TWI751681B - 薄膜太陽能電池的對位標記及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其包括以下步驟。首先，在基板上形成第一電極材料層，其中第一電極材料層遠離基板的表面上具有多個微結構。接著，在第一電極材料層上形成光電轉換層以及第二電極層，其中光電轉換層設置於第一電極材料層與第二電極層之間，且第一電極材料層在基板的法線方向上的正投影面大於第二電極層及光電轉換層在基板的法線方向上的正投影面。再來，在第一電極材料層上形成光阻層，其中光阻層覆蓋部分的第一電極材料層、第二電極層以及光電轉換層。然後，利用光阻層對第一電極材料層進行蝕刻製程，以形成第一電極層。本發明另提供一種薄膜太陽能電池的對位標記。
Description
本發明是有關於一種對位標記及其製造方法，且特別是有關於一種薄膜太陽能電池的對位標記及其製造方法。
請參照圖3A以及圖3B，在太陽能電池的製程中，用於對準的對位標記1、2一般是由依序堆疊於基板1000上的第一電極層1100、光電轉換層1200（包括依序層疊的第一非本徵半導體層1220、本徵半導體層1240以及第二非本徵半導體層1260）以及第二電極層1300所組成。然而，對位標記在形成的過程中須歷經多個蝕刻製程，其中在第一電極層1100的形成過程中，其歷經的蝕刻製程將使自身被過度的側蝕或者使得已形成的第二電極層1300被部分的移除，其所產生的問題各自如圖3A以及圖3B所示。在此情況下，用於對準的對位標記1、2將因結構不完整而使對準的精度降低或者甚至出現對位標記1、2自基板1000上剝離的現象。
本發明提供一種薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其製成的對位標記具有完整的結構而使後續用於對準時具有準確的精度。此外，本發明提供的薄膜太陽能電池的對位標記可在製作薄膜太陽能電池的過程中同時形成，因此無需額外增加新的製程。
本發明的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法包括以下步驟。首先，在基板上形成第一電極材料層，其中第一電極材料層遠離基板的表面上具有多個微結構。接著，在第一電極材料層上形成光電轉換層以及第二電極層，其中光電轉換層設置於第一電極材料層與第二電極層之間，且第一電極材料層在基板的法線方向上的正投影面大於第二電極層及光電轉換層在基板的法線方向上的正投影面。再來，在第一電極材料層上形成光阻層，其中光阻層覆蓋部分的第一電極材料層、第二電極層以及光電轉換層。然後，利用光阻層對第一電極材料層進行蝕刻製程，以形成第一電極層。
在本發明的一實施例中，上述的光阻層與部分的第一電極材料層的接觸部分在基板的法線方向上的正投影面具有至少大於1微米的寬度。
在本發明的一實施例中，上述的在基板上形成第一電極材料層的步驟中包括進行蝕刻製程。
在本發明的一實施例中，上述的對第一電極材料層進行的蝕刻製程包括濕式蝕刻製程。
在本發明的一實施例中，上述的在第一電極材料層上形成光電轉換層以及第二電極層包括以下步驟。首先，在第一電極材料層上形成光電轉換材料層。接著，在光電轉換材料層上形成第二電極材料層。再來，依序對第二電極材料層以及光電轉換材料層進行蝕刻製程。
在本發明的一實施例中，上述的對第二電極材料層進行的蝕刻製程包括濕式蝕刻製程。
在本發明的一實施例中，上述的對光電轉換材料層進行的蝕刻製程包括乾式蝕刻製程。
在本發明的一實施例中，上述的在形成第一電極層之後，移除光阻層。
本發明提供一種薄膜太陽能電池的對位標記，其具有完整的結構而使後續用於對準時具有準確的精度。
本發明的薄膜太陽能電池的對位標記包括依序設置於基板上的第一電極層、光電轉換層以及第二電極層，其中第一電極層在基板的法線方向上的正投影面大於第二電極層及光電轉換層在基板的法線方向上的正投影面。
在本發明的一實施例中，上述的第一電極層在基板的法線方向上的正投影面涵蓋第二電極層及光電轉換層在基板的法線方向上的正投影面。
基於上述，本發明提供的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法藉由在對第一電極材料層進行蝕刻製程之前先形成覆蓋部分的第一電極材料層以及第二電極層的光阻層，可避免後續第一電極材料層在歷經蝕刻製程時使得第二電極層被部分的移除或者第一電極材料層被過度的側蝕，藉此使製成的對位標記具有完整的結構而使後續用於對準時具有準確的精度。
現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述的實施例。圖式中的層與區域的厚度會為了清楚起見而放大。相同或相似的參考號碼表示相同或相似的元件，以下段落將不再一一贅述。另外，實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
圖1為本發明的一實施例的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法的流程圖。
請參照圖1，首先，在基板100上形成第一電極材料層110a。基板100例如是使用透明材料所製成，以利環境光可穿透其而進入薄膜太陽能電池的內部。在一些實施例中，基板100的材料包括玻璃、透明樹脂或其他合適的透明材料。上述的透明樹脂可例如是聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醚或聚醯亞胺。在本實施例中，基板100的材料為玻璃。第一電極材料層110a的形成方法例如是利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法而全面性地形成於基板上。在一些實施例中，第一電極材料層110a的材料包括透明導電氧化物（Transparent Conductive Oxide；TCO）。舉例來說，第一電極材料層110a的材料可包括氧化銦錫（ITO）、摻雜鋁的氧化鋅（AZO）、氧化錫（SnO
2）或氧化銦（In
2O
3）。
接著，對第一電極材料層110a進行蝕刻製程，以形成第一電極材料層110b，其中第一電極材料層110b遠離基板100的表面上具有多個微結構112。進行蝕刻製程的目的是使第一電極材料層110b遠離基板100的表面具有提高的表面粗糙度，因此，當環境光行進至其時會因該些微結構112而散射，經散射的環境光的行進路程將增加而達到全反射條件，藉此提高環境光的反射量。在一些實施例中，上述的蝕刻製程可包括濕式蝕刻製程、乾式蝕刻製程或其組合。在本實施例中是採用濕式蝕刻製程。
再來，在第一電極材料層110b上形成光電轉換材料層120a。光電轉換材料層120a的形成方法例如是藉由化學氣相沉積法形成，但本發明並不限於此。在一些實施例中，光電轉換材料層120a的材料可包括單晶矽、多晶矽或非晶矽，即，本實施例經形成後的薄膜太陽能電池可為一種矽薄膜太陽能電池。在本實施例中，光電轉換材料層120a的材料為非晶矽。光電轉換材料層120a例如包括依序層疊的第一非本徵半導體材料層122a、本徵半導體材料層124a以及第二非本徵半導體材料層126a，其中第一非本徵半導體材料層122a具有第一摻雜類型，且第二非本徵半導體材料層126a具有第二摻雜類型。上述的第一摻雜類型與第二摻雜類型各自為P型與N型中的一者。在本實施例中，第一摻雜類型為P型，且第二摻雜類型為N型，但本發明並不限於此。
然後，在光電轉換材料層120a上形成第二電極材料層130a。第二電極材料層130a的形成方法例如是藉由濺鍍法或化學氣相沉積法形成，但本發明並不限於此。第二電極材料層130a的材料例如是金屬、合金或金屬氧化物。舉例來說，第二電極材料層130a的材料包括鉬鉭或鉬鉭與鋁的組合。
之後，依序對第二電極材料層130a與光電轉換材料層120a進行蝕刻製程，以各自形成第二電極層130以及光電轉換層120。在一些實施例中，上述的蝕刻製程可包括濕式蝕刻製程、乾式蝕刻製程或其組合。在本實施例中，對第二電極材料層130a進行的蝕刻製程是採用濕式蝕刻製程，且對光電轉換材料層120a進行的蝕刻製程是採用乾式蝕刻製程。另外，形成後的光電轉換層120包括依序層疊的第一非本徵半導體層122、本徵半導體層124以及第二非本徵半導體層126。另外，第一電極材料層110b在基板100的法線方向Z上的正投影面大於第二電極層130及光電轉換層120在基板100的法線方向Z上的正投影面。在本實施例中，第一電極材料層110b在基板100的法線方向Z上的正投影面涵蓋第二電極層130及光電轉換層120在基板100的法線方向Z上的正投影面，即，第二電極層130及光電轉換層120在基板100的法線方向Z上的正投影面的邊緣不會超出第一電極材料層110b在基板100的法線方向Z上的正投影面的邊緣。
而後，在第一電極材料層110b上形成光阻層200，其中光阻層200覆蓋部分的第一電極材料層110b、第二電極層130以及光電轉換層120。詳細地說，光阻層200除了形成於第一電極材料層110b上，還形成於第二電極層130的頂表面、第二電極層130的側表面以及光電轉換層120的側表面上，基於此，在後續第一電極材料層110b歷經蝕刻製程時，光阻層200的設置可避免部分的第二電極層130亦因上述的蝕刻製程而被移除。光阻層200例如包括耐蝕刻的薄膜材料。在一些實施例中，光阻層200的材料可包括正型光阻材料或負型光阻材料，本發明並無特別限制。在本實施例中，光阻層200與部分的第一電極材料層110b的具有多個微結構112的表面接觸，其中光阻層200與部分的第一電極材料層110b的接觸部分在基板100的法線方向Z上的正投影面具有至少大於1微米的寬度w。在此情況下，光阻層200的設置可避免使後續第一電極材料層110b在歷經蝕刻製程時被過度的側蝕。
最後，對第一電極材料層110b進行蝕刻製程，以形成第一電極層110，且後續移除光阻層200。在一些實施例中，上述的蝕刻製程可包括濕式蝕刻製程、乾式蝕刻製程或其組合。在本實施例中，對第一電極材料層110b進行的蝕刻製程是採用濕式蝕刻製程。由於在前述步驟中設置有光阻層200，可避免部分的第二電極層130被移除，且使形成的第一電極層110具有完整的結構。在本實施例中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上被第二電極層130暴露的部分具有至少大於1微米的寬度W。
至此，完成本實施例的薄膜太陽能電池的對位標記10的製作。
本實施例的薄膜太陽能電池的對位標記10的製造方法雖然是以上述方法為例進行說明，然而本發明的薄膜太陽能電池的對位標記的形成方法並不以此為限。
基於上述，本實施例的薄膜太陽能電池的對位標記製造方法藉由在對第一電極材料層進行蝕刻製程之前先形成覆蓋部分的第一電極材料層以及第二電極層的光阻層，可避免後續第一電極材料層在歷經蝕刻製程時使得第二電極層被部分的移除或者第一電極材料層被過度的側蝕。
請繼續參照圖1，在圖1繪示的最後步驟示出了的薄膜太陽能電池的對位標記10的局部剖面示意圖。本發明實施例的薄膜太陽能電池的對位標記10包括第一電極層110、光電轉換層120以及第二電極層130，其中第一電極層110、光電轉換層120以及第二電極層130依序設置於基板100上。基板100、第一電極層110、光電轉換層120以及第二電極層130具有的材料及其功能可參照前述實施例，於此不再贅述。在一些實施例中，光電轉換層120包括依序層疊的第一非本徵半導體層122、本徵半導體層124以及第二非本徵半導體層126，其中第一非本徵半導體層122以及第二非本徵半導體層126具有的摻雜類型可參照前述實施例，於此不再贅述。在本實施例中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上被第二電極層130暴露的部分具有最小寬度W，其中最小寬度W至少大於1微米。另外，第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影面大於第二電極層130及光電轉換層120在基板100的法線方向Z上的正投影面。在本實施例中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影面涵蓋第二電極層130及光電轉換層120在基板100的法線方向Z上的正投影面，即，第二電極層130及光電轉換層120在基板100的法線方向Z上的正投影面的邊緣不會超出第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影面的邊緣。基於此，本發明的薄膜太陽能電池的對位標記10可具有穩固的基底，其可避免對位標記10自基板100上剝離以具有良好的對準精度。
請參照圖2A，圖2A繪示了本發明的一實施例的薄膜太陽能電池的對位標記的局部俯視示意圖。
在圖2A繪示的薄膜太陽能電池的對位標記10a中，第二電極層130在基板100的法線方向Z上的正投影為十字形，但本發明並不以此為限。如圖2A所示，第二電極層130由一個第一矩形130_a以及兩個第二矩形130_b組成，其中兩個第二矩形130_b各自位於第一矩形130_a的相對兩側邊且與第一矩形130a接觸。第一矩形130_a例如具有0.005~10毫米的長度以及0.005~10毫米的寬度。在本實施例中，第一矩形130_a具有0.05毫米的長度以及0.01毫米的寬度。第二矩形130_b例如具有0.005~10毫米的長度以及0.005~10毫米的寬度。在本實施例中，第二矩形130_b具有0.02毫米的長度以及0.01毫米的寬度。另外，在圖2A中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影為正方形，但本發明並不以此為限。第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影例如具有0.01~10毫米的邊長。在本實施例中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影具有1毫米的邊長。在一些實施例中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上被第二電極層130暴露的部分具有最小寬度W1，其中最小寬度W1至少大於1微米。
請參照圖2B，圖2B繪示了本發明的另一實施例的薄膜太陽能電池的對位標記的局部俯視示意圖。
在圖2B繪示的薄膜太陽能電池的對位標記10b中，第二電極層130在基板100的法線方向Z上的正投影為十字形與四個矩形的組合，但本發明並不以此為限。如圖2B所示，第二電極層130具有的十字形投影由一個第三矩形130_c以及兩個第四矩形130_d組成，其中兩個第四矩形130_d各自位於第三矩形130_c的相對兩側邊且與第三矩形130_c接觸。第二電極層130具有的四個矩形投影則由四個第五矩形130_e組成，該些第五矩形130_e各自位於由十字形投影劃分出的四個區域，且各自與十字形投影之間具有特定間隔。第三矩形130_c例如具有0.005~10毫米的長度以及0.005~10毫米的寬度。在本實施例中，第三矩形130_c具有0.05毫米的長度以及0.01毫米的寬度。第四矩形130_d例如具有0.005~10毫米的長度以及0.005~10毫米的寬度。在本實施例中，第四矩形130_d具有0.02毫米的長度以及0.01毫米的寬度。第五矩形130_e例如具有0.0025~5毫米的長度以及0.0025~5毫米的寬度。在本實施例中，第五矩形130_e具有0.05毫米的長度以及0.01毫米的寬度。另外，在圖2B中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影為正方形，但本發明並不以此為限。第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影例如具有0.01~10毫米的邊長。在本實施例中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影具有0.07毫米的邊長。在一些實施例中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上被第二電極層130暴露的部分具有最小寬度W2，其中最小寬度W2至少大於1微米。
請參照圖2C，圖2C繪示了圖2A示出的薄膜太陽能電池的對位標記的局部俯視示意圖的變形實施例。
圖2C示出的薄膜太陽能電池的對位標記10c與圖2A示出的薄膜太陽能電池的對位標記10a的主要差異在於：第一電極層110在基板100的法線方向Z上的正投影亦為十字形。在本實施例中，第一電極層110在基板100的法線方向Z上被第二電極層130暴露的部分皆具有實質上相同的寬度W3，其中最小寬度W3至少大於1微米。
綜上所述，本發明提供的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法藉由在對第一電極材料層進行蝕刻製程之前先形成覆蓋部分的第一電極材料層以及第二電極層的光阻層，可避免後續第一電極材料層在歷經蝕刻製程時使得第二電極層被部分的移除或者第一電極材料層被過度的側蝕，藉此使製成的對位標記具有完整的結構而使後續用於對準時具有準確的精度。此外，本發明提供的薄膜太陽能電池的對位標記可在製作薄膜太陽能電池的過程中同時形成，因此無需額外增加新的製程，可降低製作對位標記的製造成本。
再者，在本發明提供的薄膜太陽能電池的對位標記中，第一電極層在基板的法線方向上被第二電極層暴露的部分具有最小寬度，其中最小寬度至少大於1微米。基於此，本發明的薄膜太陽能電池的對位標記可具有穩固的基底，其可避免對位標記自基板上剝離以具有良好的對準精度。
1、2、10:對位標記
100、1000:基板
110、1100:第一電極層
110a、110b:第一電極材料層
112:微結構
120、1200:光電轉換層
120a:光電轉換材料層
122:第一非本徵半導體層
122a:第一非本徵半導體材料層
124:本徵半導體層
124a:本徵半導體材料層
126:第二非本徵半導體層
126a:第二非本徵半導體材料層
130、1300:第二電極層
130a:第二電極材料層
130_a:第一矩形
130_b:第二矩形
130_c:第三矩形
130_d:第四矩形
130_e:第五矩形
200:光阻層
w、W、W1、W2、W3:寬度
Z:法線方向
圖1為本發明的一實施例的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法的流程圖。
圖2A繪示了本發明的一實施例的薄膜太陽能電池的對位標記的局部俯視示意圖。
圖2B繪示了本發明的另一實施例的薄膜太陽能電池的對位標記的局部俯視示意圖。
圖2C繪示了圖2A示出的薄膜太陽能電池的對位標記的局部俯視示意圖的變形實施例。
圖3A以及圖3B繪示了習知薄膜太陽能電池的對位標記的局部剖面示意圖。
10:對位標記
100:基板
110:第一電極層
110a、110b:第一電極材料層
112:微結構
120:光電轉換層
120a:光電轉換材料層
122:第一非本徵半導體層
122a:第一非本徵半導體材料層
124:本徵半導體層
124a:本徵半導體材料層
126:第二非本徵半導體層
126a:第二非本徵半導體材料層
130:第二電極層
130a:第二電極材料層
200:光阻層
w、W:寬度
Z:法線方向
Claims (10)
- 一種薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，包括：在基板上形成第一電極材料層，其中所述第一電極材料層遠離所述基板的表面上具有多個微結構；在所述第一電極材料層上形成光電轉換層以及第二電極層，其中所述光電轉換層設置於所述第一電極材料層與所述第二電極層之間，且所述第一電極材料層在所述基板的法線方向上的正投影面大於所述第二電極層及所述光電轉換層在所述基板的所述法線方向上的正投影面；在所述第一電極材料層上形成光阻層，其中所述光阻層覆蓋部分的所述第一電極材料層、所述第二電極層以及所述光電轉換層；以及利用所述光阻層對所述第一電極材料層進行蝕刻製程，以形成第一電極層。
- 如請求項1所述的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其中所述光阻層與部分的所述第一電極材料層的接觸部分在所述基板的所述法線方向上的正投影面具有至少大於1微米的寬度。
- 如請求項1所述的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其中在所述基板上形成所述第一電極材料層的步驟中包括進行蝕刻製程。
- 如請求項3所述的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其中對所述第一電極材料層進行的所述蝕刻製程包括濕式蝕刻製程。
- 如請求項1所述的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其中在所述第一電極材料層上形成所述光電轉換層以及所述第二電極層的步驟中包括：在所述第一電極材料層上形成光電轉換材料層：在所述光電轉換材料層上形成第二電極材料層；以及依序對所述第二電極材料層以及所述光電轉換材料層進行蝕刻製程。
- 如請求項5所述的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其中對所述第二電極材料層進行的所述蝕刻製程包括濕式蝕刻製程。
- 如請求項5所述的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其中對所述光電轉換材料層進行的所述蝕刻製程包括乾式蝕刻製程。
- 如請求項1所述的薄膜太陽能電池的對位標記的製造方法，其中在形成所述第一電極層之後，移除所述光阻層。
- 一種薄膜太陽能電池的對位標記，包括依序設置於基板上的第一電極層、光電轉換層以及第二電極層，其中所述第一電極層在所述基板的法線方向上的正投影面大於所述第二電極層及所述光電轉換層在所述基板的所述法線方向上的正投影面， 其中所述第二電極層在所述基板的所述法線方向上的所述正投影面至少包括十字形圖案，其中所述第一電極層在所述基板的所述法線方向上被所述第二電極層暴露的部分具有實質上相同的寬度，所述寬度至少大於1微米。
- 如請求項9所述的薄膜太陽能電池的對位標記，其中所述第一電極層在所述基板的所述法線方向上的所述正投影面涵蓋所述第二電極層及所述光電轉換層在所述基板的所述法線方向上的所述正投影面。
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| TW109130334A TWI751681B (zh) | 2020-09-04 | 2020-09-04 | 薄膜太陽能電池的對位標記及其製造方法 |
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| TW202211494A TW202211494A (zh) | 2022-03-16 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI845216B (zh) * | 2023-03-21 | 2024-06-11 | 聯合再生能源股份有限公司 | 太陽能電池之電極結構製造方法 |
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-
2020
- 2020-09-04 TW TW109130334A patent/TWI751681B/zh active
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