[發明專利]一種鈣鈦礦薄膜太陽能電池的飛秒激光刻蝕工藝方法

在審

• 申請號: 202110076556.9
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112885968A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 汪遠昊;楊麗萍;李萌
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42;H01L51/46;B23K26/362
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開使用鈣鈦礦薄膜太陽能電池的飛秒激光蝕刻工藝方法，激光蝕刻工藝在鍍鎳層上進行鍍覆的方法，包括：在原材料的表面上形成鍍鎳層；通過在鍍鎳層上激光蝕刻圖形而形成激光蝕刻層；以及在激光蝕刻層上形成鍍鉻層。其次，通過飛秒激光刻蝕技術，對鈣鈦礦薄膜太陽能電池進行處理，本發明的優點是刻蝕工藝步驟簡單，刻蝕加工圖形和路徑編程程序可調整，輸入控制系統即可全自動化操作，飛秒激光的高能高效高精準保證了刻蝕精度顯著提高，對刻蝕線周圍材料損傷小，環保，易于工業生產廣泛應用。

技術領域

本發明涉及一種激光刻蝕工藝，特別是一種鈣鈦礦薄膜太陽能電池飛秒激光刻蝕工藝。

背景技術

鈣鈦礦太陽電池的叫法來源是因為其吸光層(CH3NH₃PbIx）具有鈣鈦礦的結構，而不是因為其中含有鈦酸鈣(CaTiO₃）這種物質。這一類有機-無機混合的金屬鹵化物類鈣鈦礦結構半導體以常見的ABX₃形式存在的，其中A的位置是一個一價有機陽離子，B的位置是一個金屬陽離子，而X是鹵化陰離子。陽離子也可以是一種無機陽離子，如絕。但最有前景的結果是來自有機陽離子的使用，如甲胺基離子(MA）和甲瞇離子(FA）。

最常用的有機-無機鈣鈦礦材料是CH₃NH₃PbI₃-x-yBrxCly (MAPbl₃-x-yBrxCly)，所以鈣鈦礦型太陽能電池所擁有的這幾個優勢使它非常適用于光伏技術，半導體光源，甚至是鐳射激光。該材料可以在低溫溶液法制備形成高度結晶的薄膜前驅體。其帶隙可以通過修改鹵化物組分來調節。這類鈣鈦礦型太陽能電池表現出優秀的高光致發光壽命與遷移率。此外，他們受益于高載流子遷移率，再加上長載流子壽命，意味著它們可以具有超過長的載流子擴散長度的吸收深度。

飛秒激光是一種以脈沖形式運轉的激光，持續時間非常短，只有幾個飛秒，一飛秒就是10的負15次方秒，也就是1/1000萬億秒，它比利用電子學方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍，這是飛秒激光的第一個特點。飛秒激光的第二個特點是具有非常高的瞬時功率，可達到百萬億瓦，比全世界發電總功率還要多出百倍。飛秒激光的第三個特點是，它能聚焦到比頭發的直徑還要小的空間區域，使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高數倍。在微加工領域，由于其對材料周圍影響極小，能安全的切割，打孔、雕刻，甚至應用于集成電路的光刻工藝中。在國防領域，飛秒激光應用在安全切割高爆炸藥，拆除廢舊退役的火箭，炮彈等。在醫學領域，飛秒激光像一把精密的手術刀，用于治療近視，美容等方面。在生物學領域，飛秒激光轟擊細胞DNA，使其發生突變，用于研究基因變化的各種影響。在環境領域，飛秒激光LIBS技術測量大氣污染成分，檢測環境污染水平。在科研領域，飛秒激光更是無處不在。隨著飛秒激光技術的發展，飛秒激光能在更多領域獲得更多的應用。鑒于飛秒激光的突出特點，它在物理學、生物學、化學控制反應、光通訊、精細加工等領域中得到了廣泛應用。

近年來，我國的太陽能電池產業發展極快，太陽能發電量以每年30%的速度遞增，太陽能產業的迅速發展必然要求相關生產設備的升級和工藝的改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就在于填補現有技術的空白，首先，本發明提供通過鍍鎳層上的激光蝕刻工藝并在由激光蝕刻工藝形成的激光蝕刻鍍鎳層上形成典型的鍍覆層來蝕刻圖形而不使鍍鎳層有缺陷的方法，其中通過鍍鎳層的蝕刻厚度來控制圖形的亮度。其次，本發明提供一種飛秒激光刻蝕的鈣鈦礦太陽能電池的工藝方法，利用激光刻蝕的方法隔離薄膜鈣鈦礦太陽能電池的熱斑，這種方法不需要昂貴的設備，操作簡單，能為企業減少大量經濟損失。