專利名稱：光電設備通過光學涂層局部剝離而實現(xiàn)的精細線金屬敷鍍的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能電池和其模塊。更具體地，本發(fā)明涉及用于增加電池效能的改進型太陽能電池結(jié)構(gòu)和制造方法。
背景技術：
太陽能電池通過將基本上無限的太陽能轉(zhuǎn)化為可用電能，從而給社會提供廣泛的益處。隨著其用途增多，某些經(jīng)濟因素變得重要，比如大量的制造和效能(或效率)。太陽輻射假定為優(yōu)先照射太陽能電池的一個表面，通常稱之為前側(cè)。為了實現(xiàn)入射光子至電能的高能量轉(zhuǎn)化效率，硅基材內(nèi)的光子有效吸收是很重要的。這能通過在前側(cè)上的良好的表面紋理和抗反射覆層、以及除了在基材自身之外的所有層內(nèi)的低寄生性吸收來實現(xiàn)。而且，很重要的是，在電池的背面提供反射層，以改進內(nèi)部光阱。太陽能電池高效率的另一重要參數(shù)是利用金屬電極對前表面的遮蔽?？傊瑑?yōu)化的金屬柵格需要金屬結(jié)構(gòu)的遮蔽和金屬結(jié)構(gòu)的電阻之間的損失權衡。太陽能電池效能的這種優(yōu)化要求格柵具有非常窄的指狀物，并且這些指狀物之間的距離很短，所述指狀物應當具有高的導電率。形成這種結(jié)構(gòu)的一種實踐方法是本發(fā)明的主題。太陽能電池的生產(chǎn)可使用例如絲網(wǎng)印刷技術，以在前表面上印刷電極。銀膏能印刷在氮化硅抗反射涂層上，并且在高溫過程中穿過涂層進行燒結(jié)。這是短暫的過程；然而， 由于在印刷膏中使用了數(shù)個非金屬部件，這種方法的某些內(nèi)在性質(zhì)包括超過50 μ m(通常大約ΙΟΟμπι)的相對寬的線寬和金屬柵格的相當?shù)偷木€導電率。而且，燒結(jié)過程導致金屬膏成分滲透穿過抗反射層而進入基材(其中在基材中出現(xiàn)增加的重新組合)內(nèi)。對于以下兩種情況均是如此，其中對前部結(jié)器件而言，Pn結(jié)會由于空間電荷區(qū)域的不利滲透而嚴重受損，以及對背部結(jié)器件而言，前表面重新組合會增加并且顯著降低背部結(jié)發(fā)射器的集合效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的缺點，并且提供了另外的優(yōu)點，其在一個方面涉及一種將金屬柵格觸點和介電圖案形成到需要導電觸點的層上的方法，其包括在所述層上形成金屬膜；在金屬膜上形成抗蝕刻圖案；蝕刻金屬膜，進而使抗蝕刻圖案以及在抗蝕刻圖案之下的金屬柵格觸點圖案保持原樣，同時暴露所述層的其他部分；在抗蝕刻圖案和所述層的暴露部分上形成介電層；以及移除抗蝕刻圖案和在抗蝕刻圖案上方的介電部分，從而在需要導電觸點的層上留下大致共面的金屬柵格觸點和介電圖案。需要導電觸點的層可以包括光電設備的一部分。金屬柵格觸點圖案可形成太陽能電池的前部和/背部觸點電極；并且介電層可以是太陽能電池的光學抗反射層或光學反射層。需要導電觸點的層可以是提供其自身鈍化作用的多功能層，以使得在介電層中基本上不需要鈍化。在一個方面，抗蝕刻圖案能通過使用例如噴墨或絲網(wǎng)印刷而直寫和原位固化所述抗蝕刻圖案而形成。激光可用來在介電層中選擇性地開孔，從而便于抗蝕刻圖案的所述移除；抗蝕刻圖案和介電層的原位熱處理可用來形成孔、裂紋和/或其他缺陷，從而便于抗蝕刻圖案的所述移除；抗蝕刻圖案可通過暴露至被吸收入抗蝕刻圖案材料內(nèi)的液體而被“膨脹”，以實現(xiàn)圖案材料的體積和面積的增大，進而起作用來使穿過介電層的開口發(fā)生斷裂，從而便于抗蝕刻圖案的所述移除；和/或抗蝕刻圖案材料的體積膨脹，連同掩模材料和介電層的隨后剝離，一起被使用。而且，通過本發(fā)明的技術可實現(xiàn)另外的特點和優(yōu)點。本發(fā)明的其他實施例和方面在這里詳細描述，并且視為是所聲明發(fā)明的一部分。


關于本發(fā)明的主題在說明書結(jié)論部分處的權利要求中特別指出和清楚地聲明。本發(fā)明的前述和其他目標、特點和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖的詳細描述中很明顯，在附圖中圖1A-1B是根據(jù)本發(fā)明各個方面的、示例性太陽能電池在制造期間的局部橫截視圖；圖2A-2D是根據(jù)本發(fā)明各個方面的、示例性太陽能電池在制造期間的局部橫截視圖；圖3A-3D是根據(jù)本發(fā)明各個方面的、示例性太陽能電池在制造期間的局部橫截視圖；圖4A-4J是根據(jù)本發(fā)明各個方面的、示例性太陽能電池在制造期間的局部橫截視圖；圖5A-5E是根據(jù)本發(fā)明各個方面的、示例性太陽能電池在制造期間的局部橫截視圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的、具有需要電觸點的多功能層的太陽能電池的局部橫截視圖。
具體實施例方式本發(fā)明能應用于很多種的太陽能電池結(jié)構(gòu)。下面的描述示出了本發(fā)明的示例性實施例(其中相同的參考標號用來標識相似的元件)。本發(fā)明不限于這些描述的實施例。
根據(jù)本方面的一個實施例，在圖IA-B中公開了一種太陽能電池10的改進結(jié)構(gòu)，以及用于太陽能電池10的前側(cè)和/或背側(cè)金屬敷鍍的方法。所得到的金屬敷鍍線14的最終線寬可在50 μ m或更小的量級，并且前側(cè)的金屬總表面覆蓋率可以是大約7%或更小。圖IA示出用于高效太陽能電池10的優(yōu)化后的前側(cè)觸點結(jié)構(gòu)。介電涂層，例如抗反射涂層12，覆蓋著在整個表面(除了金屬觸點14(例如線或其他適合結(jié)構(gòu))下面之外) 上方的底層基材11。類似的結(jié)構(gòu)也可用作高效太陽能電池的背側(cè)觸點。在這種情況下，涂層12可用作反射層。如圖IB所示，金屬觸點14能用作將電極開始電鍍至期望厚度的種子層。薄金屬觸點14隨后能被電鍍14’至所需厚度，以獲得更高的導電率。用于累積或增加線導電率的電鍍(其提供直到約100-300nm量級的金屬層厚度)，可能夠用來提供足夠的均勻性。參照圖2A-2D的局部橫截面，在電池20上獲得這種觸點能使用其中光敏抗蝕體23 沉積于基材21上的剝離工藝(lift-off process)來實現(xiàn)?；哪苡山殡娡繉颖热缈狗瓷渫繉?ARC) 22來覆蓋，如圖2A所示。抗蝕體可部分地曝露至紫外線并顯影，并產(chǎn)生在微米范圍內(nèi)良好限定的抗蝕體結(jié)構(gòu)。這個抗蝕體結(jié)構(gòu)可允許例如ARC 22由酸進行選擇性地蝕亥IJ，產(chǎn)生如圖2B所示的結(jié)構(gòu)。薄金屬膜M可沉積到這種結(jié)構(gòu)的抗蝕體和基材上，所述金屬薄膜M可以是不同材料的堆疊體。金屬沉積能通過例如蒸發(fā)或濺射來完成。在后續(xù)的剝離步驟中，抗蝕體可暴露于溶劑或苛性(或腐蝕性)溶液，它們經(jīng)由開口側(cè)翼26蝕刻著抗蝕體23并溶解著抗蝕體23，如圖2C所示。因此，金屬膜從基材剝離，并且能在基材上獲得精細觸點M，，如圖2D所示。這個示例性的順序(圖2A-D)示出了具有負側(cè)翼的抗蝕體的一種情況，其中沉積的金屬層是不連續(xù)的，并且溶液能立即剝離去抗蝕體23以及因此去除金屬層M在抗蝕體上方的部分，從而留下線觸點對’。為了避免光刻限定抗蝕體的高成本和工藝復雜性，并且根據(jù)本發(fā)明，對于結(jié)構(gòu)化抗蝕體的沉積能使用相對便宜的技術，比如噴墨或絲網(wǎng)印刷。然而，具有豎直或確定傾斜的側(cè)緣的非理想結(jié)構(gòu)可如圖3A(其示出具有基材31、ARC 32和抗蝕體33的電池30的橫截面)和3C(其示出具有基材31’、ARC 32’和抗蝕體33’的電池30’的橫截面)所示地獲得。這可產(chǎn)生連續(xù)的金屬膜(分別為34，34’)，并且抗蝕體不能從側(cè)翼36和36’ 一直橫跨基材地均勻地開始去除，分別如圖:3B和3D所示。金屬膜上可能需要缺陷，比如裂紋等，以允許抗蝕體的蝕刻。這會顯著增大剝離工藝所需的時間，并且甚至會在使用苛性堿溶液時導致金屬膜的蝕刻。也能使用其他方法來在在抗蝕體臺階處在金屬層中形成斷裂，以允許溶液去除抗蝕體。例如，使用不同性質(zhì)的多層抗蝕體的工藝能產(chǎn)生負斜率的側(cè)翼，因此防止金屬層覆蓋著整個抗蝕體臺階。能使用抗蝕體的熱處理，這會產(chǎn)生抗蝕體中產(chǎn)生裂紋并且導致所述層被剝離。也可使用超聲技術。但是這些方法會在側(cè)翼處產(chǎn)生金屬層的機械撕裂。這種方法可能難以控制，并且給基材和金屬敷鍍層帶來另外的應力，尤其是因為對于通常5%表面積的觸點區(qū)域而言，需要剝離95%的金屬。除了費用之外，對于5 %的金屬覆蓋，95 %的面積必須用抗蝕體覆蓋并且然后剝離，從而導致所述工藝易于產(chǎn)生缺陷。剝離的材料是金屬，相對較厚(例如對于后續(xù)電鍍的良好電流分布而言需要數(shù)百納米的厚度)，且可延展。
根據(jù)本發(fā)明，用于太陽能電池的精細觸點(例如線)圖案的金屬敷鍍是使用例如光學涂層(比如抗反射涂層(ARC)或反射涂層(RC))的剝離工藝來提供。這種方法克服了其中金屬層被剝離的普通剝離工藝中的上述限制。那些問題會導致消費品的高成本，因為為了 5%的金屬敷鍍部分，剩余95%的面積需要由抗蝕體覆蓋。光刻技術能是非常復雜且高成本的工藝。噴墨或絲網(wǎng)印刷使獲得窄于50 μ m的最小線寬極端困難。而且，側(cè)翼沒有被成形為使得能進行有利的剝離。然而根據(jù)本發(fā)明，用于金屬敷鍍的線分辨率(line definition)不是間距的函數(shù)， 而是抗蝕體沉積量的函數(shù)，即能使用可印刷直到20 μ m寬的多條線的噴墨技術或分配方法。金屬蝕刻能調(diào)節(jié)為在抗蝕體下面的金屬層中產(chǎn)生底切部。這防止了 ARC(或RC)在抗蝕體邊緣處的連續(xù)沉積，并且提供了位置用于抗蝕體侵蝕。在抗蝕體上方的ARC層中的激光開口也能用來形成另外的位置，其中在該位置處去除溶液到達了抗蝕體。沒有金屬底切部會在已沉積的ARC和金屬種子層之間產(chǎn)生緊密的密封。如果電鍍金屬敷鍍線由能沾污底層基材的金屬(比如能在硅中形成缺陷的銅)構(gòu)成，這將是非常有幫助的。然后，ARC防護著基材，并且防止擴散入基材。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，僅5%的抗蝕體覆蓋需要5%的觸點覆蓋率(與用于金屬剝離的95%相反)。而且，要剝離的金屬通常是薄(例如50至100 納米)的脆性材料，而不是通常厚得多(數(shù)百納米)的可延展金屬。在本發(fā)明的一個實施例中，抗蝕體的移除可通過使抗蝕體進行膨脹而非將其溶解來進行?？刮g體的膨脹或擴展導致抗蝕體頂部上的ARC的甚至進一步開裂，并且增大反應速度。在固化之后具有高含量固體的經(jīng)紫外線固化的抗蝕體特別好地適合于這種方法。參照圖4A-J的局部橫截面，公開了根據(jù)本發(fā)明各個方面的方法以及所獲得的相關結(jié)構(gòu)，例如對于硅太陽能電池的前側(cè)觸點電極?？傮w上參照圖4A-F總結(jié)這個工藝，金屬薄膜44可通過例如物理氣相沉積(PVD) 被沉積于底層基材41 (例如紋理硅)上方。這種薄膜金屬能是例如具有大約50至200納米厚度的鎳。圖案化的抗蝕體43然后形成于薄膜金屬的表面上。這種圖案化的抗蝕體能例如使用市售打印頭(例如 FujiFilm-Dimatix SE-128 AA 或 Konica Minolta KM512M)和市售的噴墨抗蝕體(例如源自Sun Chemical公司或MacDermid公司)通過噴墨打印來形成。 如本領域技術人員已知的，可噴墨打印的抗蝕體應當標稱上具有特定性質(zhì)(例如，粘度、表面張力、耐酸性、固化和去除方式)，以使得能符合總體工藝需要(分辨率、穩(wěn)定性等)。在抗蝕體43進行適當固化之后，沒有被抗蝕體覆蓋的金屬薄膜由適合的金屬蝕刻溶液所蝕刻。介電膜42/42’然后沉積在整個結(jié)構(gòu)上。通過選擇適當?shù)姆瓷渎屎秃穸?，這種介電膜可形成抗反射涂層?？刮g體43和覆蓋抗蝕體的介電膜42’然后被移除。能例如通過浸漬到適合的溶劑中，連同超聲攪拌或這里所述的其他技術，一起來執(zhí)行這種移除。然后，電鍍金屬44’可形成于金屬薄膜上。因此，在硅太陽能電池的前側(cè)上由介電抗反射涂層所包圍(這種結(jié)構(gòu)是高度期望的)的電鍍薄金屬跡線(寬度小于40 μ m)能由本發(fā)明實現(xiàn)。更具體地，并且參照圖4A的橫截面40，金屬觸點膜44沉積在基材41上。這個金屬膜能是一種或多種不同金屬或合金薄膜的組合。詞語“基材”在這里被寬泛地使用來表示需要導電連接的任何底層。因此，上述電池結(jié)構(gòu)能包括額外的底層功能層。在圖4B中， 包括窄線43的抗蝕體圖案分配在金屬層44上。整個金屬層44然后被蝕刻(由抗蝕體43 覆蓋的部分除外)。能控制金屬蝕刻的程度，以形成或大或小的底切部(例如，圖4C)或沒有底切部(例如，圖4D)。如圖4E. 1所示，介電涂層42可沉積在表面和結(jié)構(gòu)上。由于金屬蝕刻的底切部的緣故，這能在基材41上的介電層和抗蝕體42’上的介電部分之間產(chǎn)生不連續(xù)。抗蝕體移除機構(gòu)47能經(jīng)由介電體02-42’)中的不連續(xù)部分(比如在金屬蝕刻期間所形成的底切部) 而侵蝕或破壞(attack)抗蝕體。沉積的介電部可以例如是旋涂玻璃(SOG)涂層、硬質(zhì)聚合物涂層，比如BCB(苯并環(huán)丁烯)、或SU-8光環(huán)氧樹脂。抗反射涂層(ARC)的更普通示例包括反射率在1.4 < η < 3 (例如，1. 7 < η < 2. 5)范圍內(nèi)、并且厚度在20納米至110納米(例如，60納米至100 納米)范圍內(nèi)的抗反射膜。所述示例包括氮化硅、碳化硅、氧化硅、二氧化鈦、透明導電氧化物。反射涂層(RC)的示例包括氧化硅、具有足夠反射率的其他化合物、聚合物抗蝕體、 或環(huán)氧樹脂。介電部分可以通過例如在適合沉積溫度下的等離子體增強型化學氣相沉積 (PECVD)來沉積。在如圖4F. 1-4F. 2所示的本發(fā)明的另一個方面中，激光48的照射或其他類似技術，能用來在介電層42’中局部地提供開口，因為激光48能在抗蝕體43上形成開口，或者局部地移除介電部分42’，而不會對觸點層44造成損壞?？刮g體移除機構(gòu)47然后能通過開口來侵蝕抗蝕體。在如圖4G. 1-4G. 2所示的本發(fā)明的另一個方面中，介電層42’中的開口可源自于在介電膜42’中故意或必然形成的銷孔49。替代地，ARC層42’中的開口可通過抗蝕體43 的熱膨脹形成，這種熱膨脹使脆性介電膜42’發(fā)生開裂。在任何情況下，抗蝕體移除機構(gòu)47 然后能通過這種銷孔、開裂和/或類似開口來侵蝕抗蝕體。參照圖4H，剝離工藝(抗蝕體43和上覆的介電涂層42’的移除)可通過抗蝕體 43的溶解來進行，即名義上是存在抗蝕體移除化學物質(zhì)(例如適合的抗蝕體溶劑)的情況下；也可能與超聲和/或兆聲攪拌作用相結(jié)合。在本發(fā)明的一個實施例中，抗蝕體由移除化學物質(zhì)進行膨脹。這種局部膨脹引起脆性介電42’的開裂和完全的剝離工藝。參照圖41，在抗蝕體被去除和介電部分被剝離之后，期望的精細金屬線44與基材 41接觸并由介電部分42包圍。當在制造順序期間沒有執(zhí)行金屬底切或金屬底切很小時，那么所得到的結(jié)構(gòu)具有基本上共面的、由介電部分42所包圍的金屬柵格圖案44，并且在金屬 44和介電部分42之間沒有間隙或間隙最小。這種對接接頭結(jié)構(gòu)顯著地不同于現(xiàn)有技術的剝離工藝。參照圖4J，在后續(xù)步驟中，金屬柵格圖案44能由鍍層44’進行增厚，以實現(xiàn)所需的線導電率，如上所述。參照圖5A-E，類似的工藝也能在太陽能電池的背側(cè)上(其中例如反射涂層(RC)的一層是必需的)實施。參照圖5A的橫截面50，窄的抗蝕體線(或其他適合類型的觸點，比如隔離區(qū)域例如點)53使用上述工藝(例如噴墨或絲網(wǎng)印刷)被分配于基材51上。如圖5B所示，介電涂層52可沉積于上述組合物的表面和抗蝕體結(jié)構(gòu)上(例如在本示例中為RC)?？刮g體移除機構(gòu)然后被用來經(jīng)由介電部分中的不連續(xù)區(qū)域來侵蝕或破壞抗蝕體，從而產(chǎn)生圖5C的結(jié)構(gòu)。如圖5D所示，金屬觸點膜M然后沉積在基材51上，并在較大的介電層部分52之間產(chǎn)生至基材51的窄觸點線。參照圖5E，在后續(xù)步驟中，金屬層M能由鍍層54’增厚，以實現(xiàn)所述導電率，如上所述。上面關于圖4A-F和5A-E所述的工藝和所得到的結(jié)構(gòu)能一起實施，甚至是它們的分開工藝步驟(例如金屬敷鍍、蝕刻等)能同時實施。而且，任一工藝(圖4A-F或5A-E)能用于太陽能電池的前側(cè)或背側(cè)上，取決于需要什么樣的連接/層結(jié)構(gòu)。術語“基材”在這里寬泛地用來表示需要導電連接的任何底層。因此，以上電池結(jié)構(gòu)能包括很多類型的額外底部功能層。例如，η型前側(cè)、η型晶片、P型背側(cè)、多功能透明導電性及高摻雜硅化合物能與本發(fā)明相組合地使用(或與相反極性之一)，比如上面進行結(jié)合的、名稱為“High-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture” 的美國專利申請所公開的。一種這樣的電池結(jié)構(gòu)在圖6中示出，其是太陽能電池60的局部橫截視圖，所述太陽能電池60具有η型前側(cè)、η型晶片、ρ型背側(cè)并且包括需要至觸點64a的導電性的多功能透明導電高摻雜硅化合物層61a。多功能層61a是對其他技術的改進，因為多個層的功能被組合入多功能層61a內(nèi)。這個層能是電鈍化的、透明的且對于通向電極(背部連接太陽能電池)的豎直載體流是充分地導電，可給連接部提供晶片65，和/或可減少進入光線的反射(例如抗反射涂層)。在電池60的背側(cè)上，層61b也能提供對于其他技術的改進。層61b可給連接部提供有晶片65，可具有這樣的反射指數(shù)(其對波長大于900納米的光子產(chǎn)生高反射率)，并且可使從晶片65至金屬電極64b的豎直載體流充分地導電。電池60的示例性層包括以下層61a可以是電鈍化的、透明并且導電的膜，反射指數(shù)在1. 4 < η < 3的范圍內(nèi)； 厚度在20納米至110納米的范圍內(nèi)；對于η型晶片，比電阻(specific resistivity)小于 1000歐姆厘米；高摻雜的η摻雜為lel8cm_3 < Nd < 5e21cm_3。具體示例包括η型非晶或多晶碳化硅多晶摻雜碳化硅、氮摻雜碳化硅；η型非晶或多晶硅磷摻雜非晶硅、氮摻雜非晶硅；η型非晶或多晶金剛石碳氮摻雜金剛石碳；任何以上示例可包括氧和氫元素(η型摻雜SiCxOyHz ；η型摻雜SiNxOyHz)。層61b可以是電鈍化的、透明并且導電的膜，比電阻小于1000歐姆厘米。示例包括ρ型非晶或多晶碳化硅硼摻雜碳化硅、鋁摻雜碳化硅、鎵摻雜碳化硅；ρ型非晶或多晶硅硼摻雜硅、鋁摻雜硅、鎵摻雜硅；ρ型非晶或多晶金剛石碳硼摻雜金剛石碳、鋁摻雜金剛石碳。任何以上示例可包括氧和氫元素(ρ型摻雜SiCxOyHz ；ρ型摻雜SiNxOyHz)。層65可以是η型或ρ型晶體硅晶片；厚度在w < 300 μ m的范圍內(nèi)，η型晶片的基極電阻率是大于0. 5歐姆厘米且小于20歐姆厘米，對于ρ型晶片，則是大于0. 1歐姆厘米且小于100歐姆厘米。層66可以是電鈍化的界面層，厚度小于10納米；沒有導電要求，因為厚度較??； 由于厚度較小而沒有吸收限制。示例包括氧化硅、氮化硅、本征非晶硅、本征多晶硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化磷、氮化鈦。層67可以是電鈍化的界面層，厚度小于10納米；沒有導電要求，因為厚度較小； 沒有吸收限制，由于厚度較小。例子包括氧化硅、氮化硅、本征非晶硅、本征多晶硅、氧化鋁、 氮化鋁、氮化磷、氮化鈦。
根據(jù)本發(fā)明，介電層62與觸點(例如觸點6 和64b)基本上共面地形成，根據(jù)上面參照例如圖4A-J和5A-E所述的局部剝離原理。本發(fā)明的某些優(yōu)點在干，當使用底層多功能層(其不需要分離鈍化)吋，“光學”層與抗蝕體層的兼容性。通常，介電層(8卩，上述的層42、52、62)也提供電鈍化功能，這需要較高的處理溫度。然而，如果底層(例如，層41、51、61a、61b)是自身導電且鈍化的多功能層，就不需要通過層42、52、62進行單獨的鈍化。因此，材料42、52、62能是純光學的，并且不是顯著鈍化的， 使得能使用較低的處理溫度，并且還提供與這里所述抗蝕體層的較大處理兼容性。本申請涉及共同轉(zhuǎn)讓的、于2009年4月21日在先申請的、名稱為 "Hign-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture"白勺、中 T青號為61/171，194的美國臨時申請；以及共同轉(zhuǎn)讓的于2010年4月21日申請的、名稱為 “High-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture，，的、申甫號為 PCT/US10/31869的國際專利申請。這些申請每個也整體地通過參考結(jié)合于此。本發(fā)明的所有方面可與上述申請的公開內(nèi)容相組合地使用。除了這里所公開的太陽能電池示例之外，本發(fā)明可擴展至具有需要導電觸點的多個層的任何類型集成半導體電路。總之，本發(fā)明的某些方面包括以下內(nèi)容一種在基材上制造金屬柵格圖案的方法，其中在基材中施加的圖案化墨水或抗蝕體膜用作金屬蝕刻的掩模，以及用作隨后沉積的介電體進行剝離的自對準掩模；ー種在基材上形成金屬柵格圖案的方法，包括在基材的表面上沉積金屬膜，在金屬膜的頂部上沉積抗蝕刻體，蝕刻金屬膜，在基材表面的頂部和抗蝕體上沉積介電體，以及移除抗蝕體和上覆的介電體；一種在基材上的表面上的結(jié)構(gòu)，其中金屬柵格圖案由介電體包圍，并且其中在金屬和周圍介電體之間不存在間隙；ー種方法，其中在導電硅基材上的介電體僅暴露至保存有介電體完整性的抗蝕體剝離體，從而最小化在整個基材上穿過介電缺陷的不希望鍍覆；—種在基材上的表面上的結(jié)構(gòu)，其中金屬柵格圖案由介電體包圍，并且其中在金屬和周圍介電體之間不存在間隙，從而導致在介電體和金屬柵格圖案之間產(chǎn)生不可貫穿的密封部；一種結(jié)構(gòu)，其中基材上的介電體和前部柵格金屬之間的不可貫穿密封部阻礙著沾污金屬遷移入基材內(nèi)；和/或—種結(jié)構(gòu)和方法，其中也沾污的高導電性金屬(比如銅)被包括于前部柵格金屬堆疊體中、但是永久地被隔離為不會遷移入底層的硅基材內(nèi)。在以上的任何方面中，基材可以是光電設備；金屬柵格圖案可形成太陽能電池的前部和/或背部觸點電極；金屬柵格圖案可隨后用金屬電鍍，以改進金屬柵格的導電性；介電體可以是光學抗反射層；和/或介電體可以是光學反射層。圖案化的抗蝕體可以在無需隨后圖案掩模暴露和顯影的情況下直寫和原位固化。圖案抗蝕體直寫技術可以是噴墨或絲網(wǎng)印刷。激光可用來在介電中選擇性地開孔，從而便于抗蝕體由抗蝕體移除化學物所進行的侵蝕或破壞。圖案化抗蝕體和上覆的介電體的原位熱處理可用來形成孔、裂紋或其他缺陷，并且從而便于抗蝕體由抗蝕體移除化學物進行侵蝕，例如由適合的抗蝕體溶劑進行侵蝕，可能還與超聲和/或兆聲攪拌相組合。圖案化的抗蝕體可通過暴露至被吸收入圖案化抗蝕體材料內(nèi)的液體而“膨脹”，實現(xiàn)掩模材料的體積和面積的増大，從而起作用來使穿過脆性介電涂層的開ロ斷裂。介電涂層可通過掩模材料的體積膨脹以及隨后掩模材料的剝離，連同介電涂層 (其封裝著掩模材料)一起，以預先限定的圖案被移除。底層基材可以是需要導電連接的任何類型的層，包括多功能層。盡管這里已經(jīng)詳細地描繪和描述了優(yōu)選實施例，但是對于相關領域技術人員而言很顯然，各種變型、増加、替代等能在不脫離本發(fā)明的精神之下做出，并且因此這些視為處于本發(fā)明如所附權利要求所限定的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種將金屬柵格觸點和介電圖案形成到需要導電觸點的太陽能電池層上的方法，其包括在太陽能電池層上形成金屬膜； 在金屬膜上形成抗蝕刻圖案；蝕刻金屬膜，因而使抗蝕刻圖案以及在抗蝕刻圖案之下的金屬柵格觸點圖案保持原樣，同時暴露所述太陽能電池層的其他部分；在抗蝕刻圖案和太陽能電池層的暴露部分上形成介電層；以及移除抗蝕刻圖案和位于抗蝕刻圖案上的介電體，從而在需要導電觸點的太陽能電池層上留下基本上共面的金屬柵格觸點和介電圖案。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中金屬柵格觸點圖案形成了太陽能電池的前部和/背部觸點電極。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其中介電層是太陽能電池的光學抗反射層或光學反射層。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其中需要導電觸點的太陽能電池層是提供其自身鈍化的多功能層，以使得在介電層中基本上不需要鈍化。
5.根據(jù)權利要求1的方法，還包括 直寫和原位固化所述抗蝕刻圖案。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中所述直寫包括噴墨或絲網(wǎng)印刷。
7.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述移除步驟包括使用激光以在介電層中選擇性地開孔，從而便于抗蝕刻圖案的所述移除。
8.根據(jù)權利要求1的方法，還包括使用抗蝕刻圖案和介電層的原位熱處理，以形成孔、 裂紋和/或其他缺陷，從而便于抗蝕刻圖案的所述移除。
9.根據(jù)權利要求1的方法，其中抗蝕刻圖案通過暴露至被吸收入抗蝕刻圖案材料內(nèi)的液體而膨脹，從而實現(xiàn)圖案材料的體積和面積的增大，從而起作用來使穿過介電層的開口斷裂，以便于抗蝕刻圖案的所述移除。
10.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述移除步驟包括抗蝕刻圖案材料的體積膨脹以及包括隨后掩模材料連同介電層一起剝離。
11.一種將金屬柵格觸點和介電圖案形成到需要導電觸點的一個層上的方法，其包括在需要導電觸點的所述層上形成抗蝕刻圖案，同時暴露導電觸點的所述層的其他部分；在抗蝕刻圖案和需要導電觸點的所述層的暴露部分上形成介電層； 移除抗蝕刻圖案以及在抗蝕刻圖案上的介電體，從而在需要導電觸點的所述層上留下基本上共面的介電圖案，并且使得共面間隙對應于抗蝕刻圖案；以及用金屬填充所述間隙，從而在需要導電觸點的所述層上留下金屬柵格觸點和介電圖案。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其中金屬柵格觸點圖案形成太陽能電池的前部和/背部觸點電極。
13.根據(jù)權利要求12的方法，其中介電層是太陽能電池的光學抗反射層或光學反射層。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中需要導電觸點的所述層是提供其自身鈍化的多功能層，以使得在介電層中基本上不需要鈍化。
15.根據(jù)權利要求11的方法，還包括直寫和原位固化所述抗蝕刻圖案。
16.根據(jù)權利要求15的方法，其中所述直寫包括噴墨或絲網(wǎng)印刷。
17.一種將金屬柵格觸點和介電圖案形成到需要導電觸點的太陽能電池層上的方法， 其中所施加的抗蝕體圖案用作金屬蝕刻的掩模以及用作對隨后沉積的介電體進行剝離的自對準掩模，所述方法包括在太陽能電池層上沉積金屬膜，在金屬膜上沉積抗蝕體圖案， 根據(jù)抗蝕體圖案來蝕刻金屬膜，在太陽能電池層的頂部和抗蝕體上沉積介電體，以及移除所述抗蝕體和在抗蝕體上覆的介電體，因而在需要導電觸點的太陽能電池層上留下基本上共面的金屬柵格觸點和介電圖案。
18.—種太陽能電池，其是根據(jù)權利要求17的方法所形成的太陽能電池。
19.一種太陽能電池，其是根據(jù)權利要求11的方法所形成的太陽能電池。
20.一種太陽能電池，其是根據(jù)權利要求1的方法所形成的太陽能電池。
全文摘要
一種光電設備中的需要導電觸點的層上的金屬柵格觸點和介電圖案。本發(fā)明在一個方面包括，形成金屬膜；通過使用例如噴墨或絲網(wǎng)印刷而例如直寫和原位固化抗蝕刻體，在金屬膜上形成抗蝕刻體；蝕刻金屬膜，在不觸動抗蝕刻圖案的情況下，蝕刻金屬膜，從而留下抗蝕刻圖案和金屬柵格觸點圖案；在抗蝕刻圖案上形成介電層；以及移除抗蝕刻圖案和抗蝕刻圖案上的介電，留下基本上共面的金屬柵格觸點和介電圖案。金屬柵格觸點圖案可以形成太陽能電池的前部和/背部觸點電極；并且介電層可以是太陽能電池的光學抗反射層或光學反射層。需要導電觸點的層可以是提供其自身鈍化的多功能層，以使得介電層中基本上不需要鈍化。
文檔編號H01L31/18GK102576767SQ201180002971
公開日2012年7月11日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權日2010年9月3日
發(fā)明者A·特納, D·克拉夫茨, D·德賽斯特, O·舒爾茨-韋特曼 申請人:泰特拉桑有限公司