CN104396015A - 激光蚀刻薄层的堆叠用于光伏电池的连接 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及处理薄层(CIGS，Mo)以形成包含所述薄层的光伏电池(C1，C2)的连接，所述薄层包括至少：-第一层(CIGS)，其具有光伏特性，沉积在第二层(Mo)上，和-所述第二层，其为金属接触层，沉积在衬底(SUB)上。特别地进行以下步骤：-在所述第一层(CIGS)内，蚀刻至少一个具有第一宽度(L1)的第一沟槽从而暴露所述第二层(Mo)；和-在所述第一沟槽内，蚀刻第二沟槽从而暴露所述衬底，所述第二沟槽具有小于所述第一宽度(L1)的第二宽度(L2)。此外，所述第一和第二沟槽的蚀刻在单个全蚀刻步骤期间通过激光冲击进行，所述方法的特征在于所述全蚀刻步骤包括：-靠近前沿(FR1，FR2)的精蚀刻操作，其旨在界定所述第一沟槽；-和所述第一和第二前沿之间的粗蚀刻操作。

Description

激光蚀刻薄层的堆叠用于光伏电池的连接
技术领域
本发明涉及特别地用于太阳能板、特别地基于包含I-III-VI2型化学计量的活性层的光伏电池的设计。
背景技术
这样的具有光伏特性的活性层通常包括物质铜-铟，铝和/或镓-硒和/或硫。生成的材料在下文定名为“CIGS”。在待连接的电池中，所述材料的薄层通常覆盖有形成所述电池的前电极的导电透明层(通常由氧化锌ZnO制成)、和形成光伏层和电极层之间的缓冲区的透明层(通常由硫化镉CdS制成)。
文献(“Picosecond Laser Structuring for the Monolithic SerialInterconnection of CIS Solar Cells”(P.Huber等),第24届欧洲光伏太阳能会议(24th European Photovoltaic Solar Energy Conference),2009年9月21-25日，德国汉堡)中特别描述了太阳能电池的结构，所述太阳能电池包含(如所附图1中示出的)：
衬底SUB，特别地由玻璃制成；
所述衬底上沉积有接触层，所述接触层通常由钼Mo制成(当其在截面中显示时，在附图中由点表示)；
其上沉积有具有光伏特性的CIGS层(当其在截面中显示时，在附图中由斜影线表示)；
其上沉积有其它层，特别是硫化镉CdS和氧化锌ZnO，用来完整设计所述电池。
特别地，为了产生从这样的堆叠生成的电池的连接，制造出蚀刻图案P1、P2、P3。
更特别地，对于图1中表示的图案P1：
-将钼Mo层局部蚀刻；以及
-然后将CIGS层沉积在所述钼的局部蚀刻后留下的暴露的衬底上。
将更特别地注意到，所述CIGS层必须直接沉积在玻璃衬底SUB上。
然而，沉积所述CIGS层的技术，其被证明在工业和经济上特别有利，在于电解至少所述CIGS层的前体(通常物质I和III，物质VI能够在后来的热处理期间供应)。
然而，这种通过电解的沉积必须在导电载体(通常是钼Mo)上进行。
因此应理解，根据以上呈现的现有技术的图案P1的该常规蚀刻技术与通过电解的沉积不相容。事实上，在钼的蚀刻后暴露的衬底SUB(由绝缘玻璃制成)上直接电解在此处是不可能的。
发明内容
本发明改善了所述情况。
本发明为此提出了一种用来处理薄层的方法，以形成包含所述薄层的光伏电池连接，所述薄层包括至少：
-第一层，其具有光伏特性，沉积在第二层上，和
-所述第二层，其为金属接触层，沉积在衬底上。
所述方法特别包括以下步骤：
-在所述第一层内，蚀刻至少一个具有第一宽度的第一沟槽从而暴露所述第二层；和
-在所述第一沟槽内，蚀刻第二沟槽从而暴露所述衬底，所述第二沟槽具有小于所述第一宽度的第二宽度。
因此，本发明的方法使得能够通过电解将所述第一层沉积在所述接触层上并然后蚀刻所述第一沟槽，以及在所述第一沟槽内的所述第二沟槽(下文将详细描述图2的各自标号L1和L2)。
在更加通用的术语中，在一个实施方式实例中，上述第一层的沉积可然后包括至少一个通过电解(例如所述第一层的前体)而沉积的步骤，而这可以在玻璃衬底上实现。
在一个优选实施方式中，上述第二沟槽的蚀刻至少通过激光冲击进行。这样的蚀刻技术对于进行所述第二沟槽的精蚀刻(例如包含在30和50μm之间的宽度)是有利的。
应该指出，另一方面，(在光伏层中形成的)所述第一沟槽更宽，例如大约300μm宽，并且可以通过激光冲击或仅仅通过机械刻绘形成。这种300μm宽的沟槽使得能够有利地具有可利用的足够空间，来放置绝缘图案、互连图案、或其它图案。
然而，在单个全蚀刻步骤期间进行所述两种蚀刻(第一和第二沟槽)，并且二者优选通过激光冲击来进行，是有利的。
因此，在一个实施方式中，所述第一和第二沟槽的蚀刻在单个全蚀刻步骤期间通过激光冲击进行。
激光蚀刻带来许多优点，特别是在精度、处理速度方面，相比于机械处理可通常生成较少碎屑(其也取得了空间的节省)。
如将在下面参考附图的详细说明中可见的，所示全蚀刻步骤可包括：
-靠近所述第一沟槽侧边的精蚀刻操作，其中激光冲击在所述第一层和/或所述第二层的两个表面维度上形成部分重叠的冲击(如图4a所示)；和
-在所述第一沟槽中部的粗蚀刻操作，其中激光冲击在所述第一层和/或所述第二层的单个表面维度上形成部分重叠的冲击(图4b)，
所述精蚀刻操作在包含在所述第一沟槽的宽度的20和40％之间的全宽度(例如所述第一沟槽内左边10至20％和右边10至20％)上延伸。
因此，如果例如所述第一沟槽的宽度L1为300μm，则所述精蚀刻操作可以施加于：
-所述第一沟槽的例如30至50μm的宽度，从其左侧边向其中部计，和
-所述第一沟槽的例如30至50μm的宽度，从其右侧边向其中部计。
所述精蚀刻操作至少有利地使用直径例如在30和50μm之间的高斯光束激光进行。
根据已给出令人满意的结果的测试，所述精蚀刻操作至少使用波长包含在400和600nm之间的飞秒激光进行。
所述粗蚀刻操作可以使用较宽的激光束进行，所述激光光束例如是椭圆形的并且宽度相当于所述第一沟槽的宽度。
另外，如果所述第二沟槽的宽度典型地在30和100μm之间，则所述第二沟槽至少优选地使用例如直径包含在30和50μm之间的高斯光束激光形成。
所述第二沟槽至少可使用波长包含在1000和1200nm之间的飞秒激光而形成。
如将在下文呈现的实施方式实例中看到的，所述激光冲击可具有包含在0.2和0.5J/cm2之间的能量密度，并且每次冲击可沉积包含在0.15J/mm2和0.3J/mm2之间的能量。
如上所述，飞秒激光可用于蚀刻上述第一和第二沟槽，特别是决定界定所述第一沟槽的前沿(front)的情况。然而，下文详述的图6呈现的一个实施方式变型使得能够使用纳秒激光来蚀刻第一和第二沟槽(在图6中宽度为L1和L2)。另一方面，该实施方式提供蚀刻第三沟槽(图6中标号为T3)以暴露所述第一层(光伏层)并且优选所述第三蚀刻用飞秒激光进行。因此，在该实施方式中，所述第一层(光伏层)涂布有至少一个通常透明的第三层，所述方法还包括在所述第三层内蚀刻上述第三沟槽从而暴露所述第一层，并且优选地：
-所述第三沟槽的蚀刻使用飞秒激光进行，
-而所述第一和第二沟槽的蚀刻使用纳秒激光进行。
一般而言，具有光伏特性的上述第一层在一个实施方式中是基于具有I-III-VI2化学计量的材料，例如基于铜-铟、镓和/或铝-硒和/或硫的合金。
然后已观察到，飞秒激光有利地适于(通过烧蚀)干蚀刻这样的材料，同时具有特别整洁和清晰界定的蚀刻前沿。
此外，所述第一层可涂布有至少一个第三透明层(例如ZnO前电极层和/或至少一个CdS透明缓冲层)。所述蚀刻步骤的优点在于上述第一沟槽至少在所述第一层和所述第三层二者中形成。为此，可再次提供飞秒激光。
在这一点上，应理解，使用飞秒激光来蚀刻具有I-III-VI2化学计量的层(所述层任选地涂布有一个或多个透明层)本身是有利的，并且可受到单独的保护。
此外，从相比于上文呈现的参考图1的现有技术图案P1，对应于“大”沟槽L1中的“精”沟槽L2的、用于光伏电池之间连接的蚀刻图案是有利的来看，本发明还涉及包含这样的连接图案的光伏电池，并且更特别地：
-至少一个第一层，其具有光伏特性，沉积在第二层上，和
-所述第二层，其为金属接触层，沉积在衬底上。
所述电池包含连接图案，所述连接图案特别包括：
-在所述第一层内蚀刻的、具有第一宽度的第一沟槽，暴露所述第二层；和
-在所述第一沟槽内蚀刻的第二沟槽，暴露所述衬底，所述第二沟槽具有小于所述第一宽度的第二宽度。
例如，所述第一沟槽可具有包含在200和500μm之间的宽度，而所述第一沟槽可具有包含在30和100μm之间的宽度。
附图说明
本发明的其它优点和特征将在阅读下文对实施方式实例的详细说明后并通过细阅附图而变得明晰，所述附图中：
图1示出根据现有技术的蚀刻图案(P1)；
图2示出用于根据本发明的电池间连接的蚀刻图案，两种沟槽宽度分别为L1和L2；
图3示出用于实施本发明的蚀刻的激光光束的可能形状的实例；
图4a示出靠近所述第一沟槽的沟槽前沿FR1和FR2的激光冲击的冲击，而图4b示出根据本发明第一实施方式的、更确切地在所述第一沟槽中部(与前沿FR1和FR2具有一定距离)的激光冲击的冲击；
图5a和5b示出在本发明的一个可能的实施方式中、全蚀刻步骤的两个连续操作；
图6示出在一个实施方式变型中、蚀刻然后连接的连续操作；
图7示出根据本发明第二实施方式的激光冲击的冲击；
图8示出根据本发明第三实施方式的激光冲击的冲击；
图9示出根据本发明第四实施方式的激光冲击的冲击。
具体实施方式
为了制备两个光伏电池之间的连接，本发明提出了不同于上文呈现的、参考现有技术的图1的图案P1的另一类蚀刻图案。
作为一个实例，图2中呈现了一种不同的图案，所述图案包括：
-在整个宽度L1上蚀刻CIGS层，
-以及蚀刻下面的金属层(例如钼)Mo，所述金属层具有较小宽度L2并且形成于由蚀刻所述CIGS层产生的沟槽中。
在Mo接触层中蚀刻宽度L2使得能够将光伏电池(如图2所示的C1和C2)彼此电隔离。然后施加Ag导电膜(通常由银制成)以将布置在电池C2的CIGS层上的集电栅GC电连接到相邻电池C1的CIGS层下面的Mo接触层。图2的标号Is表示绝缘膜(在图2的截面中以黑色表示)，以保证电池C2的CIGS层与电池C1的Mo接触层的电隔离。
在一种特别有利的方式中，宽度分别为L1和L2的沟槽通过激光蚀刻形成。如下文将呈现，该实施方式使得能够同时形成所述两个沟槽或至少在形成一个沟槽之后紧接着形成另一个。
现在参考图3，第一光束F1进行激光蚀刻以(在CIGS层中)形成宽度为L1的沟槽，而第二激光光束F2进行激光蚀刻以在Mo接触层中形成宽度为L2的沟槽。
显然，这是一个实施方式实例。在一个变型中，可提供单一光束扫描宽度为L1的沟槽的整个表面，然后将该光束施加于Mo接触层以形成宽度为L2的沟槽。
有利的做法是在待蚀刻的表面上提供若干连续的激光冲击，并且如图4b所示，特别地提供至少在长度上部分重叠的激光冲击Imp1和Imp2的冲击。
更特别地，进行的测试显示，优选靠近前沿FR1(在图3中宽度为L1的沟槽的左边)和FR2(在图3中宽度为L1的沟槽的右边)提供激光冲击来形成在长度和宽度二者上重叠的冲击Imp1和Imp2，如图4a所示。特别地，为了进行由CIGS层的前沿FR1和FR2界定的沟槽的蚀刻，已观察到由此连接的两个电池的电学特性根据靠近前沿FR1和FR2施加的、符合图4a的冲击图案而改善。这些更好的性能可以通过CIGS层的更硬前沿来解释，并且当冲击图案符合图4a时被清晰地界定。
另一方面，远离这些前沿FR1、FR2并为了形成宽度为L1的沟槽，可施加根据图4b的冲击图案(在长度方向上存在冲击的简单重叠)，以加速CIGS层的激光蚀刻处理。
在一个实施方式实例中，激光冲击的速率可包含在100kHz和300kHz之间，以获得令人满意的电学特性。另外指出，对于600毫米的长度而言，所述宽度L1可为300μm(或更通常包含在200和500μm之间)，并且所述宽度L2为50μm(或更通常包含在30和100μm之间)。
优选地，使用的激光具有皮秒类的很短的脉冲宽度(例如以紫外光发射)，或甚至优选飞秒脉冲激光(能够以近红外或可见光发射)。
这就是所谓通过激光烧蚀进行的“干”蚀刻。
用于蚀刻接触层的波长可位于包含在1000和1200nm之间的范围，例如1030nm。用于蚀刻CIGS层的波长可位于包含在400和600nm之间的波长范围，例如515nm。然而，用包含在1000和1200nm之间范围(例如1030nm)的波长进行的测试也对CIGS层的蚀刻给出了令人满意的结果。
现在将参考图5a和5b来描述蚀刻宽度各自为L1和L2的两种沟槽的实施方式实例。参考图5a，可提供下述三种激光光束：
-第一光束F1，其例如具有515nm波长，施加于沟槽的边缘(靠近图3提供和表示的前沿FR1和FR2)；和
-光束F2，其例如具有1030nm波长，用于蚀刻CIGS层然后是Mo接触层。
光束F1是具有例如30至50μm直径(聚焦光束)的高斯光束。其以100kHz的冲击频率施加，以产生图4a所示的冲击(在长度方向和宽度方向二者上均有重叠)。图5a所示的两个光束F1可相继地一起激活，并且可源自施加了光学分离(例如用半反射片)的共同激光源。根据对CIGS层的不同组成和衬底SUB的不同类型所进行的测试，在下表中给出根据进行的测试的沉积的能量以及能量密度(以J/cm2计)。
因此通过将光束F1施加(同时或立即连续)在CIGS层上，在所述CIGS层中蚀刻了宽度为30至50μm的线。
还将第二光束F2首先施加在CIGS层上，然后施加在Mo接触层上，以形成宽度为L2的第二沟槽。光束F2(例如高斯光束)的直径为30至50μm(聚焦光束)。可能提供脉冲冲击(以100KHz的速率)以形成仅在长度方向上具有冲击重叠的符合图4b的冲击，并且不仅针对CIGS层还针对下面的接触层，其从在离前沿FR1和FR2一定距离处进行这些冲击的时刻开始。
每次冲击脉冲的能量可以是20μJ的量级。
应注意，可同时(例如使用两个激光源)通过光束F1进行蚀刻，但也可与光束F1的蚀刻同时使用光束F2进行蚀刻。
应表明，在使用不同激光源的变型中，可使用分成若干光束(例如平行)的单一激光源(使用分束器，例如“半反射片”)。
然后，所述蚀刻方法可包括施加波长为515nm或1030nm、宽度接近300μm的宽光束F3(椭圆光束)，以覆盖整个宽度L1。冲击频率可根据图4b所示的图案(仅仅在冲击的长度方向上有重叠)。事实上，已观察到，只有靠近前沿FR1和FR2的CIGS蚀刻对于获得令人满意的电学特性而言是特别关键的。另一方面，在沟槽L1中部附近的蚀刻较不关键，即使必须进行该蚀刻以清空CIGS和任选其它下面的层(特别是MoSe2层，其可在产生CIGS层的某些条件下自发形成)同时留下令人满意的Mo层的表面状态。
因此，对于图5b所示的蚀刻，其相比于在沟槽宽度中使用具有若干通道的高斯光束而言可节省蚀刻时间。
所述方法然后可以继续添加绝缘体Is，其特别地沉积在如图2所示的宽度为L2的沟槽中，然后Ag接触层(例如由银制成)，其沉积在所述绝缘体之上、在宽度为L1的沟槽中。
显然，光伏CIGS层通常本身涂布有其它透明层，特别地涂布有经常由氧化锌ZnO制成的导电透明层以形成光伏电池的正面电极，以及另一种硫化镉CdS的透明层，其本身用来在光伏层的界面处形成p-n结。这些层在下文详细评述的图6中示出。因此，上述第一和第二沟槽的蚀刻对于所述光伏层具有去除这些透明层ZnO和CdS的作用，以使得在第一沟槽中留下暴露的钼Mo层，或甚至在第二沟槽中留下暴露的衬底SUB。
应注意到，用于蚀刻CIGS层的常规现有技术在此之前用针去除两个电池之间凹槽中的物质。然而该方法不十分适合于在接触层中形成更精细的第二沟槽L2。此外，如上所述，特别对于宽度为L1的沟槽的蚀刻而言，现有技术的这种机械方法生成碎屑。
现在将参考图6来描述根据本发明的一个实施方式变型所述的方法。图6特别显示出在透明层ZnO、CdS中形成的第三沟槽T3，而光伏CIGS层仅被部分蚀刻，以使所述连接的形成进展更快，同时有效地使电池绝缘。此处，由于产生了该第三沟槽T3，所以第一沟槽的蚀刻不需要精细和精确靠近前沿FR1和FR2，并且可使用纳秒激光进行。对于宽度L2的第二沟槽同样如此。另一方面，优选第三沟槽T3的蚀刻用较短脉冲激光、通常用飞秒激光来进行，以处理该蚀刻。本实施方式因此在沟槽T3和第一沟槽的最近前沿FR2之间提供了光伏材料的“牺牲”区。该区优选具有小于或等于50μm的宽度。
显然，本发明不限于上面作为说明性实例描述的实施方式；其扩展至其它变型。
因此应理解，可使用单一波长在CIGS层和Mo接触层中进行激光冲击。此外，可使用单一光束并可在CIGS层中形成的宽度L1的沟槽中实现若干通道。
此外，若干种类型的激光(特别是飞秒或甚至皮秒类型)使得能够获得关于在电池连接上测量的电学特性的良好结果，特别是从0.2J/cm2最高至0.5J/cm2的能量密度和从0.15J/mm2最高至0.3J/mm2的沉积的能量。
在上述测试的情况下，CIGS层的厚度包含在1.5和2.5μm之间(例如2μm)，而接触层的厚度包含在0.4和0.8μm之间(例如0.6μm)。然而，也可设想其它厚度范围。
还应注意到，本文描述的本发明的方法不仅施加于玻璃衬底还施加于其它类型的衬底(例如由钢制成，任选在衬底和钼层之间的绝缘体)，例如上文呈现的表格所说明的那样。事实上，钼是特别地用于电解沉积的令人满意的导电材料。因此，无论所述衬底由玻璃或金属制成，优选电解在钼上进行。因此，本发明的方法用于解决现有技术的蚀刻图案P1(图1)造成的问题，其中衬底由玻璃制成或任意地由金属制成。
更普遍地，上文已描述了由CIGS形成的具有光伏特性的层的一个实施方式实例。然而，其它类型的光伏层，例如基于硫铜锡锌矿、碲化镉或其它的光伏层，可根据类似于上述的方法进行处理。
图7示出了根据第二实施方式的激光冲击的冲击，其构成参考图4a和4b描述的实施方式的一个替代方案。
根据该第二实施方式，本发明的方法仍然包括靠近第一沟槽侧边的精蚀刻操作(两个边缘通过两条线FR1和FR2来示意性说明)和所述第一沟槽中部的粗蚀刻操作。所述两条线FR1和FR2基本上平行并沿着垂直于所述沟槽的宽度L1的长度而取向。
所述精蚀刻操作优选使用具有基本上圆形光束的飞秒激光进行，所述光束的波长包含在400和600nm之间。
不同于图4a中的情况，在图4a中，精蚀刻沿以沟槽宽度的方向连续布置的若干激光冲击的冲击行而发生，此处精蚀刻以单行进行以靠近前沿FR1和FR2的每一个而分别进行蚀刻(前沿FR1一侧的行Rf1和前沿FR2一侧的行Rf2)。行Rf1和Rf2的每一个分别包括一系列的冲击(分别为ImpRf1和ImpRf2)，所述冲击沿长度布置和部分重叠。两个连续的冲击基本上按所述冲击总表面的90至95％重叠。
应注意，该单个行优选通过制造若干激光蚀刻程而获得，从而逐步镂空所述行；换言之，将进行若干系列的激光冲击(每个系列具有冲击ImpRf1和ImpRf2的相同冲击位置)以逐步去除材料(即每程几百个纳米)。所述在若干程中材料的去除使得能够最小化CIGS二极管上的热效应。
所述精蚀刻操作在包含在所述第一沟槽宽度的5和20％之间的全宽上延伸，例如所述第一沟槽内左边10至20％和右边10至20％
所述沟槽的宽度L1为例如400μm，然后将所述精蚀刻操作施加于：
-所述沟槽例如20至30μm的宽度L3，从其左侧边FR1向其中部计，和
-所述沟槽例如20至30μm的宽度L4，从其右侧边FR2向其中部计。
所述粗蚀刻操作优选使用比用于精蚀刻的激光更高能量的激光进行：其可以是皮秒或纳秒激光。此处该激光的光束基本上是圆形的，但之后将会看到，可使用另一种形状(例如椭圆形)的光束。即便分别用于精蚀刻和粗蚀刻的光束在图7的情况下具有相同直径，还是会证明，在粗蚀刻的情况下使用较大直径光束是有用的。
所述粗蚀刻此处以多个行Rg进行，以在边缘FR1和FR2之间形成全宽L1的沟槽。所述行Rg的每一个分别包含一连串的冲击(参见例如在行Rf2之前最后一行Rg的冲击ImpRg)，所述冲击沿长度和宽度二者布置和部分重叠。同一行Rg的两个连续的冲击基本上按所述冲击总表面的50至70％重叠；此处应注意到，该沿长度的重叠少于在精蚀刻操作期间使用的重叠。
根据图7的实施方式，沿宽度方向的两个连续的冲击(即，属于两个连续的行Rg的两个相反的冲击)基本上按所述冲击总表面的20至30％重叠。应注意到，该重叠还施加在分别属于行Rf1或Rf2和其后或之前的行Rg的两个相反冲击之间。根据该实施方式，此处光束的能量FAG具有高斯形状(沿平行于沟槽宽度L1的方向)，使得光束边缘B处的能量不足以完全去除CIGS。然而，只要在该沟槽中去除CIGS的目的在于暴露Mo区域以将电接触沉积于其上，则可能在完全蚀刻的间隔之间留下的一些残余物RE就不是麻烦(至少达到一定水平，相当于上述20至30％的重叠范畴)。
根据图8所示的一个替代方案，同一行Rg的两个连续的冲击没有重叠；以同样的方式，分别属于行Rf1或Rf2和其后或之前的行Rg的两个相反冲击没有重叠。不同于图7的情况，对于图8，改变所述光束以呈现非高斯的能量分布FAR并具有更矩形的形状(也命名为“顶帽结构”)。在这种情况下，所述光束边缘处没有能量下降，并因此有较少的未蚀刻残余物。其它特性与图7的那些相同。
优选地，通过对粗蚀刻使用更高能量的激光，可在单个激光蚀刻程中形成行Rg。“单个程”是指用于粗蚀刻的激光光束具有足够的能量来去除所需材料，以在每个冲击ImpRg的水平上、在单个程中形成沟槽的事实。
根据图9示出的一个替代方案，本发明的方法使用两种不同的光束尺寸来分别进行精蚀刻和粗蚀刻。在适合的实例中，用于精蚀刻的光束是圆形的而用于粗蚀刻的光束是椭圆的。在这种情况下，所述粗蚀刻操作使用比用于精蚀刻的光束更宽的激光光束进行(即，对应于粗蚀刻光束的椭圆的大半径大于用于精蚀刻光束的圆形的半径)。显然，所述椭圆的大半径以沟槽宽度的方向取向。还应注意到，还可使用具有比精蚀刻的圆形光束更大半径的圆形光束进行粗蚀刻。使用更宽的光束使得能够更快形成沟槽。为此，使用皮秒激光进行粗蚀刻，使得能够获得更大功率并因此制造更宽的光束。

Claims (19)

1.处理薄层(CIGS，Mo)的方法，以形成包含所述薄层的光伏电池(C1，C2)的连接，所述薄层包括至少：
-第一层(CIGS)，其具有光伏特性，沉积在第二层(Mo)上，和
-所述第二层，其为金属接触层，沉积在衬底(SUB)上，
所述方法包括以下步骤：
-在所述第一层(CIGS)内，蚀刻至少一个具有第一宽度(L1)的第一沟槽从而暴露所述第二层(Mo)；和
-在所述第一沟槽内，蚀刻第二沟槽从而暴露所述衬底，所述第二沟槽具有小于所述第一宽度(L1)的第二宽度(L2)，
所述第一和第二沟槽的蚀刻在单个全蚀刻步骤期间通过激光冲击进行，
所述方法的特征在于所述全蚀刻步骤包括：
-靠近前沿(FR1，FR2)的精蚀刻操作，其旨在界定所述第一沟槽；和
-所述第一和第二前沿之间的粗蚀刻操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述粗蚀刻操作使用光束比用于所述精蚀刻的光束更宽的激光进行。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述精蚀刻操作使用飞秒激光进行。
4.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于所述飞秒激光的波长包含在400和600nm之间。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于用于所述精蚀刻操作的光束是圆形光束。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述粗蚀刻操作使用皮秒或纳秒激光进行。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述粗蚀刻操作使用椭圆光束激光进行。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述精蚀刻操作沿激光冲击的单个冲击行、分别靠近所述前沿的每一个而进行，所述冲击在沿所述前沿的每一个延伸的所述行的方向上部分重叠。
9.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于所述激光冲击的单个冲击行在若干个激光蚀刻程中获得，每个程进一步镂空所述行。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述粗蚀刻操作沿在单个激光蚀刻程中获得的一个或多个激光冲击的冲击行而进行。
11.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述精蚀刻操作在包含在分隔所述第一前沿和所述第二前沿的宽度的5和20％之间的整个宽度上延伸。
12.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：
-所述精蚀刻操作使用在沿所述前沿的每一个延伸的维度上形成部分重叠的冲击的激光冲击来进行，以及
-所述粗蚀刻操作使用在沿所述前沿的每一个延伸的相同维度上形成部分重叠的冲击的激光冲击来进行，
所述精蚀刻操作期间的所述冲击的部分重叠大于所述粗蚀刻操作期间的所述部分重叠。
13.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于：
-所述精蚀刻操作使用在所述第一层和/或所述第二层的两个表面维度上形成部分重叠的冲击(Imp1，Imp2)的激光冲击来进行(图4a)，以及
-所述粗蚀刻操作使用在所述第一层和/或所述第二层的单个表面维度上形成部分重叠的冲击(Imp1，Imp2)的激光冲击来进行(图4b)。
14.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于所述精蚀刻操作在包含在分隔所述第一前沿和所述第二前沿的宽度(L1)的20和40％之间的整个宽度上延伸。
15.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述第二沟槽至少使用高斯光束激光(F2)形成。
16.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述第二沟槽至少使用波长包含在1000和1200nm之间的飞秒激光形成。
17.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第一层(CIGS)涂布有至少一个第三透明层(ZnO，CdS)，所述方法还包括在所述第三层(ZnO，CdS)内蚀刻第三沟槽(T3)从而暴露所述第一层(CIGS)，所述方法的特征还在于：
-所述第三沟槽(T3)的蚀刻使用飞秒激光进行，
-所述第一和第二沟槽的蚀刻使用纳秒激光进行。
18.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述具有光伏特性的第一层(CIGS)是基于具有化学计量I-III-VI2的材料。
19.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述第一层(CIGS)涂布有至少一个第三透明层(ZnO，CdS)，并且在于所述第一沟槽至少(L1)形成于所述第一层和所述第三层。
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