阻值应不大于原方块电阻的300%。较低的电阻率（约为10-4Ω·cm）可见光透过率可达85%以上。它的高透光性和良好的导电性，以及高稳定性非常适合作为太阳能电池栅线。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种ITO栅线太阳能电池及其制备方法，利用ITO材料的高电导率和高透光性，可以有效地缓解目前太阳能电池存在的栅线遮挡面积占电池有效受光面积较大、栅线贵金属成本较高等问题。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案其ITO栅线太阳能电池，包括有增透膜、交叉ITO栅线、外延片、背面金属电极、正面金属电极；其中，所述增透膜、交叉ITO栅线、外延片、背面金属电极从上至下依次层叠设置；所述正面金属电极对应设置在外延片上，并与所述交叉ITO栅线处于外延片的同一侧面；所述正面金属电极围着交叉ITO栅线所形成的区域，并与其相连接。
所述交叉ITO栅线的宽度为2～15um，栅线间距为80～150um，栅线厚度为1～5um。
所述交叉ITO栅线为十字交叉ITO栅线。
所述背面金属电极和正面金属电极的厚度为0.5～5um。
所述背面金属电极和正面金属电极的金属为Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Au、Ni、Ni/Au、Cr/Au、Pd、Ti/Pd/Au、Pd/Au中的一种。
所述外延片为单节或多节结构，其所用材料为Si、Ge、InAs、GaAs、GaInAsN、ZnSeS、GaInP、InGaN、AlGaInP中的一种或几种组合，其衬底所用材料为Si、Ge、SiC、Al2O3中的一种。
所述增透膜为多层结构，其为MgF2/ZnS、Ta2O5/A12O3、Ta2O5/SiO2、TiO2/SiO2中的一种。
本发明所述的ITO栅线太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1）使用MOCVD或MBE生长单节或多节太阳能电池外延片；
2）对所述外延片的背面进行涂胶保护，对其正面进行表面酸洗；
3）对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的栅线图形，并去除栅线图形上方的残胶；
4）在栅线图形上沉积ITO薄膜，剥离后形成所需的交叉ITO栅线；
5）对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的台面图形，并去除台面图形上方的残胶；
6）对台面进行湿法腐蚀，将光刻胶构成的台面图形转移到所述外延片上，形成台面隔离；
7）对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的正面电极图形，并去除正面电极图形上方的残胶；
8）在正面电极图形上沉积金属，剥离后形成所需的正面金属电极；
9）在外延片背面沉积金属，形成所需的背面金属电极；
10）进行退火处理，形成所述交叉ITO栅线、正面金属电极、背面金属电极的欧姆接触；
11）对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的增透膜图形，并去除增透膜图形上方的残胶；
12）在所述交叉ITO栅线上方制备增透膜；
13）对完成上述步骤的外延片进行切割，形成分立的太阳能电池芯片，至此便完成ITO栅线太阳能电池的制备。
在步骤2）中，所述酸洗采用如下两步清洗流程：①有机溶剂→去离子水→无机酸→氢氟酸→去离子水；②碱性过氧化氢溶液→去离子水→酸性过氧化氢溶液→去离子水；
在步骤3）中，对所述外延片进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的栅线图形；用氧等离子体的Matrix或者是利用氧紫外线的UV除胶仪器去除栅线区域以外的残胶；
在步骤4）中，利用光刻胶构成的栅线图形作为掩模，使用磁控溅射法、脉冲电镀法或电弧离子镀法制备ITO薄膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去栅线图形上的起保护作用的光刻胶及其上的ITO薄膜，形成所需的交叉ITO栅线；
在步骤5）中，对所述外延片进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的台面图形；用氧等离子体的Matrix或者是利用氧紫外线的UV除胶仪器去除台面图形上方的残胶；
在步骤6）中，采用H3PO4系腐蚀液或柠檬酸系腐蚀液，对台面进行湿法腐蚀，将光刻胶构成的台面图形转移到所述外延片上，形成台面隔离；
在步骤7）中，对所述外延片进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的正面电极图形；用氧等离子体的Matrix或者是利用氧紫外线的UV除胶仪器去除正面电极图形上方的残胶；
在步骤8）中，采用磁控溅射法或电子束蒸镀法制备金属薄膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去正面电极图形以外的光刻胶和金属，形成所需的正面金属电极；
在步骤9）中，采用磁控溅射法或电子束蒸镀法制备金属薄膜，形成所需的背面金属电极；
在步骤10）中，退火温度为600-900℃，退火时间时间为30-200s，退火气氛可为N2和H2，形成所述交叉ITO栅线、正面金属电极、背面金属电极的欧姆接触；
在步骤11）中，对所述外延片3进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的增透膜图形；用氧等离子体的Matrix或者是利用氧紫外线的UV除胶仪器去除增透膜图形上方的残胶；
在步骤12）中，采用磁控溅射法或电子束蒸镀法在交叉ITO栅线上方制备增透膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去增透膜图形以外的光刻胶和增透膜，得到所需区域大小的增透膜；
在步骤13）中，可采用光学切割或机械切割方法，对外延片进行切割。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、与现在所用金银等贵金属材料相比，ITO禁带宽度为3.5-4.3eV，在可见光范围的光透过率大于85%；因此，采用ITO作为太阳能电池栅线，可以有效避免常规金属栅线对光的反射和吸收，使得栅线下方的面积也可以参与光吸收并进行光电转换，从而提高太阳能电池效率；
2、采用ITO代替金银等贵金属作为栅线，可大幅度降低成本。
附图说明
图1为本发明所述ITO栅线太阳能电池的主视图。
图2为本发明所述ITO栅线太阳能电池的剖视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1和图2所示，本实施例所述的ITO栅线太阳能电池，具体为矩形结构，包括有增透膜1、交叉ITO栅线2、外延片3、背面金属电极4、正面金属电极5；其中，所述增透膜1、交叉ITO栅线2、外延片3、背面金属电极4从上至下依次层叠设置；所述正面金属电极5对应设置在外延片3上，并与所述交叉ITO栅线2处于外延片3的同一侧面；所述正面金属电极5围着交叉ITO栅线2所形成的区域（具体为图1中的圆形区域），并与其相连接。
所述交叉ITO栅线2为十字交叉ITO栅线，其宽度为2～15um，栅线间距为80～150um，栅线厚度为1～5um。
所述背面金属电极4和正面金属电极5的厚度为0.5～5um，其金属为Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Au、Ni、Ni/Au、Cr/Au、Pd、Ti/Pd/Au、Pd/Au中的一种。
所述外延片3为单节或多节结构，其所用材料为Si、Ge、InAs、GaAs、GaInAsN、ZnSeS、GaInP、InGaN、AlGaInP中的一种或几种组合，其衬底所用材料为Si、Ge、SiC、Al2O3中的一种。
所述增透膜1为多层结构，其为MgF2/ZnS、Ta2O5/A12O3、Ta2O5/SiO2、TiO2/SiO2中的一种。
以下为本实施例上述ITO栅线太阳能电池的制备方法，其具体情况如下：
1）使用MOCVD或MBE生长单节或多节太阳能电池的外延片3，其衬底所用材料为Si、Ge、SiC、Al2O3中的一种。
2）对所述外延片3的背面进行涂胶保护，对其正面进行表面酸洗，其中，所述酸洗采用如下两步清洗流程：①有机溶剂（甲苯、丙酮、酒精等）→去离子水→无机酸（盐酸、硫酸、硝酸、王水等）→氢氟酸→去离子水；②碱性过氧化氢溶液→去离子水→酸性过氧化氢溶液→去离子水。
3）对所述外延片3进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的栅线图形。
4）用氧等离子体的Matrix或者是利用氧紫外线的UV除胶仪器去除栅线区域以外的残胶。
5）利用光刻胶构成的栅线图形作为掩模，使用磁控溅射法、脉冲电镀法或电弧离子镀法制备ITO薄膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去栅线图形上的起保护作用的光刻胶及其上的ITO薄膜，形成所需的交叉ITO栅线2。
6）对所述外延片3进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的台面图形。
7）用氧等离子体的Matrix或者是利用氧紫外线的UV除胶仪器去除台面图形上方的残胶。
8）采用H3PO4系腐蚀液或柠檬酸系腐蚀液，对台面进行湿法腐蚀，将光刻胶构成的台面图形转移到所述外延片3上，形成台面隔离。
9）对所述外延片3进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的正面电极图形。
10）用氧等离子体的Matrix或者是利用氧紫外线的UV除胶仪器去除正面电极图形上方的残胶。
11）采用磁控溅射法或电子束蒸镀法制备金属薄膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去正面电极图形以外的光刻胶和金属，形成所需的正面金属电极5。
12）采用磁控溅射法或电子束蒸镀法制备金属薄膜，形成所需的背面金属电极4。
13）进行退火处理，退火温度为600-900℃，退火时间时间为30-200s，退火气氛可为N2和H2，形成所述交叉ITO栅线2、正面金属电极5、背面金属电极4的欧姆接触。
14）对所述外延片3进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的增透膜图形。
15）用氧等离子体的Matrix或者是利用氧紫外线的UV除胶仪器去除增透膜图形上方的残胶。
16）采用磁控溅射法或电子束蒸镀法在所述交叉ITO栅线2上方制备增透膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去增透膜图形以外的光刻胶和增透膜，得到所需区域大小的增透膜1。
17）可采用光学切割或机械切割方法，对完成上述步骤的外延片进行切割，形成分立的太阳能电池芯片，至此便完成ITO栅线太阳能电池的制备。
综上所述，在采用以上方案后，本发明采用ITO作为太阳能电池栅线，与现在所用金银等贵金属材料相比，由于ITO禁带宽度为3.5-4.3eV，在可见光范围的光透过率大于85%，因此，采用ITO作为太阳能电池栅线，调整其间距和宽度，在保障导电性能的基础上，选取面积最小的交叉ITO栅线以提高单片太阳能电池有效受光面积，选取厚度最薄的ITO栅线以降低ITO栅线对光的吸收，从而可以很好地避免常规金属栅线对光的反射和吸收，使得交叉ITO栅线下方的面积也可以参与光吸收并进行光电转换，从而极大地提高太阳能电池效率；同时，采用ITO代替金银等贵金属作为栅线，可大幅度降低成本。这相比现有技术，本发明的可靠性更高，且可以大幅度降低成本，值得推广。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种ITO栅线太阳能电池，其特征在于：包括有增透膜(1)、交叉ITO栅线(2)、外延片(3)、背面金属电极(4)、正面金属电极(5)；其中，所述增透膜(1)、交叉ITO栅线(2)、外延片(3)、背面金属电极(4)从上至下依次层叠设置；所述正面金属电极(5)对应设置在外延片(3)上，并与所述交叉ITO栅线(2)处于外延片(3)的同一侧面；所述正面金属电极(5)围着交叉ITO栅线(2)所形成的区域，并与其相连接。
2.根据权利要求1所述的一种ITO栅线太阳能电池，其特征在于：所述交叉ITO栅线(2)的宽度为2～15um，栅线间距为80～150um，栅线厚度为1～5um。
3.根据权利要求1或2所述的一种ITO栅线太阳能电池，其特征在于：所述交叉ITO栅线(2)为十字交叉ITO栅线。
4.根据权利要求1所述的一种ITO栅线太阳能电池，其特征在于：所述背面金属电极(4)和正面金属电极(5)的厚度为0.5～5um。
5.根据权利要求1或4所述的一种ITO栅线太阳能电池，其特征在于：所述背面金属电极(4)和正面金属电极(5)的金属为Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Au、Ni、Ni/Au、Cr/Au、Pd、Ti/Pd/Au、Pd/Au中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种ITO栅线太阳能电池，其特征在于：所述外延片(3)为单节或多节结构，其所用材料为Si、Ge、InAs、GaAs、GaInAsN、ZnSeS、GaInP、InGaN、AlGaInP中的一种或几种组合，其衬底所用材料为Si、Ge、SiC、Al2O3中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种ITO栅线太阳能电池，其特征在于：所述增透膜(1)为多层结构，其为MgF2/ZnS、Ta2O5/A12O3、Ta2O5/SiO2、TiO2/SiO2中的一种。
8.一种权利要求1所述的ITO栅线太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)使用MOCVD或MBE生长单节或多节太阳能电池外延片；
2)对所述外延片的背面进行涂胶保护，对其正面进行表面酸洗；
3)对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的栅线图形，并去除栅线图形上方的残胶；
4)在栅线图形上沉积ITO薄膜，剥离后形成所需的交叉ITO栅线；
5)对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的台面图形，并去除台面图形上方的残胶；
6)对台面进行湿法腐蚀，将光刻胶构成的台面图形转移到所述外延片上，形成台面隔离；
7)对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的正面电极图形，并去除正面电极图形上方的残胶；
8)在正面电极图形上沉积金属，剥离后形成所需的正面金属电极；
9)在外延片背面沉积金属，形成所需的背面金属电极；
10)进行退火处理，形成所述交叉ITO栅线、正面金属电极、背面金属电极的欧姆接触；
11)对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的增透膜图形，并去除增透膜图形上方的残胶；
12)在所述交叉ITO栅线上方制备增透膜；
13)对完成上述步骤的外延片进行切割，形成分立的太阳能电池芯片，至此便完成ITO栅线太阳能电池的制备。
9.根据权利要求8所述的一种ITO栅线太阳能电池的制备方法，其特征在于：
在步骤2)中，所述酸洗采用如下两步清洗流程：①有机溶剂→去离子水→无机酸→氢氟酸→去离子水；②碱性过氧化氢溶液→去离子水→酸性过氧化氢溶液→去离子水；
在步骤3)中，对所述外延片进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的栅线图形；利用氧紫外线的UV除胶仪器去除栅线区域以外的残胶；
在步骤4)中，利用光刻胶构成的栅线图形作为掩模，使用磁控溅射法、脉冲电镀法或电弧离子镀法制备ITO薄膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去栅线图形上的起保护作用的光刻胶及其上的ITO薄膜，形成所需的交叉ITO栅线；
在步骤5)中，对所述外延片进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的台面图形；利用氧紫外线的UV除胶仪器去除台面图形上方的残胶；
在步骤6)中，采用H3PO4系腐蚀液或柠檬酸系腐蚀液，对台面进行湿法腐蚀，将光刻胶构成的台面图形转移到所述外延片上，形成台面隔离；
在步骤7)中，对所述外延片进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的正面电极图形；利用氧紫外线的UV除胶仪器去除正面电极图形上方的残胶；
在步骤8)中，采用磁控溅射法或电子束蒸镀法制备金属薄膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去正面电极图形以外的光刻胶和金属，形成所需的正面金属电极；
在步骤9)中，采用磁控溅射法或电子束蒸镀法制备金属薄膜，形成所需的背面金属电极；
在步骤10)中，退火温度为600-900℃，退火时间时间为30-200s，退火气氛为N2和H2，形成所述交叉ITO栅线、正面金属电极、背面金属电极的欧姆接触；
在步骤11)中，对所述外延片3进行正面匀胶，随后采用光学光刻或者电子束直写的方法刻蚀光刻胶，并用显影液显影，形成由光刻胶构成的增透膜图形；利用氧紫外线的UV除胶仪器去除增透膜图形上方的残胶；
在步骤12)中，采用磁控溅射法或电子束蒸镀法在交叉ITO栅线上方制备增透膜，并在50℃的热丙酮中浸泡30分钟除去增透膜图形以外的光刻胶和增透膜，得到所需区域大小的增透膜；
在步骤13)中，采用光学切割或机械切割方法，对外延片进行切割。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410025917.7A CN103746014B (zh) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | 一种ito栅线太阳能电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410025917.7A CN103746014B (zh) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | 一种ito栅线太阳能电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103746014A CN103746014A (zh) | 2014-04-23 |
| CN103746014B true CN103746014B (zh) | 2016-03-30 |
Family
ID=50503021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410025917.7A Active CN103746014B (zh) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | 一种ito栅线太阳能电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103746014B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104576776A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 瑞德兴阳新能源技术有限公司 | 选择性生长接触层的GaAs太阳能电池及其制备方法 |
| CN107894295A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-04-10 | 北京中航兴盛测控技术有限公司 | 一种薄膜扭矩传感器芯片及制造方法 |
| CN111129177B (zh) * | 2019-12-24 | 2022-03-04 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种与空间电池匹配的ito玻璃盖片及其制备方法 |
| CN116344669B (zh) * | 2023-02-14 | 2024-09-17 | 通威太阳能（成都）有限公司 | 太阳电池及其制备方法 |
| CN118117009A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 浙江润海新能源有限公司 | 一种异质结太阳能电池的制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1879054A (zh) * | 2003-09-18 | 2006-12-13 | 三星电子株式会社 | 薄膜晶体管阵列面板及其制造方法 |
| CN101226311A (zh) * | 2007-01-16 | 2008-07-23 | 株式会社日立显示器 | 显示装置 |
| WO2011063743A1 (zh) * | 2009-11-27 | 2011-06-03 | 无锡尚德太阳能电力有限公司 | 太阳电池正面电极的形成方法 |
| CN102569434A (zh) * | 2010-12-27 | 2012-07-11 | 中国科学院微电子研究所 | 带绒面导电氧化锌薄膜的晶体硅太阳能电池及其制造方法 |
| CN102623564A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-01 | 中山大学 | 一种具有激光开槽正面电极的晶体硅太阳电池的制作方法 |
| CN103092453A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-05-08 | 苏州百纳思光学科技有限公司 | 一种带太阳能电池触摸板的电子书 |
| CN203733812U (zh) * | 2014-01-20 | 2014-07-23 | 瑞德兴阳新能源技术有限公司 | 一种ito栅线太阳能电池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100796749B1 (ko) * | 2001-05-16 | 2008-01-22 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판 |
-
2014
- 2014-01-20 CN CN201410025917.7A patent/CN103746014B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1879054A (zh) * | 2003-09-18 | 2006-12-13 | 三星电子株式会社 | 薄膜晶体管阵列面板及其制造方法 |
| CN101226311A (zh) * | 2007-01-16 | 2008-07-23 | 株式会社日立显示器 | 显示装置 |
| WO2011063743A1 (zh) * | 2009-11-27 | 2011-06-03 | 无锡尚德太阳能电力有限公司 | 太阳电池正面电极的形成方法 |
| CN102569434A (zh) * | 2010-12-27 | 2012-07-11 | 中国科学院微电子研究所 | 带绒面导电氧化锌薄膜的晶体硅太阳能电池及其制造方法 |
| CN102623564A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-01 | 中山大学 | 一种具有激光开槽正面电极的晶体硅太阳电池的制作方法 |
| CN103092453A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-05-08 | 苏州百纳思光学科技有限公司 | 一种带太阳能电池触摸板的电子书 |
| CN203733812U (zh) * | 2014-01-20 | 2014-07-23 | 瑞德兴阳新能源技术有限公司 | 一种ito栅线太阳能电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103746014A (zh) | 2014-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103746013B (zh) | 一种石墨烯太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103746014B (zh) | 一种ito栅线太阳能电池及其制备方法 | |
| US20140308773A1 (en) | Method of fabricating heterojunction battery | |
| CN106601855A (zh) | 一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法 | |
| CN111710759B (zh) | 一种shj太阳电池tco薄膜表面处理方法 | |
| CN102157624B (zh) | 一种硅太阳能电池及其制备方法 | |
| TWI727728B (zh) | 薄膜光伏電池串聯結構及薄膜光伏電池串聯的製備工藝 | |
| WO2015166780A1 (ja) | 結晶シリコン系太陽電池、結晶シリコン系太陽電池モジュール、およびそれらの製造方法 | |
| CN102185030A (zh) | 基于n型硅片的背接触式hit太阳能电池制备方法 | |
| JP5127925B2 (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| CN109037361A (zh) | 一种高效率碲化镉薄膜太阳能电池 | |
| Yu et al. | Development of silicon heterojunction solar cell technology for manufacturing | |
| CN201936901U (zh) | 薄膜太阳能电池组成结构 | |
| Hilali et al. | Light trapping in ultrathin 25 μm exfoliated Si solar cells | |
| CN105140308A (zh) | 一种异质结太阳电池电镀铜电极的制备方法 | |
| CN203733813U (zh) | 一种石墨烯太阳能电池 | |
| CN102637751A (zh) | 太阳电池用宽光谱陷光透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN202076297U (zh) | 基于p型硅片的背接触式hit太阳能电池结构 | |
| CN203733812U (zh) | 一种ito栅线太阳能电池 | |
| CN116344678A (zh) | 一种异质结电池结构的制备方法 | |
| CN101777588B (zh) | 光散射多层结构及其制造方法 | |
| WO2020237696A1 (zh) | 一种薄膜光伏电池的制造方法及薄膜光伏电池 | |
| CN210040211U (zh) | 一种薄膜光伏电池 | |
| CN210956690U (zh) | 一种n型硅片的异质结太阳能电池 | |
| JPWO2019069643A1 (ja) | 太陽電池の製造方法、太陽電池および太陽電池モジュール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 528437 Zhongshan Torch Development Zone, Guangdong, one of the torch Road, No. 22 Applicant after: REDSOLAR NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 528437 Guangdong Torch Development Zone, Zhongshan Torch Road, No. 22 Ming Yang Industrial Park Applicant before: Guangdong Ruide Xingyang Solar Technology Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: GUANGDONG RUIDE XINGYANG SOLAR TECHNOLOGY CO., LTD. TO: REDSOLAR NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 528437 Guangdong Torch Development Zone, Zhongshan Torch Road, No. 22 Ming Yang Industrial Park Applicant after: REDSOLAR NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 528437 Zhongshan Torch Development Zone, Guangdong, one of the torch Road, No. 22 Applicant before: REDSOLAR NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170327 Address after: 528437 Zhongshan Torch Development Zone, Guangdong, No. 22 Torch Road, No. two, 3-4 Patentee after: ZHONGSHAN DEHUA CHIP TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 528437 Guangdong Torch Development Zone, Zhongshan Torch Road, No. 22 Ming Yang Industrial Park Patentee before: REDSOLAR NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Ito grid line solar cell and preparation method thereof Effective date of registration: 20210929 Granted publication date: 20160330 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Zhongshan branch Pledgor: ZHONGSHAN DEHUA CHIP TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980010236 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |