[其他]非晶硅太阳电池背电极的刻蚀方法

说明书

用激光－化学腐蚀刻蚀ａ－ｓｉ太阳电池背电极，涉及半导体及光电器件。本发明是在背金属电极上涂敷一层极薄的防腐层，用激光按所需背金属电极的图案刻蚀防腐层，然后再用化学腐蚀来除去背电极，从而达到无掩模刻蚀背金属电极的目的。防腐层可用旋涂法、喷涂法或浸涂法涂敷于背金属电极的表面上，根据防腐层的厚度选择适当的激光参数如光源电源电压、电流，激光扫描或样品移动的速度，调Ｑ频率等即能获得满意的刻蚀效果。

本发明涉及半导体器件及光电器件制作方法特别是涉及激光-化学腐蚀刻蚀a-Si太阳电池背电极的方法。

现有的关于太阳电池背电极的刻蚀技术有三种：

1.掩膜蒸发：先按器件图形制备掩膜，再把欲蒸涂电极的太阳电池与掩膜紧贴，通过掩膜进行蒸发。蒸发后在太阳电池的背表面形成与掩膜图形一致的电极。该方法的缺点是必须制作掩膜，为尽量增大太阳电池的有效面积，掩膜的图形线条要≤0.1毫米。因此制作较大面积（如10×10厘米²或更大面积），具有精细线宽的掩膜在技术上是很困难的，即使能做，价格也是昂贵的;在蒸涂时，大面积掩膜与被盖涂电极的太阳电池的完全紧贴也不易做好。

（Japanese Journal of Applied Physics Vol 20 Suppl.20-2（1981）proceedings of the 2nd photovoltaic science ＆ engineering conference in Japan，1980 P.213）

2.普通的光致抗蚀技术：该技术是先在太阳电池的背表面蒸涂一层金属薄膜，后在其上敷一层光致抗蚀胶，再用予先做好的掩膜复在其上，在紫外光下曝光，显影后光致抗蚀胶就留下了与掩膜同样的图形，坚膜后通过等离子腐蚀或化学腐蚀即可得到所需要的背电极图形。该技术的缺点也是必须制作光刻用的掩膜，大面积掩膜的制作技术困难，价格昂贵，工艺过程复杂。

（Ist Intenational Photovoltaic Science and Engineering Conference，Kobe，November 13-16，1984）

3.激光刻蚀技术：用激光束直接刻蚀a-Si太阳电池的背电极，该技术的缺点在于对激光器本身的功率稳定度与脉冲宽度的要求很严格，对样品平整度、金属电极层厚度均一性要求较苛刻。刻蚀条件的宽容度很窄;激光束对a-Si太阳电池的性能有影响。目前只在实验室采用，尚未用于批量生产

（The Proceedings of the 6th European Photovoltaic Solar Energy Conference London，1985。）

本发明的目的在于为大面积集成型a-Si太阳电池背电极刻蚀提供一种廉价的、可行的无掩膜加工方法;增大a-Si太阳电池的有效面积;克服激光直接刻蚀背电极时，激光对a-Si太阳电池特性的影响。

本发明是用一种适宜小功率激光束刻蚀的掩蔽材料涂敷在背电极的表面上，经激光选择刻蚀掩蔽材料后（不损伤背电极及其下层的薄膜）再放入特定的腐蚀液中进行腐蚀，以在背电极上形成所希望的图形，达到太阳电池连接的目的。

本发明的主要技术内容如下：

1.预先配制防腐液及腐蚀液;

2.在室温（25℃），相对湿度为≤80%的条件下，在清洁的蒸涂好金属电极的a-Si太阳电池上均匀涂敷一层极薄的以沥青为主要成份的防腐层，自然干燥4小时以上，或在50-60℃的烘箱中烘干30分钟;

3.用Nd⁺-YAG固体激光器，波长为1.06微米，调Q频率1-10千赫，调整聚焦及适当功率、激光扫描速度或样品移动速度，刻蚀金属电极上所涂敷的防腐层。做到在激光扫到之处，防腐层剥蚀干净，防腐层下面的金属电极不刻蚀穿，更不能使金属电极下的a-Si受损伤。

4.经（3）加工的样品，放入这种电极金属的腐蚀液中进行腐蚀，腐蚀液温度25-40℃，腐蚀时间约30-60秒，取出用去离子漂洗干净后，吹干表面水份。