[發明專利]重量超輕的光伏器件及其制造方法

無效

• 申請號: 200580036270.7
• 申請日: 2005-10-21
• 公開（公告）號: CN101432888A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: S·古哈;A·班納吉;K·貝爾尼克;T·約翰遜;G·彼特卡;G·德馬吉奧;S（弗蘭克）·劉;J·楊
• 申請（專利權）人: 聯合太陽能奧佛公司
• 主分類號: H01L31/0256
• 分類號: H01L31/0256
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

相關申請的交叉引用

本申請要求申請于2004年10月21日，標題為“Ultra?Lightweight Electronic?Device?and?Method?for?its?Manufacture”(重量超輕的電子器件 和其制造方法)的美國臨時專利申請號60/620,808的權益，本說明書以 參考形式將其并入。

政府利益

本發明是在空軍研究實驗室授予的合同為F29601-03-C-0122 的政府支持下進行的。美國政府對本發明具有一定權利。

技術領域

本發明一般涉及光伏器件和其它電子器件。更具體地，本發 明涉及重量超輕的光伏器件和其制造方法。

背景技術

重量是許多電子器件應用中一個非常重要的因素。例如，光 伏發電器陣列經常在重量很重要的航空航天和軍事應用中用作電源。 在其它移動應用及運輸大件物品很困難的特定應用中，光伏器件的重 量也是具有重要意義的。功率系數或比功率(specific?power)是光伏發 電器器件的一種特性，它是以發電器重量的每千克的瓦特數為單位表 示的。在航空航天應用中采用的傳統類型的重量輕的光伏發電器具有 的比功率額定值約為30-50瓦特/千克(w/kg)。基于薄膜半導體材料并 采用重量非常輕的襯底的重量超輕的光伏發電器表現出的比功率水平 在500-1500w/kg的范圍內。

在許多情況下，重量輕的和重量超輕的光伏器件，以及其它 重量輕的電子器件是由包括使用置于襯底上的原材料的工藝制造的， 原材料是由諸如光伏或其它半導體材料的電子活性材料(electronically active?material)體組成的。一般來說，光伏材料是由一個或更多個亞 微米厚的薄膜半導體材料層構成的，該薄膜半導體材料包括但不局限 于第IV氫化族合金材料，并且襯底是相對厚的支撐部件。制造重量輕 的電子器件的一個步驟包括蝕刻去掉襯底層的一些或全部厚度，以便 減少器件的總重量。此類蝕刻去掉一般是在器件已經經過多個處理步 驟，諸如附加電極，前表面封裝等等之后完成的。

為了最大程度地減少重量，一般希望盡可能在最大程度上減 少襯底的厚度。然而，已經發現，在實際中很難將襯底蝕刻到小于1 千分之一寸或密耳(mil)的厚度。一般的襯底材料可能包括瑕疵、污 染或導致非均勻蝕刻的成分變化的區域，并且此類特征會導致在蝕刻 的襯底上形成小孔、縫隙、空隙等等，并且這些瑕疵會導致分層或對 電子活性材料的相鄰部分造成損害。蝕刻襯底存在的這個困難對制造 重量輕的和重量超輕的半導體器件造成了限制。

在下文將詳細說明使用本發明克服現有技術的問題，并使電 子器件的襯底可被蝕刻到小于1密耳的厚度，從而能制造重量很輕的 器件。

發明內容

本說明書公開的是一種制造重量輕的光伏器件的方法。所述 方法包括采用用于器件的襯底，該襯底由可被蝕刻劑成分蝕刻的材料 構成。阻擋層被置于所述襯底上。阻擋層是由蝕刻所述襯底的蝕刻劑 不可蝕刻的材料構成的。光伏活性材料體被布置于所述阻擋層上，所 述襯底與蝕刻劑接觸，以便蝕刻去掉所述襯底的至少一部分厚度。該 方法導致生產重量超輕的光伏器件。在典型的應用中，蝕刻后所述襯 底的厚度不超過0.5密耳(mil)。

在特殊情況下，所述襯底由諸如鐵合金的金屬制成，其是諸 如氯化鐵溶液的酸性材料可蝕刻的。阻擋層由不可蝕刻性材料構成， 不可蝕刻性材料可以包括諸如鈦或鉬的金屬，或諸如碳、陶瓷、含陶 合金等等的非金屬性材料。在一些情況下，所述阻擋層的厚度在 0.0001-0.5密耳范圍內。在一些情況下，所述襯底可以包括聚合物襯底， 且所述蝕刻劑可以包括用于聚合物的溶劑。

在特定的實施例中，所述光伏活性材料是諸如第IV族合金材 料的薄膜半導體材料。在特定的應用中，所述光伏活性材料體被配置 成包括至少一個三元組(triad)，該三元組由插入半導體材料的反向摻 雜層之間的一層基本無雜質的半導體材料構成。本說明書還公開了根 據本發明的方法制造的器件。

附圖說明

圖1是根據本發明在蝕刻其襯底前的光伏器件的一部分的橫 截面圖；

圖2是圖1的光伏器件的一部分襯底已經被蝕刻去掉之后的 橫截面圖；