專利名稱：一種硅薄膜光電池的電極圖案及蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅薄膜光電池圖案的蝕刻技術(shù)，確切的說是生產(chǎn)非晶硅太 陽能電池，鋁背電極圖案的蝕刻劑及蝕刻方法。
背景技術(shù)：
目前，硅薄膜太陽能電池生產(chǎn)，尤其是集成式非晶硅太陽能電池生產(chǎn)，鋁 背電極制備， 一般采用掩膜架蒸鋁，形成電池組之間的隔離線，稱為干法，包 括激光、離子束蝕刻等技術(shù)。對(duì)于隔離線較寬或圖案復(fù)雜的異形曲線， 一般采
用濕法，化學(xué)蝕刻技術(shù)。見中國(guó)專利03124018.6公開了 "一種蝕刻劑及蝕刻方 法"通過濕蝕刻對(duì)金屬膜形成的圖案的蝕刻劑，用于生產(chǎn)半導(dǎo)體元件。用于多 層膜上，這種多層膜具有鋁或鋁合金構(gòu)成的由各含至少一種選自氮，氧、硅和 碳元素的鋁鋁合金構(gòu)成的第二層，進(jìn)行蝕刻。中國(guó)專利200410038200.2 "使用 非晶硅碳罩幕蝕刻鋁層的方法"，用無機(jī)非晶硅形成碳罩幕。之后利用碳罩幕并
以等離子體蝕刻鋁層，設(shè)備昂貴，工藝復(fù)雜，成本高。
另外，非晶硅光電池的鋁背電極制備，采用濕蝕刻方法，是將抗蝕油墨絲 印于玻璃基片的鋁膜層上，形成集成背電極圖形后，經(jīng)烘千固化，再送入鋁膜 蝕刻液中，將裸露的鋁膜蝕刻掉。這是先保護(hù)，后腐蝕，即將部分鋁膜用抗蝕 油墨保護(hù)起來，再腐蝕其中未保護(hù)的鋁膜。采用此法來腐蝕鋁膜需要腐蝕槽盛 裝蝕刻液，工藝復(fù)雜,前后需要多道工序，而且大量的用蝕刻液，容易對(duì)環(huán)境和 設(shè)備造成污染，腐蝕液會(huì)滲透到ITO薄膜和硅薄膜層，影響電池電性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的分析，對(duì)硅薄膜太陽能電池(以下可以簡(jiǎn)稱薄膜電池 或光電池)的鋁背電極蝕刻，無論是采用干法還是濕法技術(shù)，均存在一些不足。
尤其用濕蝕刻加工鋁背電極，相對(duì)成本較高，在蝕刻硅薄膜電池的鋁背電極時(shí)， 雖然可以制作復(fù)雜圖案，但在腐蝕鋁膜的過程中，腐蝕液容易滲透到抗蝕油墨
層下面的ITO導(dǎo)電膜，腐蝕導(dǎo)電膜影響電池性能。掩膜架蒸鋁，雖然被常規(guī)生 產(chǎn)硅光電池所普遍采用，但對(duì)于形狀特殊硅光電池，掩膜架不像現(xiàn)有幾條隔離 直線那么簡(jiǎn)單，窗口不僅僅是方的，亦可能是圓的或其它復(fù)雜圖案，這掩膜架 設(shè)計(jì)是難以實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的目的之一，提供一種具有復(fù)雜圖案的硅薄膜電池，鋁背電極對(duì)應(yīng) 前電極，圖案可以是圓形、圓環(huán)、條形、扇形、正N邊形及其它不規(guī)則形狀構(gòu) 成。
另一個(gè)目的，在傳統(tǒng)的干法和濕法兩難的情況下，提供一種介乎于兩者之 間的，用一種蝕刻油墨，涂在鋁膜背電極上，通過一次性操作蝕刻掉鋁膜，完 成鋁背電極圖案的蝕刻。
再一個(gè)目的，提供一種能夠在鋁背電極上印制的蝕刻劑，對(duì)疊層結(jié)構(gòu)的硅 薄膜電池不會(huì)造成污染。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明任務(wù)，按照以下的技術(shù)解決方案 一種硅薄膜光電池的電 極圖案，包括非晶硅、多晶硅，其特征在于鋁背電極4對(duì)應(yīng)前電極2的導(dǎo)電區(qū) 域，是由蝕刻漿料在鋁膜上絲印蝕刻而制成的導(dǎo)電圖案，其中至少包含圓形、 圓環(huán)、條形、扇形、直線在內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)域。
按照以下的技術(shù)解決方案， 一種導(dǎo)電膜蝕刻劑，其特征在于蝕刻劑是一 種在鋁膜電極4上絲印的油墨，按原料的重量配比
硫酸銅 5-15%
三氯化鐵 15-25%
增稠劑 25-35 %
氧化劑 0.2-0.6 %無水乙醇 5-15% 消泡劑 0.1-0.5% 水 40-60 %
所說的增稠劑是淀粉，亦可以是甲基纖維素、羥丙基纖維素、黃原膠中的一種。
氧化劑是過硫酸銨；消泡劑是W-090;水是一種去離子水。
按照以下技術(shù)解決方案， 一種導(dǎo)電膜蝕刻的方法，其特征是
制備蝕刻油墨取3-7份重量的去離子水，1-3份重量的硫酸銅，1-3份 三氯化鐵，0.3 0.8wt。/。過硫酸銨，2 4份的淀粉，攪拌，溫度為60。C，最后 加入w-090(0.1 0.5。/o)和無水乙醇(2 5wt。/o);
制備絲網(wǎng)按照導(dǎo)電圖案設(shè)計(jì)
絲網(wǎng)印制鋁背電極膜將蝕刻油墨漏印在鋁膜表面，直接進(jìn)行腐蝕，得到 相應(yīng)的圖案。絲印后的鋁膜，在室溫條件下，水平放置3 5分鐘，后放入60
10(TC的烘箱中30 60分鐘；清水浸泡去雜質(zhì)，再放入80 10(TC的烘箱中去水。 按照以下技術(shù)解決方案，制備一種常規(guī)的非晶硅太陽能電池，鋁背電極的
制造方法，其特征在于制備絲網(wǎng)多條等距離腐蝕隔離線；
制備油墨取50克去離子水，10克硫酸銅，20克三氯化鐵，0.6克過硫 酸銨，0.5克消泡劑W-090， 30克淀粉，10克無水乙醇
絲網(wǎng)印制鋁背電極膜將蝕刻油墨通過絲網(wǎng)漏印在鋁膜表面上， 水平放置3分鐘，直接進(jìn)行腐蝕，得到相應(yīng)的圖案。
按照以下技術(shù)解決方案，制備一種特殊形狀的非晶硅太陽能電池，鋁背電 極的制造方法，其特征在于制備絲網(wǎng)電池片中間具有一圓形窗口，周邊有多 條腐蝕隔離線；
制備油墨取55克去離子水，8克硫酸銅，22克三氯化鐵，0.6克過硫酸 銨，攪拌后加入35淀粉，10克無水乙醇和0.5克消泡劑W-090;
絲網(wǎng)印制鋁背電極膜將蝕刻油墨通過絲網(wǎng)漏印在鋁膜表面上， 水平放置5分鐘,直接進(jìn)行腐蝕，得到相應(yīng)的圖案。
本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果，主要是可以制造任意外形和工作面的薄膜光電池。 工序簡(jiǎn)化，設(shè)備投資少，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并減少了環(huán)境和設(shè)備污染?？蛇M(jìn)行 大規(guī)?；a(chǎn)，可推廣應(yīng)用于其它領(lǐng)域?qū)︿X膜的加工。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明
圖l、為非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)截面圖。
圖2、為蝕刻后非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)截面圖。
圖3、為蝕刻后單排非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖4、為蝕刻后圓形非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖5、為蝕刻后雙排非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖6、為蝕刻后梯形非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)俯視圖。
見以上圖中，透明導(dǎo)電膜基板l、前電極ITO導(dǎo)電膜2、薄膜電池非晶硅層 3層、背電極鋁膜層4、隔離線5 ，透明視窗6。
本發(fā)明經(jīng)過大量的試驗(yàn)，研究表明，特別適合蝕刻非晶硅太陽能電池。玻 璃板上的ITO導(dǎo)電膜表面經(jīng)化學(xué)氣相沉積得到一層厚度4000A非晶硅，再經(jīng)真 空蒸發(fā)電鍍，在非晶硅上面鍍上一層厚度3000A-4000A金屬鋁膜見圖1。鋁膜 經(jīng)絲印蝕刻，腐蝕出隔離線見圖2，得到所需圖案的產(chǎn)品見圖6。在腐蝕鋁膜的 同時(shí)，不會(huì)破壞下層的非晶硅和ITO導(dǎo)電膜.鋁膜的化學(xué)蝕刻原理是蝕刻油墨中 Cu2+、 Fe3+離子同Al反應(yīng)生成A13+，反應(yīng)式如下 <formula>formula see original document page 7</formula>蝕刻油墨中的原料有硫酸銅、三氯化鐵、淀粉、過硫酸銨、無水乙醇、消
泡劑W-090和去離子水。
本發(fā)明的蝕刻工藝程序，是先將配制好的蝕刻油墨，通過絲網(wǎng)印刷，將蝕刻 油墨漏印在鋁膜表面，再經(jīng)加熱烘干，冷卻后,用清水沖洗，得到最終產(chǎn)品。蝕刻
工藝流程包括蝕刻油墨-絲印-烘干-清洗
鋁膜蝕刻步驟
制備蝕刻油墨；按規(guī)定的圖案要求，制備絲網(wǎng)，圖案可以是任意規(guī)格的窗 口和隔離線；在鋁膜上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，蝕刻油墨漏印在鋁膜上直接進(jìn)行腐蝕， 并得到相應(yīng)的圖案；絲印后的鋁膜室溫水平放置，靜置3 5分鐘，使鋁膜得到 充分的腐蝕，然后放入60 10(TC的烘箱中烘30 60分鐘；鋁膜烘干，冷卻后， 立即用清水沖洗干凈，將鋁膜上的油墨徹底清洗掉；產(chǎn)品放入清水池中，浸泡 40 60分鐘，進(jìn)一步清除腐蝕線上的雜質(zhì)；產(chǎn)品取出，去水，放入80 100°C 的烘箱中烘干10 20分鐘。
實(shí)施方式
例1
圖3是本實(shí)施例示意圖，非晶硅太陽能電池片，形狀是一種普通性、常用 的太陽能電池，有幾條等距離腐蝕隔離線。按照?qǐng)D3的形狀，制備絲網(wǎng)。取50 克去離子水、10克硫酸銅、20克三氯化鐵、0.5克過硫酸銨，依次加入容器中, 攪拌溶解后，再加入30克淀粉，攪拌增稠后加入0.3克消泡劑W-090和10克 無水乙醇，攪拌后制成蝕刻油墨。蝕刻油墨通過絲網(wǎng)印刷，漏印到鋁膜表面上。 水平靜置3分鐘，使蝕刻線上的鋁膜同蝕刻油墨反應(yīng)完全，蝕刻線上無斷點(diǎn)。 放入IO(TC烘箱中烘30分鐘。冷卻后，用清水將鋁膜上油墨及金屬雜質(zhì)沖洗干凈。 放入清水中浸泡40分鐘。取出后去水，在10(TC溫度下烘10分鐘。腐蝕出所需 隔離線，得到圖3形狀的單排非晶硅太陽能電池產(chǎn)品。
例2
圖4，為圓形太陽能電池片，應(yīng)用于有圓形窗口的產(chǎn)品，如鐘表等電子產(chǎn)品。太 陽能電池片的中間有一個(gè)圓形窗口，旁邊有腐蝕隔離線。首先，制備圖4形狀
的絲網(wǎng)。取55克水、8克硫酸銅、22克三氯化鐵，依次加入到容器中，攪拌后， 再加入35克淀粉，攪拌增稠再加入11克無水乙醇和0.5克消泡劑W-090，攪拌 后制成蝕刻油墨。將蝕刻油墨漏印到鋁膜表面上，水平放置5分鐘，鋁膜完全 腐蝕后，放入8(TC烘箱中烘40分鐘。冷卻后，用清水沖洗鋁膜l分鐘，使鋁膜 腐蝕線及腐蝕面上的雜質(zhì)沖洗完全，再放入清水池中浸泡60分鐘，鋁膜腐蝕線 和腐蝕面上的微量金屬雜質(zhì)被徹底清除掉。取出后去水，在8(TC溫度下干燥20 分鐘。冷卻至室溫，得到圓形太陽能電池片產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1、一種硅薄膜光電池的電極圖案，包括非晶硅、多晶硅，其特征在于鋁背電極4對(duì)應(yīng)前電極2的導(dǎo)電區(qū)域，是由蝕刻漿料在鋁膜上絲印蝕刻而制成的導(dǎo)電圖案，其中至少包含圓形、圓環(huán)、條形、扇形、直線在內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)域。
2、 一種導(dǎo)電膜蝕刻劑，其特征在于蝕刻劑是一種在鋁膜電極4上絲印的 油墨，按原料的重量配比硫酸銅5-15%三氯化鐵15-25 %增稠劑25-35 %氧化劑0.2-0.6 %無水乙醇5-15%消泡劑0.1-0.5%水40-60 %
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)電膜蝕刻劑，其特征在于所說的增稠劑是 淀粉，亦可以是甲基纖維素、羥丙基纖維素、黃原膠中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)電膜蝕刻劑，其特征在于所說的氧化劑是 過硫酸銨。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)電膜蝕刻劑，其特征在于所說的消泡劑是 W-090。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)電膜蝕刻劑，其特征在于所說水是一種去 離子水。
7、 一種導(dǎo)電膜蝕刻的方法，其特征是制備蝕刻油墨取3-7份重量的去離子水，l-3份重量的硫酸銅，1-3份 三氯化鐵，0.3 0.8wtQ/。過硫酸銨，2 4份的淀粉，攪拌，溫度為60。C，最后 加入w-090(0.1 0.5%)和無水乙醇(2 5wt%); 制備絲網(wǎng)按照導(dǎo)電圖案設(shè)計(jì)絲網(wǎng)印制鋁背電極膜將蝕刻油墨漏印在鋁膜表面，直接進(jìn)行腐蝕，得到相應(yīng)的圖案。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種導(dǎo)電膜蝕刻的方法，其特征是 絲印后的鋁膜，室溫條件，水平放置3 5分鐘，后放入60 10(TC的烘箱中30 60分鐘；清水浸泡去雜質(zhì)，再放入80 10(TC的烘箱中去水。
9、 一種非晶硅太陽能電池背電極的制造方法，其特征是 制備絲網(wǎng)多條等距離腐蝕隔離線；制備油墨取50克去離子水，IO克硫酸銅，20克三氯化鐵，0.5克消泡劑W-0卯，30克淀粉，IO克無水乙醇絲網(wǎng)印制鋁背電極膜將蝕刻油墨通過絲網(wǎng)漏印在鋁膜表面上， 水平放置3分鐘，直接進(jìn)行腐蝕，得到相應(yīng)的圖案。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種非晶硅太陽能電池背電極的制造方法，其 特征是制備絲網(wǎng)電池片中間具有一圓形窗口，周邊有多條腐蝕隔離線； 制備油墨取55克去離子水，8克硫酸銅，22克三氯化鐵，0.6克過硫酸 銨，攪拌后加入35淀粉，11克10克無水乙醇和0.5克消泡劑W-090, 絲網(wǎng)印制鋁背電極膜將蝕刻油墨通過絲網(wǎng)漏印在鋁膜表面上， 水平放置5分鐘，直接進(jìn)行腐蝕，得到相應(yīng)的圖案。 絲網(wǎng)印制鋁背電極膜將蝕刻油墨通過絲網(wǎng)漏印在鋁膜表面上， 水平放置3分鐘，直接進(jìn)行腐蝕，得到相應(yīng)的圖案。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅薄膜光電池圖案的蝕刻技術(shù)，生產(chǎn)非晶硅太陽能電池，鋁背電極圖案的蝕刻劑及蝕刻方法。目的是提供一種具有復(fù)雜圖案的硅薄膜電池，蝕刻鋁膜的方法和蝕刻劑。油墨經(jīng)絲印蝕刻，在腐蝕鋁膜的同時(shí)，不會(huì)破壞下層的非晶硅和ITO導(dǎo)電膜。蝕刻油墨中的原料按重量比3-7份去離子水，1-3份硫酸銅，1-3份三氯化鐵，0.3～0.8wt％過硫酸銨，2～4份的淀粉，攪拌，溫度為60℃，最后加入w-090(0.1～0.5％)和無水乙醇(2～5wt％)。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK101192627SQ200610156980
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月23日
發(fā)明者周志芳, 毅 李, 熊正根 申請(qǐng)人:毅 李