[發明專利]一種硅薄膜光電池的電極圖案及蝕刻方法

無效

• 申請號: 200610156980.X
• 申請日: 2006-11-23
• 公開（公告）號: CN101192627A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 熊正根;周志芳;李毅
• 申請（專利權）人: 李毅
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18;C23F1/14
• 代理公司: 深圳市毅穎專利商標事務所
• 代理人: 張藝影;李奕暉

所屬技術領域

本發明涉及一種硅薄膜光電池圖案的蝕刻技術，確切的說是生產非晶硅太陽能電池，鋁背電極圖案的蝕刻劑及蝕刻方法。

背景技術

目前，硅薄膜太陽能電池生產，尤其是集成式非晶硅太陽能電池生產，鋁背電極制備，一般采用掩膜架蒸鋁，形成電池組之間的隔離線，稱為干法，包括激光、離子束蝕刻等技術。對于隔離線較寬或圖案復雜的異形曲線，一般采用濕法，化學蝕刻技術。見中國專利03124018.6公開了“一種蝕刻劑及蝕刻方法”通過濕蝕刻對金屬膜形成的圖案的蝕刻劑，用于生產半導體元件。用于多層膜上，這種多層膜具有鋁或鋁合金構成的由各含至少一種選自氮，氧、硅和碳元素的鋁鋁合金構成的第二層，進行蝕刻。中國專利200410038200.2“使用非晶硅碳罩幕蝕刻鋁層的方法”，用無機非晶硅形成碳罩幕。之后利用碳罩幕并以等離子體蝕刻鋁層，設備昂貴，工藝復雜，成本高。

另外，非晶硅光電池的鋁背電極制備，采用濕蝕刻方法，是將抗蝕油墨絲印于玻璃基片的鋁膜層上，形成集成背電極圖形后，經烘干固化，再送入鋁膜蝕刻液中，將裸露的鋁膜蝕刻掉。這是先保護，后腐蝕，即將部分鋁膜用抗蝕油墨保護起來，再腐蝕其中未保護的鋁膜。采用此法來腐蝕鋁膜需要腐蝕槽盛裝蝕刻液，工藝復雜，前后需要多道工序，而且大量的用蝕刻液，容易對環境和設備造成污染，腐蝕液會滲透到ITO薄膜和硅薄膜層，影響電池電性能。

發明內容

針對以上現有技術的分析，對硅薄膜太陽能電池(以下可以簡稱薄膜電池或光電池)的鋁背電極蝕刻，無論是采用干法還是濕法技術，均存在一些不足。尤其用濕蝕刻加工鋁背電極，相對成本較高，在蝕刻硅薄膜電池的鋁背電極時，雖然可以制作復雜圖案，但在腐蝕鋁膜的過程中，腐蝕液容易滲透到抗蝕油墨層下面的ITO導電膜，腐蝕導電膜影響電池性能。掩膜架蒸鋁，雖然被常規生產硅光電池所普遍采用，但對于形狀特殊硅光電池，掩膜架不像現有幾條隔離直線那么簡單，窗口不僅僅是方的，亦可能是圓的或其它復雜圖案，這掩膜架設計是難以實現的。

本發明的目的之一，提供一種具有復雜圖案的硅薄膜電池，鋁背電極對應前電極，圖案可以是圓形、圓環、條形、扇形、正N邊形及其它不規則形狀構成。

另一個目的，在傳統的干法和濕法兩難的情況下，提供一種介乎于兩者之間的，用一種蝕刻油墨，涂在鋁膜背電極上，通過一次性操作蝕刻掉鋁膜，完成鋁背電極圖案的蝕刻。

再一個目的，提供一種能夠在鋁背電極上印制的蝕刻劑，對疊層結構的硅薄膜電池不會造成污染。

為了實現本發明任務，按照以下的技術解決方案：一種硅薄膜光電池的電極圖案，包括非晶硅、多晶硅，其特征在于鋁背電極4對應前電極2的導電區域，是由蝕刻漿料在鋁膜上絲印蝕刻而制成的導電圖案，其中至少包含圓形、圓環、條形、扇形、直線在內的導電區域。

按照以下的技術解決方案，一種導電膜蝕刻劑，其特征在于蝕刻劑是一種在鋁膜電極4上絲印的油墨，按原料的重量配比：

硫酸銅??????????5-15％

三氯化鐵????????15-25％

增稠劑??????????25-35％

氧化劑??????????0.2-0.6％

無水乙醇????????5-15％

消泡劑??????????0.1-0.5％

水??????????????40-60％

所說的增稠劑是淀粉，亦可以是甲基纖維素、羥丙基纖維素、黃原膠中的一種。

氧化劑是過硫酸銨；消泡劑是W-090；水是一種去離子水。

按照以下技術解決方案，一種導電膜蝕刻的方法，其特征是：

制備蝕刻油墨：取3-7份重量的去離子水，1-3份重量的硫酸銅，1-3份三氯化鐵，0.3～0.8wt％過硫酸銨，2～4份的淀粉，攪拌，溫度為60℃，最后加入w-090(0.1～0.5％)和無水乙醇(2～5wt％)；

制備絲網：按照導電圖案設計

絲網印制鋁背電極膜：將蝕刻油墨漏印在鋁膜表面，直接進行腐蝕，得到相應的圖案。絲印后的鋁膜，在室溫條件下，水平放置3～5分鐘，后放入60～100℃的烘箱中30～60分鐘；清水浸泡去雜質，再放入80～100℃的烘箱中去水。

按照以下技術解決方案，制備一種常規的非晶硅太陽能電池，鋁背電極的制造方法，其特征在于制備絲網：多條等距離腐蝕隔離線；

制備油墨：取50克去離子水，10克硫酸銅，20克三氯化鐵，0.6克過硫酸銨，0.5克消泡劑W-090，30克淀粉，10克無水乙醇