CN113224209A - 太阳能电池缓坡结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在揭露一种太阳能电池缓坡结构及其制造方法，其于一基板上设置复数材料层(第一材料层至第四材料层)，依据该些材料层所形成的表面阶梯层结构，于进行光阻曝光、显影、去除的步骤时能够有效去除光阻，而避免部分需要蚀刻的金属层因光阻过厚或过高导致金属残留。
Description
技术领域
本发明是有关于一种太阳能电池，其尤指一种具有缓坡结构的太阳能电池及其制造方法。
背景技术
请参阅图1A至图1C，其为习知太阳能电池的示意图一至三。一般太阳能电池结构如图1A所示，其于基板0’上设置复数材料层(如第一材料层1’、第二材料层3’、第三材料层5’、第四材料层7’(金属层))，再于材料层的上方涂布一光阻P’，此即为习知太阳能电池结构在设置完材料层、光阻P的示意图。
承接前段，如图1B所示，接续的流程为将设置于材料层上方的光阻P进行曝光、显影、去除等步骤，仅留下材料层于基板上方，而利于后续部分材料层(如金属层)执行蚀刻步骤。其中，如图1A所示，由于光阻P’的最左方区域的厚度较高，因此该区域的光阻P’通常无法有效清除，而如图1B所示，即为光阻P’经去除后仍然残留的示意图。
尔后，如图1C所示，传统在完成光阻P’去除程序后，欲蚀刻的金属层7’上方不应该再存在光阻P’，否则将无法顺利蚀刻金属而导致金属残留。图1C即为当操作人员发现仍然有部分光阻P’未有效清除，而于清除的后发现进行蚀刻步骤后所残留的金属层7”示意图。
故，本发明人鉴于上揭所衍生的问题进行改良，兹思及发明改良的意念着手研发解决方案，遂经多时的构思而有本发明的太阳能电池缓坡结构及其制造方法产生，以服务社会大众以及促进此业的发展。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种太阳能电池缓坡结构及其制造方法，其于基板上设置材料层(如第一材料层至第四材料层)、光阻以形成阶梯结构，而于执行光阻曝光、显影、去除以及金属层蚀刻步骤时，能够有效清除默认的光阻区域，避免光阻涂布过厚而无法有效清除导致部分金属残留的问题。
本发明的一目的在于提供一种太阳能电池缓坡结构及其制造方法，其透过保留光阻层小于其中的一材料层(第一材料层至第四材料层的一)的面积，使后续进行蚀刻时，让金属层(第四材料层)的面积小于其中的一材料层(如第二材料层)，藉此退缩部分金属层以让残留金属得以有效去除。
为了达成上述所指称的各目的与功效，本发明揭露一种太阳能电池缓坡结构的制造方法，其步骤包含：
设置一第一材料层于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
设置一第二材料层于该第一材料层上，该第二材料层的面积小于该第一材料层，该第二材料层未与该第一材料层接触以及该第一材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
设置一第三材料层于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；
设置一第四材料层于该第二表面阶梯层以及该基板上；
涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行；以及
蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，再剥除该光阻层使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
另外，本发明揭露一种太阳能电池缓坡结构，其包含：
一第一材料层，设置于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
一第二材料层，设置于该第一材料层上，该第二材料层的面积小于该第一材料层，该第二材料层未与该第一材料层接触以及该第一材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
一第三材料层，设置于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；以及
一第四材料层，设置于该第二表面阶梯层以及该基板上；
其中，涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行，
并且蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，再剥除该光阻层使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
再者，本发明揭露一种太阳能电池缓坡结构的制造方法，其步骤包含：设置一第一材料层于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
设置一第二材料层于该第一材料层上，该第二材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
设置一第三材料层于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；
设置一第四材料层于该第二表面阶梯层以及该基板上；
涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行，该光阻层的面积小于该第二材料层；以及
蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
附图说明
图1A：其为习知太阳能电池的示意图一；
图1B：其为习知太阳能电池的示意图二；
图1C：其为习知太阳能电池的示意图三；
图2：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的流程图；
图3：其为本发明太阳能电池缓坡结构的第一实施例的结构示意图；
图4：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的作动示意图一；
图5：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的作动示意图二；
图6：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的作动示意图三；
图7：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的作动示意图四；
图8：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的作动示意图五；
图9：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的作动示意图六；
图10：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第二实施例的流程图；
图11：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第二实施例的作动示意图一；
图12：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第二实施例的作动示意图二；
图13：其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第三实施例的流程图；以及
图14：其为本发明太阳能电池缓坡结构的第三实施例的结构示意图。
【图号对照说明】
0、0’ 基板
1、1’ 第一材料层
3、3’ 第二材料层
30 P型半导体层
32 α-硅半导体层
34 N型半导体层
36 第一金属层
5、5’ 第三材料层
7、7’、7”、70 第四材料层
S1 第一表面阶梯层
S2 第二表面阶梯层
S10 步骤
S12 步骤
S14 步骤
S16 步骤
S18 步骤
S18’ 步骤
S20 步骤
P、P’ 光阻
P1 光阻层
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
下文中，将藉由图式说明本发明的各种实施例，以详细描述本发明；然而，本发明的概念可能以许多不同型式来体现，并且不应解释为限于本文中所阐述的例式性实施例。
在此说明本发明第一实施例所执行的流程步骤。请参阅图2，其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的流程图。如图所示，本发明第一实施例的太阳能电池缓坡结构的制造方法包含以下步骤：
步骤S10：设置一第一材料层于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
步骤S12：设置一第二材料层于该第一材料层上，该第二材料层的面积小于该第一材料层，该第二材料层未与该第一材料层接触以及该第一材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
步骤S14：设置一第三材料层于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；
步骤S16：设置一第四材料层于该第二表面阶梯层以及该基板上；
步骤S18：涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行；以及
步骤S20：蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，再剥除该光阻层使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
接续说明本发明第一实施例的太阳能电池缓坡结构的制造方法所需的结构组成。请参阅图3，其为本发明太阳能电池缓坡结构的第一实施例的结构示意图。如图所示，本发明第一实施例的太阳能电池缓坡结构包含：一第一材料层1，设置于一基板0上，第一材料层1的面积小于基板0；一第二材料层3，设置于第一材料层1上，第二材料层3的面积小于第一材料层1，第二材料层3未与第一材料层1接触以及第一材料层1未与基板0接触的表面形成一第一表面阶梯层S1；一第三材料层5，设置于第一表面阶梯层S1，使第三材料层5未与基板0接触的表面形成一第二表面阶梯层S2；以及一第四材料层7，设置于第二表面阶梯层S2以及基板0上；其中，涂布一光阻P于第四材料层7，经曝光、显影、剥除光阻P，而保留一光阻层P1位于第四材料层7上方与第二材料层3平行，并且蚀刻未包含光阻层P1的第四材料层7，再剥除光阻层P1使第四材料层7位于第三材料层5上与第二材料层3平行。
上述的基板0为玻璃。上述的第一材料层1为一透明导电氧化物(TransparentConductive Oxide，缩写TCO)。第二材料层3包含一P型半导体层30、一α-硅(amorphoussiliconα-Si)半导体层32、一N型半导体层34以及一第一金属层36，P型半导体层30设置于第一材料层1之上，α-硅层32设置于P型半导体层30之上，N型半导体层34设置于α-硅层32之上，第一金属层36设置于N型半导体层34之上。第三材料层5为一有机高分子材料所构成的有机层(Organic layer)。第四材料层7为一第二金属层；其中，第一金属层36以及第四材料层7的金属材质，只要能够引导设置其上/下的其他层的电性至指定位置，则皆可用作本案的结构而不在此限。
请参阅图4至图9，其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第一实施例的作动示意图一至六。以下将说明本发明的太阳能电池缓坡结构的制造方法流程。首先，如图4所示，执行步骤S10：设置一第一材料层于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；以及步骤S12：设置一第二材料层于该第一材料层上，该第二材料层的面积小于该第一材料层，该第二材料层未与该第一材料层接触以及该第一材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层。由于预设的第一材料层1面积小于基板0，第二材料层3的面积小于第一材料层1，因此当第一材料层1、第二材料层3依序设置于基板0上时，第二材料层3未与第一材料层1接触以及第一材料层1未与基板0接触的表面将可形成第一表面阶梯层S1。
接续如图5所示，执行步骤S14：设置一第三材料层于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；以及步骤S16：设置一第四材料层于该第二表面阶梯层以及该基板上。当第一表面阶梯层S1成形后，即可设置第三材料层5于第一表面阶梯层S1上，由于第三材料层5为依据第一表面阶梯层S1的形状所设置，因此于第三材料层5未与基板0接触的表面将会形成第二表面阶梯层S2。同理，将第四材料层7设置于第二表面阶梯层S2以及基板0上，第四材料层7的表面亦为阶梯结构态样。
尔后，执行步骤S18：涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行；以及步骤S20：蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，再剥除该光阻层使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。首先，如图6所示，为将光阻P涂布第四材料层7上，使光阻P形成一阶梯结构；其中，每一阶梯结构垂直段的光阻P高度皆小于整个光阻P从第四材料层7涂布至基板0的高度。接续如图7所示，当第一材料层1至第四材料层7依序设置于基板0上后，遂开始依非晶硅太阳能电池缓坡结构的设计需求增减多余的层面积。因此，为使第四材料层7能够设置于第三材料层5上方，并且与第二材料层5的面积相同，于曝光、显影、剥除光阻P的程序时，仅保留光阻层P1于第四材料层7上方，而其余设置于第二表面阶梯层S2的剩余的第四材料层70将于后续步骤去除。如图8所示，开始将未包含光阻层P1的第四材料层7以蚀刻方式去除；其中，蚀刻为习知技艺兹不再赘述说明，故可以采用干式蚀刻、湿式蚀刻，或者是混合运用皆可而不限于此。尔后，如图9所示，最后将光阻层P1去除后，于基板0上的层依序为第一材料层1、第二材料层3、第三材料层5、第四材料层7的结构设计，并且第一材料层1的面积小于基板0，第二材料层3的面积小于第一材料层1，第三材料层5以阶梯结构型态包覆基板0、第一材料层1、第二材料层3的一部或全部面积。第四材料层7设置于第三材料层5上方，并且面积同于第二材料层3而平行于第二材料层3上。
于此，本发明第一实施例以非晶硅太阳能电池缓坡结构执行步骤流程时，所达成的功效为利用第一表面阶梯层S1、第二表面阶梯层S2的堆栈结构设计，可以将位于基板0上方的阶梯垂直段的光阻P高度降低，以便于去除。如图6所示，第四材料层7设置于基板0该处的光阻P高度小于等于第一材料层1与第二材料层7相加的高度。换句话说，每一阶梯垂直段的光阻P的段差高度，可以是第一材料层1至第四材料层7其中的一层的整体高度，或者是由两层以上的段差所构成的光阻P高度，而每一段差的光阻P高度皆小于整个光阻P自第四材料层7设置至基板0的高度。如此一来，将有别于习知技艺所载，同基板0左上方区域(如图1A)的光阻P高度/厚度过大无法有效去除，导致后续金属残留影响产品精度的问题。另外，本发明更增设第三材料层5(有机层)，于第二材料层3的第二金属层36以及第四材料层7之间，目的为减少两金属层因直接接触产生电容，而导致太阳能电池作动时，可以避免误动作或者是无法顺利运作等问题产生。
在此说明本发明第二实施例所执行的流程步骤。请参阅图10，其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第二实施例的流程图。如图所示，本发明第二实施例的太阳能电池缓坡结构的制造方法包含以下步骤：
步骤S10：设置一第一材料层于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
步骤S12：设置一第二材料层于该第一材料层上，该第二材料层的面积小于该第一材料层，该第二材料层未与该第一材料层接触以及该第一材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
步骤S14：设置一第三材料层于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；
步骤S16：设置一第四材料层于该第二表面阶梯层以及该基板上；
步骤S18’：涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行，该光阻层的面积小于该第二材料层；以及
步骤S20：蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，再剥除该光阻层使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
请一并参阅图11至图12，其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第二实施例的作动示意图一至二。本发明的第二实施例与第一实施例的差异，在于步骤S18’：涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行，该光阻层的面积小于该第二材料层，其余步骤同于第一实施例，遂不再重复说明。如图11所示，当执行步骤S18’时，为将光阻层P1设置于第四材料层7上方，并且面积小于第二材料层3。如此一来，如图12所示，当蚀刻未包含光阻层P1的第四材料层7，再剥除光阻层P1使第四材料层7位于第三材料层5上与第二材料层3平行时，第四材料层7的面积相同于光阻层P1，而小于第二材料层3。本发明第二实施例将光阻层P1设计小于第二材料层3的用意，为使第四材料层7经蚀刻后退缩至小于第二材料层3的面积，以避免残留第四材料层7无法有效清除。因此遂以光阻层P1小于第二材料层3的面积设计，以于蚀刻步骤时退缩第四材料层7的部分面积，以期有效清除残留的第四材料层7。
在此说明本发明第三实施例所执行的流程步骤。请参阅图13，其为本发明太阳能电池缓坡结构的制造方法的第三实施例的流程图。如图所示，本发明第三实施例的太阳能电池缓坡结构的制造方法包含以下步骤：
步骤S10：设置一第一材料层于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
步骤S12：设置一第二材料层于该第一材料层上，该第二材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
步骤S14：设置一第三材料层于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；
步骤S16：设置一第四材料层于该第二表面阶梯层以及该基板上；
步骤S18：涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行，该光阻层的面积小于该第二材料层；以及
步骤S20：蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
请一并参阅图14，其为本发明太阳能电池缓坡结构的第三实施例的结构示意图。本发明的第三实施例与第二实施例的差异，在于第一材料层1以及第二材料层3为相同面积，故仅于第二材料层3未与基板0接触的表面形成第一表面阶梯层S1，而其余步骤同于第二实施例。本发明第三实施例为将第一材料层1、第二材料层3设计为相同面积设置于基板0上，再搭配光阻层P1小于第二材料层3的面积，使进行至最后蚀刻步骤时，因第四材料层7退缩小于第二材料层3的面积，而仍然能够有效清除光阻P、第四材料层7残留的金属。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池缓坡结构的制造方法，其特征在于，其步骤包含：
设置一第一材料层于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
设置一第二材料层于该第一材料层上，该第二材料层的面积小于该第一材料层，该第二材料层未与该第一材料层接触以及该第一材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
设置一第三材料层于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；
设置一第四材料层于该第二表面阶梯层以及该基板上；
涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行；以及
蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，再剥除该光阻层使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
2.如权利要求1所述的太阳能电池缓坡结构的制造方法，其特征在于，其中该第一材料层为一透明导电氧化物，该第二材料层包含一P型半导体层、一α-硅半导体层、一N型半导体层以及一第一金属层，该P型半导体层设置于该第一材料层之上，该α-硅层设置于该P型半导体层之上，该N型半导体层设置于该α-硅层之上，该第一金属层设置于该N型半导体层之上，该第三材料层为一有机高分子材料，该第四材料层为一第二金属层。
3.如权利要求1所述的太阳能电池缓坡结构的制造方法，其特征在于，其中于涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行的步骤中，该第四材料层设置于该基板的该光阻高度小于等于该第一材料层与该第二材料层相加的高度。
4.如权利要求1所述的太阳能电池缓坡结构的制造方法，其特征在于，其中于涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行的步骤中，该光阻层的面积小于该第二材料层。
5.一种太阳能电池缓坡结构，其特征在于，其包含：
一第一材料层，设置于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
一第二材料层，设置于该第一材料层上，该第二材料层的面积小于该第一材料层，该第二材料层未与该第一材料层接触以及该第一材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
一第三材料层，设置于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；以及
一第四材料层，设置于该第二表面阶梯层以及该基板上；
其中，涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行，
并且蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，再剥除该光阻层使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
6.如权利要求5所述的太阳能电池缓坡结构，其特征在于，其中该第一材料层为一透明导电氧化物，该第二材料层包含一P型半导体层、一α-硅半导体层、一N型半导体层以及一第一金属层，该P型半导体层设置于该第一材料层之上，该α-硅层设置于该P型半导体层之上，该N型半导体层设置于该α-硅层之上，该第一金属层设置于该N型半导体层之上，该第三材料层为一有机高分子材料，该第四材料层为一第二金属层。
7.如权利要求5所述的太阳能电池缓坡结构，其特征在于，其中该第四材料层设置于该基板的该光阻高度小于等于该第一材料层与该第二材料层相加的高度。
8.如权利要求5所述的太阳能电池缓坡结构，其特征在于，其中该光阻层的面积小于该第二材料层。
9.一种太阳能电池缓坡结构的制造方法，其特征在于，其步骤包含：：
设置一第一材料层于一基板上，该第一材料层的面积小于该基板；
设置一第二材料层于该第一材料层上，该第二材料层未与该基板接触的表面形成一第一表面阶梯层；
设置一第三材料层于该第一表面阶梯层，使该第三材料层未与该基板接触的表面形成一第二表面阶梯层；
设置一第四材料层于该第二表面阶梯层以及该基板上；
涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行，该光阻层的面积小于该第二材料层；以及
蚀刻未包含该光阻层的该第四材料层，使该第四材料层位于该第三材料层上与该第二材料层平行。
10.如权利要求9所述的太阳能电池缓坡结构的制造方法，其特征在于，其中于涂布一光阻于该第四材料层，经曝光、显影、剥除该光阻，而保留一光阻层位于该第四材料层上方与该第二材料层平行，该光阻层的面积小于该第二材料层的步骤中，该第四材料层设置于该基板的该光阻高度小于等于该第一材料层与该第二材料层相加的高度。
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