[发明专利]衬底薄膜烧蚀方法及其设备

权利要求书

1.一种用于对衬底进行薄膜烧蚀，更具体地说，是对薄膜太阳能电池进行表面层烧蚀的设备，该设备包括：

激光谐振腔，用于产生其脉冲宽度小于100ns、脉冲能量密度在0.1J/cm²至10J/cm²范围内的光脉冲加工光束；

光学系统，用于以基本上均匀的功率分布，将激光谐振腔产生的加工光束成像到在1mm²至1cm²范围内的表面区域内的待加工表面上；

第一定位器，用于工件与所述加工光束之间预定的相对运动；以及

控制器，用于发出信号以命令所述第一定位器，利用基本上恒定的能量对所述工件待烧蚀的表面区域的各单元进行照射。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，通过调节泵浦功率产生所述光脉冲。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，利用调Q方法产生所述光脉冲。

4.根据权利要求1至3之任一项所述的设备，其特征在于，所述光脉冲优选包括约25ns的脉冲宽度。

5.根据上述权利要求1至4之任一项所述的设备，其特征在于，用于模式混合的加工光束通过光纤缆线传输，以便所述功率分布的概况与截断圆锥的轮廓近似。

6.根据上述权利要求1至5之任一项所述的设备，其特征在于，所述相对运动的速度与所述光脉冲的脉冲重复速率互相适应，从而在待烧蚀的所述薄膜层被去除后，不再有所述加工光束照射表面区域单元。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一定位器以约1cm/s的速度行进，而所述激光谐振腔的脉冲重复频率为50Hz的数量级。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，基本上利用单一光脉冲或利用几个光脉冲对表面区域单元进行照射。

9.根据权利要求1至8之任一项所述的设备，其特征在于，所述激光谐振腔的波长与待烧蚀的所述表面层相适应，以便所述光脉冲被待烧蚀的所述表面层基本吸收，而基本上不被所述衬底吸收。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述激光谐振腔是波长为1.064μm的Nd：YAG激光谐振腔。

11.根据权利要求1至10之任一项所述的设备，其特征在于，设置一第二定位器，用于在所述加工光束的光轴与待烧蚀的表面区域各单元的垂直线之间设置恒定加工角度。

12.一种用于对衬底进行薄膜烧蚀的方法，更具体地说，是对薄膜太阳能电池进行表面层烧蚀的方法，该方法包括步骤：

产生其脉冲宽度小于100ns并且脉冲能量密度在0.1J/cm²至10J/cm²范围内的光脉冲加工光束；

利用基本上均匀的功率分布，将所述加工光束成像到在1mm²至1cm²范围内的表面区域内的待加工的表面上；

这样在所述工件与所述加工光束之间进行相对运动，即利用基本上恒定的能量对所述工件的待烧蚀表面区域的各单元进行照射。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过调制泵浦功率产生所述光脉冲。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，利用调Q方法产生所述光脉冲。

15.根据权利要求12至14之任一项所述的方法，其特征在于，所述光脉冲优选包括25ns数量级的脉冲宽度。

16.根据权利要求12至15之任一项所述的方法，其特征在于，所述用于模式混合的加工光束通过光纤缆线传输，以便所述功率分布的概况与截断圆锥的轮廓近似。

17.根据权利要求12至16之任一项所述的方法，其特征在于，所述相对运动的速度与所述光脉冲的脉冲重复速率互相适应，从而在待烧蚀的所述表面层被去除后，不再有所述加工光束照射表面区域单元。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一定位器以约1cm/s的速度行走，而所述激光谐振腔的脉冲重复频率约为50Hz。