[發明專利]一種增大光電材料有效感光面積的制備技術

無效

• 申請號: 201110001576.6
• 申請日: 2011-01-06
• 公開（公告）號: CN102169921A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 徐佳;王作斌;翁占坤;宋正勛;胡貞;趙樂;袁安剛
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;G03F7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種增大光電材料或元件有效感光面積的制備技術，具體涉及一種制作高效、較大有效感光面積的P-N節結構的技術和方法，可應用于如太陽能電池加工等先進制造、新能源和新材料領域。

技術背景

增大光電材料或元件有效感光面積的制備技術的原理是：利用激光干涉光刻，通過對曝光光束數、光束偏振以及入射角的控制來得到不同周期和特征尺寸的微納米級結構，并在該結構上利用半導體摻雜最終實現在單位尺寸內增大P-N節的實際有效感光面積。利用該技術和方法制造光電材料或元件，可以在單位尺寸上大幅度增加有效感光面積，從而提高光吸收率，結合微納結構所具有的自清潔和減反射等特性使得其應用前景更加廣泛，尤其是在太陽能電池領域，將大幅度提高轉換效率。

在目前光電材料的制備尤其是太陽能電池的制備工藝上，主要以減少反射、增加光的輻照度和提高吸收效率為主要設計思路，相關技術的實現以及工藝要求都比較高，現在硅光電池可以達到的最大轉換效率在24％左右，再提高零點幾個百分點的難度已非常大，而且加工成本相對較高，限制了太陽能電池技術的發展。為彌補上述制備技術的不足，本發明公開了一種可以顯著增大光電轉換材料有效感光面積，提高光電轉換效率、成本較低的在光電材料或元件上增大有效感光面積的制備技術。

關于在單位尺寸光電材料上增大有效感光面積的制備技術參考：

1.L?F?Johnson，G?W?Kammlott?and?K?A?Ingersoll，“Generation?of?periodic?surfacecorrugations”，Applied?Optics，vol.17，no.8，pp1165-1181，1978.

2.S?R?J?Brueck，“Optical?and?interferometric?lithography-nanotechnology?enablers”，Proc.IEEE，vol.93，no.10，pp1704-1721，2005.

3.Z?Wang，J?Zhang，Z?Ji，M?Packianather，C?S?Peng，C?Tan，Y?K?Verevkin，S?M?Olaizola，TBerthou?and?S?Tisserand，“Laser?interference?nanolithography”，Proc.ICMEN，pp929-936，2008.

4.Patterning?resolution?enhancement?combining?interference?lithography?and?self-aligneddouble?patterning?techniques，US?Patent?Application?Publication，US2009/0246706A1，1October?2009.

5.Lithography?system，US?patent，US7612866B2，3November?2009.

發明內容

本發明的目的在于彌補現有技術和方法的不足，提出了一種可以顯著增大光電轉換材料或元件有效感光面積，提高光電轉換效率，且成本較低的光電材料制備技術。

本發明的實現方法為：在激光干涉光刻系統中，通過控制光束數、偏振以及入射角，利用激光干涉光刻在樣品表面光強能量的重新分布從而得到不同尺寸和不同結構的周期或準周期特征結構。并通過對該結構進行摻雜來獲得單位尺寸內具有較大有效面積的P-N節。

本發明與現有技術相比的優點：

利用激光干涉光刻技術，使得兩束或多束激光干涉產生的干涉圖案陣列的能量分布與基質相互作用而在基質表面制造出微納米結構，使得所得基質表面的特征尺寸、形狀和周期可控，實現了在單位尺寸的基質上，有效地增大表面積的目的。并將該結構通過間隙摻雜或替位摻雜，制成具有微納米表面結構的P-N節材料，此時材料的有效感光表面積大幅增加。在新材料和新能源領域，尤其在太陽能電池制備工藝上，將顯著增大單位尺寸內太陽能電池的有效感光或吸光面積，提高其光電轉換效率。激光干涉光刻相比其他光刻如電子束光刻和離子束光刻等，生產效率高，成本較低，可以實現大批量生產，具有非常好的工業生產前景。

附圖說明

如圖1所示為增大光電材料或元件有效感光面積的制備技術的原理圖。

如圖2所示為經原子力顯微鏡掃描得到的雙光束單曝光干涉光刻的實際樣品結構圖及其三維圖。

如圖3所示為經原子力顯微鏡掃描得到的雙光束雙曝光干涉光刻的實際樣品結構圖及其三維圖。

具體實施方式