CN104505435A - 用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,它的步骤如下:(a)旋涂掩膜层;(b)烘干掩膜层;(c)部分去除掩膜层,形成图形化掩膜;(d)实施电池的后续制造工艺;(e)去除剩余掩膜层。本方法加工面积大、图形尺寸小、图形精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,属于太阳能电池技术领域。
背景技术
目前,图形化掩膜技术,结合沉积、刻蚀等过程,用于实现太阳能电池的局域的掺杂,钝化和金属化结构。该技术是提高转换效率的重要途径,如形成选择性发射结、背钝化和局域背表面场等;也是复杂结构太阳能电池的重要制程,如制造全背电极接触(IBC)电池,转换效率的不断提高要求该技术的图形尺寸更小,图形精度更高。太阳能电池的量产制造则要求该技术能加工较大的面积,且工艺简单、可靠。
常见的用于制造太阳能电池的图形化掩膜技术有光刻、丝网印刷等。光刻技术可以获得微小、精密的图形(线宽尺寸一般是数百纳米至数十微米),但光刻加工面积较小,且工艺步骤复杂,包括表面清洗、旋涂光刻胶、前烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、去胶等步骤。丝网印刷技术可以在一般太阳能电池面积(156mm×156mm)上,印刷图形化的掩膜浆料,但图形尺寸和精度受限于丝网印刷技术,线宽尺寸一般为数十至数百微米。
掩膜层材料也是图形化掩膜技术的关键,需要可以阻挡后续工艺的影响,实现掩膜区域和非掩膜区域不同的工艺效果。除了上述提及光刻胶和丝网印刷掩膜浆料外,太阳能电池制造中还常用SiNx,SiO2等介质掩膜。但该类介质膜一般由真空、高温的气相沉积或氧化过程制得,工艺成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,该方法加工面积大、图形尺寸小、图形精度高。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,它的步骤如下:
(a)旋涂掩膜层;
(b)烘干掩膜层;
(c)部分去除掩膜层,形成图形化掩膜;
(d)实施电池的后续制造工艺;
(e)去除剩余掩膜层。
进一步,所述的掩膜层的材料成份中含有聚合物和有机溶剂。
进一步,所述的聚合物为聚酰亚胺或聚酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二酯或聚乙烯或聚苯乙烯或聚氯乙烯。
进一步,在所述的步骤(b)中,烘干掩膜层的温度为80℃~200℃。
进一步,所述的步骤(b)后,掩膜层的厚度为100nm~100μm。
进一步,在所述的步骤(c)中,部分去除掩膜层的方法为激光消融法或反应离子刻蚀法。
进一步,在所述的步骤(c)中,形成的图形化掩膜的线宽尺寸为1μm~2mm。
进一步,在所述的步骤(e)中,去除剩余掩膜层的方法为溶剂溶解法。
进一步,所述的溶剂为二甲基甲酰胺或甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或四氢呋喃或丙酮或乙醚或甲苯或三氯甲烷或环己酮。
本发明还提供了一种用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,它的步骤如下:
(a)喷墨打印掩膜层,直接形成图形化掩膜;
(b)烘干掩膜层;
(c)实施电池的后续制造工艺;
(d)去除剩余掩膜层。
采用了上述技术方案后,本发明方法相比光刻具有简单的工艺步骤和更大的加工面积;相比丝网印刷掩膜浆料具有更小的图形尺寸和精度;另外,本发明涂覆掩膜层的工艺和材料成本十分低廉,配合沉积、刻蚀、金属化可以实现局域的掺杂、钝化、金属化结构,有利于提高太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1为本发明的实施例一采用本方法制备的选择性掺杂的发射结(或表面场)的方案示意图;
图2是本发明的实施例二中采用本方法化学电镀金属化,消除背景电镀的方案示意图;
图3是本发明的实施例三中采用本方法物理气相沉积(PVD)金属化的方案示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示,应用该图形化掩膜方法实施选择性掺杂的发射结(或表面场)的工艺,包括:
(1)在晶体硅衬底101上形成n+(或p+)掺杂。
(2)通过喷墨打印方法,将掩膜材料按设计的图形印在掺杂表面,形成图形化掩膜层102,并烘干;图形化掩膜层102的厚度是1μm或100μm,当然其掩膜厚度可在100nm~100μm中选择;烘干温度可以为80℃或200℃,当然烘干温度可以在80℃~200℃中选择;掩膜材料成份中含有聚合物和有机溶剂,聚合物为聚酰亚胺或聚酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二酯或聚乙烯或聚苯乙烯或聚氯乙烯;
(3)将覆有图形化掩膜层102的晶体硅衬底101置于酸性HNO3+HF(碱性KOH或TMAH)刻蚀液中,未掩膜的区域经刻蚀形成轻掺杂区域103,掩膜的区域未刻蚀而形成重掺杂区域104,轻、重掺杂区的线宽尺寸是10μm或500μm;当然线宽可以在1μm~2mm中选择。
(4)用溶剂溶解去除图形化掩膜层102,获得选择性掺杂的发射结(或表面场);溶剂为二甲基甲酰胺或甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或四氢呋喃或丙酮或乙醚或甲苯或三氯甲烷或环己酮。
实施例二
如图2所示,采用该图形化掩膜方法实施化学电镀金属化,消除背景电镀的工艺,包括:
(1)在目标衬底201上沉积钝化介质薄膜202,钝化介质薄膜202材料是SiN、SiO2、Al2O3、TiO、a-Si等;
(2)在钝化介质薄膜202通过旋涂方法涂覆掩膜层203,并烘干;掩膜层203厚度是100nm至100μm,烘干温度是80℃至200℃;掩膜材料成份中含有聚合物和有机溶剂,聚合物为聚酰亚胺或聚酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二酯或聚乙烯或聚苯乙烯或聚氯乙烯;
(3)运用激光消融方法打开钝化介质薄膜202和掩膜层203,开口线宽是1μm至2mm;
(4)实施化学电镀,在钝化介质薄膜202开口区域电镀沉积金属;由于掩膜层203阻挡电化学反应,改善了由于钝化介质薄膜202缺陷造成的背景电镀现象。
(5)用溶剂溶解去除掩膜层203;溶剂为二甲基甲酰胺或甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或四氢呋喃或丙酮或乙醚或甲苯或三氯甲烷或环己酮。
(6)退火形成电镀金属层204与目标衬底201良好的电学接触。
实施例三
如图3所示,采用该图形化掩膜方法实施实施物理气相沉积(PVD)金属化的工艺,包括:
(1)在衬底301上涂覆掩膜层,并烘干;掩膜厚度是100nm至100μm,烘干温度是80℃至200℃;涂覆可以采用旋涂;掩膜材料成份中含有聚合物和有机溶剂,聚合物为聚酰亚胺或聚酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二酯或聚乙烯或聚苯乙烯或聚氯乙烯;
(2)运用激光消融方法打开掩膜层,形成图形化掩膜302;开口线宽是1μm至2mm。
(3)实施物理气相沉积连续的金属薄膜,如真空蒸镀或溅射沉积铝、镍、钛、银、钯、镉等。金属薄膜的厚度是10nm至5μm。该金属薄膜包括图形化掩膜302上的第一金属薄膜部分303,开口区域上的第二金属薄膜部分304。
(4)用溶剂溶解去除图形化掩膜302,并揭去(lift-off)图形化掩膜302上的第一金属薄膜部分303,留下开口区域图形化的第二金属薄膜部分304;溶剂为二甲基甲酰胺或甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或四氢呋喃或丙酮或乙醚或甲苯或三氯甲烷或环己酮。
(5)退火形成第二金属薄膜部分304与衬底301良好的电学接触。
本发明中的掩膜层材料主要是各类聚合物,通过激光烧蚀或喷墨打印实施图形化,加工面积大、图形尺寸小、图形精度高。该发明结合太阳能电池制造的其他工艺,可用于实现局域的掺杂、钝化和金属化结构,有助于提高转换效率,降低制造成本。
以上所述的具体实施例,对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于它的步骤如下:
(a)旋涂掩膜层;
(b)烘干掩膜层;
(c)部分去除掩膜层,形成图形化掩膜;
(d)实施电池的后续制造工艺;
(e)去除剩余掩膜层。
2.根据权利要求1所述的用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于:所述的掩膜层的材料成份中含有聚合物和有机溶剂。
3.根据权利要求2所述的用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于:所述的聚合物为聚酰亚胺或聚酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二酯或聚乙烯或聚苯乙烯或聚氯乙烯。
4.根据权利要求1所述的用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于:在所述的步骤(b)中,烘干掩膜层的温度为80℃~200℃。
5.根据权利要求1所述的用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于:所述的步骤(b)后,掩膜层的厚度为100nm~100μm。
6.根据权利要求1所述的用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于:在所述的步骤(c)中,部分去除掩膜层的方法为激光消融法或反应离子刻蚀法。
7.根据权利要求1所述的用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于:在所述的步骤(c)中,形成的图形化掩膜的线宽尺寸为1μm~2mm。
8.根据权利要求1所述的用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于:在所述的步骤(e)中,去除剩余掩膜层的方法为溶剂溶解法。
9.根据权利要求8所述的用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于:所述的溶剂为二甲基甲酰胺或甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或四氢呋喃或丙酮或乙醚或甲苯或三氯甲烷或环己酮。
10.一种用于制造太阳能电池的图形化掩膜方法,其特征在于它的步骤如下:
(a)喷墨打印掩膜层,直接形成图形化掩膜;
(b)烘干掩膜层;
(c)实施电池的后续制造工艺;
(d)去除剩余掩膜层。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |