[發明專利]一種太陽能電池表面減反射結構的制作系統及制作方法

有效

• 申請號: 201010244795.2
• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN101924166A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 張錦;王作斌;劉水慶;宋正勛;翁占坤;劉國強
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所;長春理工大學;東莞市星火機電設備工程有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;賈玉忠

1.一種太陽能電池表面減反結構的制作系統，其特征在于包括：激光器(1)，擴束鏡(2)，準直系統(3)，分束與折光系統(4)，固定太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)的工件臺(7)；由激光器(1)發出的激光束經擴束鏡(2)和準直系統(3)后，由分束與折光系統(4)將激光束分成多束相干光，再將多束相干光的各個光路分別控制，使各個光路的激光光束以入射角為0°-90°的范圍同時照射到太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)上，利用多光束干涉圖案燒蝕太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)，使太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)大面積范圍內產生微米或納米級密集的孔、柱浮雕結構，從而形成表面減反結構(6)；或將太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)上先涂覆一層光敏材料，再置放于分束與折光系統(4)中多束相干光干涉場中進行曝光，然后利用刻蝕工藝將曝光的干涉圖案傳遞到太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)表面，形成表面減反射結構(6)；或移動基片工件臺(7)或者分束與折光系統(4)，利用多光束干涉圖案掃描太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)，形成超大面積微納表面減反射結構(6)；

所述分束與折光系統(4)由三個分光元件(8、9、10)和四個折光鏡(11、12、13、14)組成；三個分光元件(8、9、10)中的每個分光元件依次將入射的光束分成二束光出射，四個折光鏡(11、12、13、14)置于分光元件之后，起轉折光路的作用，具體為：前一個分光元件(8)首先將入射光分成兩束相干光，另二個分光元件(9、10)分別位于前一個分光元件(8)之后的兩個光路中，再將這兩路光都各自分成兩束相干光，四個折光鏡(11、12、13、14)分別放置在由前述三個分光元件(8、9、10)分成的四路光中，將四束相干光轉折匯聚于待曝光的太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)上；

通過變換和調整所述分束與折光系統(4)中的三個分光元件(8、9、10)和四個折光鏡(11、12、13、14)之間的相對擺放位置和角度，改變照射到太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)上的相干光束的入射角，從而調整表面減反射結構(6)的參數，使系統的光刻特征尺寸可從納米級到微米級可調，工作波段具有可控性；

在所述太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)前設置光學偏振器件(16)，以提高干涉圖形的對比度，從而提高表面微結構的制作效率和質量；或在太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)前的每路光中都放置一個光學偏振器件(17)，對入射到太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)上的每一束光的偏振狀態和光強度分別進行調控，從而使干涉曝光圖形的形狀和質量更精確可控。

2.根據權利要求1所述的太陽能電池表面減反結構的制作系統，其特征在于：所述移動基片工件臺(7)或者分束與折光系統(4)，利用多光束干涉圖案掃描太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)，形成超大面積表面減反射結構(6)的具體過程如下：首先使從折光系統(4)出射的多個相干光束匯聚照射到太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)上，利用多光束干涉圖案對其進行曝光或燒蝕，形成表面減反射結構(6)；再移動基片工件臺(7)或者分束與折光系統(4)，讓太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)上已曝光的區域旁邊的新的待曝光區域對準分束與折光系統(4)，再次進行干涉曝光，在新的曝光區域范圍內再次形成表面減反射結構(6)；沿X，Y方向分別依次掃描移動基片工件臺(7)或者分束與折光系統(4)，重復上述曝光過程，最終完成多個表面減反射結構(6)區域的拼接，形成超大面積微納減反射結構。

3.根據權利要求1或2所述的太陽能電池表面減反射結構的制作系統，其特征在于：所述太陽能電池基片或太陽能電池基片蓋板材料表面(5)被激光能量燒蝕或曝光過程也可分兩步進行，在第一次用兩光束燒蝕或曝光的基礎上，將工件臺(7)或者將分束與折光系統(4)以預先設定的角度旋轉，使干涉條紋圖案與第一次曝光的圖案成預先設定的角度，然后進行第二次燒蝕或曝光，利用兩次干涉圖案的強度疊加對基片材料表面進行燒蝕或曝光，以更簡單靈活的方式產生預期的表面減反射浮雕結構。

4.根據權利要求1所述的太陽能電池表面減反射結構的制作系統，其特征在于：所述分光元件(8、9、10)和調節折光鏡(11、12、13、14)之間的相對擺放位置和角度通過用線位移或角位移控制系統控制。