氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法及利用其的太陽能電池的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以濕式蝕刻方法在氧化鋅薄膜上形成納米單位的凹凸結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，包括：準(zhǔn)備基板的步驟；形成具有納米范圍的高度與寬度的納米結(jié)構(gòu)的步驟；在形成有所述納米結(jié)構(gòu)的基板上形成氧化鋅薄膜的步驟；以及對所述氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻的步驟；在所述進(jìn)行濕式蝕刻的步驟中，位于所述納米結(jié)構(gòu)上、物理致密性相對較低的氧化鋅先被蝕刻，在所述納米結(jié)構(gòu)的周邊，借助于蝕刻而形成凹凸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有不僅能夠在凹凸結(jié)構(gòu)上均一地形成薄膜，而且電解質(zhì)或有機(jī)物能夠在凹凸結(jié)構(gòu)之間均一地浸透的效果。另外，本發(fā)明不僅能夠調(diào)節(jié)凹凸結(jié)構(gòu)的縱橫比，而且凹凸結(jié)構(gòu)整體上連接，因而不發(fā)生因過度的縱橫比差異造成阻抗增加的問題。
【專利說明】氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法及利用其的太陽能電池的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及形成氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的方法，更詳細(xì)而言，涉及以濕式蝕刻的方法在氧化鋅薄膜上形成納米單位的凹凸結(jié)構(gòu)的方法和利用其制造太陽能電池的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋅(ZnO)作為具有六方晶系結(jié)構(gòu)的纖鋅礦(wurzite)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，是在常溫下具有3.32eV寬能帶隙的直接躍遷型半導(dǎo)體物質(zhì)，根據(jù)摻雜物質(zhì)，能夠體現(xiàn)得具有對半導(dǎo)體、壓電體、鐵電體、鐵磁體、導(dǎo)體及可見光線等的透明體等特征。
[0003]另外，氧化鋅薄膜具有能夠使得在多種種類的基板上生長的優(yōu)點(diǎn)。因此，通過在氧化鋅薄膜上附著硅等半導(dǎo)體膜、諸如鉬的金屬膜、ΙΤ0等透過性傳導(dǎo)膜，還能夠制成多種元件。
[0004]作為電子元件使用的氧化鋅一般使用薄膜形態(tài)，但最近，具有納米結(jié)構(gòu)的納米棒及納米線的使用正在增加。氧化鋅作為極性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，針對(0002)面，表面以鋅或氧中的一種物質(zhì)結(jié)束，因此，各(0002)面的表面應(yīng)力能量不同，借助于這種結(jié)晶學(xué)特性，c軸的生長率比其它軸大，所以，能夠利用其使納米棒或納米線形態(tài)的納米結(jié)構(gòu)體生長。
[0005]把這種氧化鋅納米結(jié)構(gòu)體應(yīng)用于太陽能電池的研究正在活躍地進(jìn)行。這是因?yàn)?，如果利用氧化鋅納米結(jié)構(gòu)體，則能夠極大地增加太陽能電池小室的表面積，同時(shí)能夠通過光吸收減小生成的電子及空穴的移動(dòng)距離，防止復(fù)合，提高效率。
[0006]制造應(yīng)用于太陽能電池的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)體的代表性方法是，首先在基板上把Au或Au-Zn合金的納米點(diǎn)(dot)形成為氧化鋅納米線的種子，在其上應(yīng)用VLS (vapor-liquid-solid)生長法或 VS (vapor-solid)生長法，使氧化鋅生長。
[0007]這種以往的納米結(jié)構(gòu)體形成方法，存在無法調(diào)節(jié)納米結(jié)構(gòu)體的粗細(xì)，在種子層形成步驟中使用昂貴的Au的問題。
[0008]氧化鋅納米線由于縱橫比大，難以在氧化鋅納米線的表面均一地沉積薄膜，同時(shí)強(qiáng)度弱，難以制造成諸如太陽能電池的元件。
[0009]另外，各納米線由于厚度薄、阻抗大，因而在太陽能電池中生成的空穴及電子難以順暢移動(dòng)，同時(shí)，為了形成納米線，摻雜物質(zhì)限定，難以細(xì)微調(diào)整含量，無法通過摻雜來提高導(dǎo)電率。
[0010]而且，由于無法調(diào)節(jié)氧化鋅納米線的生長方向，在納米線未均一地豎直生長的情況下，難以制造成諸如太陽能電池的元件。特別是染料敏化太陽能電池或有機(jī)太陽能電池，需在氧化鋅納米線之間浸透電解質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)，但在納米線未均一地豎直生長的情況下，發(fā)生電解質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)無法均一地浸透于納米線之間的問題。
[0011]作為把氧化鋅的納米線結(jié)構(gòu)應(yīng)用于薄膜硅太陽能電池的技術(shù)，有大韓民國注冊專利10-1040956號。該專利涉及不使用諸如Au的昂貴的種子,在混合硝酸鋅水合物(zincnitrate hydrate)和環(huán)六亞甲基四胺(HMT;hexamethylenetetramine)的水溶液中生長的氧化鋅納米線上制造薄膜硅太陽能電池的方法。
[0012]這種以往技術(shù)在不使用昂貴的種子這點(diǎn)上有所改善，但基于縱橫比的浸透性與阻抗的問題未能解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明正是為了解決前述以往技術(shù)的問題而提出的，其目的在于提供一種以濕式蝕刻方法在氧化鋅上形成納米單位的凹凸結(jié)構(gòu)的方法。
[0014]為達(dá)成所述目的，本發(fā)明的在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)的方法的特征在于，包括:準(zhǔn)備基板的步驟；形成具有納米范圍的高度與寬度的納米結(jié)構(gòu)的步驟；在形成有所述納米結(jié)構(gòu)的基板上形成氧化鋅薄膜的步驟；以及對所述氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻的步驟；在所述進(jìn)行濕式蝕刻的步驟中，位于所述納米結(jié)構(gòu)上、物理致密性相對較低的氧化鋅先被蝕刻，在所述納米結(jié)構(gòu)的周邊，借助于蝕刻而形成凹凸結(jié)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明的發(fā)明人利用如對氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻，則在結(jié)構(gòu)上薄弱的部分先被蝕刻的特性，研究制造氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的方法，結(jié)果發(fā)明了一種在形成氧化鋅薄膜之前，在基板上以其它物質(zhì)形成納米范圍的納米結(jié)構(gòu)，在氧化鋅薄膜中有意地形成物理致密度降低的部分后，執(zhí)行濕式蝕刻的方法。
[0016]能夠調(diào)節(jié)納米結(jié)構(gòu)的大小及間隔和氧化鋅薄膜的厚度，調(diào)節(jié)氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的大小，能夠形成納米單位的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)。
[0017]此時(shí)，形成納米結(jié)構(gòu)的步驟，可以借助基于光刻法的圖案化或物理氣相沉積法或基于化學(xué)氣相沉積法的沉積來執(zhí)行。光刻法能夠形成具有多種形狀和大小的納米結(jié)構(gòu)，物理氣相沉積法和化學(xué)氣相沉積法能夠在短時(shí)間內(nèi)形成納米結(jié)構(gòu)。
[0018]而且，形成氧化鋅薄膜的步驟，可以以物理氣相沉積法或化學(xué)氣相沉積法執(zhí)行。形成氧化鋅薄膜的方法不特別限定。
[0019]另一方面，在對氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻的步驟之后，還可以包括蝕刻氧化鋅薄膜、去除露出于外部的納米結(jié)構(gòu)的步驟。
[0020]另外，在形成納米結(jié)構(gòu)的步驟之前，還可以包括在基板上形成傳導(dǎo)層或形成粘著層的步驟。傳導(dǎo)層可以應(yīng)用于電極的用途，粘著層完善納米結(jié)構(gòu)及氧化鋅薄膜與基板之間的粘合力。
[0021]本發(fā)明的薄膜太陽能電池的制造方法包括:以前面記載的方法在基板上形成氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的步驟；在所述氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)上形成多層的薄膜半導(dǎo)體層的步驟；以及在所述多層的薄膜半導(dǎo)體層上形成電極的步驟。
[0022]本發(fā)明的染料敏化太陽能電池的制造方法包括:以前面記載的方法在基板上形成氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的步驟；形成吸附于所述氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)、接受太陽光照射、把激勵(lì)的電子傳遞給半導(dǎo)體電極的染料層的步驟；以及形成與所述半導(dǎo)體電極相對的對電極的步驟。
[0023]本發(fā)明的有機(jī)太陽能電池的制造方法包括:以前面記載的方法在基板上形成氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的步驟；在所述氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)上形成有機(jī)光活性層的步驟；以及在所述有機(jī)光活性層上形成電極的步驟。
[0024]如上構(gòu)成的本發(fā)明通過以濕式蝕刻方法在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)，從而能夠調(diào)節(jié)凹凸結(jié)構(gòu)的間隔，因此具有不僅能夠在凹凸結(jié)構(gòu)上均一地形成薄膜，而且電解質(zhì)或有機(jī)物能夠在凹凸結(jié)構(gòu)之間均一地浸透的效果。
[0025]另外，本發(fā)明通過以濕式蝕刻方法在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)，從而不僅能夠調(diào)節(jié)凹凸結(jié)構(gòu)的縱橫比，而且凹凸結(jié)構(gòu)整體上連接，因而不發(fā)生因過度的縱橫比差異造成阻抗增加的問題。
[0026]如果根據(jù)本發(fā)明的制造方法制造薄膜太陽能電池，則不僅使光吸收面積極大地增力口，而且，通過減小生成的電子與空穴的移動(dòng)距離，防止復(fù)合，從而能夠提高太陽能電池的效率。
[0027]而且，如果根據(jù)本發(fā)明的制造方法制造染料敏化太陽能電池和有機(jī)太陽能電池，則染料層和有機(jī)層的面積增加，太陽能電池的效率提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是顯示本發(fā)明實(shí)施例的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法的模式圖。
[0029]圖2是拍攝根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的試片的表面的顯微鏡照片。
[0030]圖3是顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法的模式圖。
[0031]圖4是顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法的模式圖。
[0032]圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的薄膜型太陽能電池制造方法制造的薄膜型太陽能電池的結(jié)構(gòu)的模式圖。
[0033]圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的染料敏化太陽能電池或有機(jī)太陽能電池制造方法制造的染料敏化太陽能電池或有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)的模式圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0035]圖1是顯示本發(fā)明實(shí)施例的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法的模式圖。
[0036]本實(shí)施例的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)制造方法大致由在基板的表面形成具有納米單位的高度與寬度的納米結(jié)構(gòu)的步驟(圖1(b))、在形成有納米結(jié)構(gòu)的基板上形成氧化鋅薄膜的步驟(圖1(c))以及對氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻而形成凹凸結(jié)構(gòu)的步驟(圖1(d))構(gòu)成。
[0037]首先，準(zhǔn)備基板(10)，為在其表面形成納米結(jié)構(gòu)而清洗表面。
[0038]基板的種類不特別限定，可以使用玻璃、金屬、塑料及陶瓷等多樣的材質(zhì)，透明或不透明的基板及堅(jiān)硬的硬性基板或柔性(flexible)基板均可使用。
[0039]特別是可以使用光透過性出色的玻璃材質(zhì)的基板(10)，以丙酮和異丙醇及蒸餾水等清洗其表面。
[0040]在基板(10)的表面形成納米結(jié)構(gòu)(20)的方法，只要是在基板表面沉積納米單位的結(jié)構(gòu)的方法，不特別限定，均可使用。具體而言，可以使用通過光刻法形成圖案或基于物理氣相沉積法(physical vapor deposit1n)或化學(xué)氣相沉積法(chemical vapordeposit1n)的粒子沉積。
[0041]光刻法是使作為性質(zhì)因光而變化的物質(zhì)的光刻膠在光線下曝光，在基板的表面使阻光物質(zhì)殘留成所需形狀的方法，具有能夠以多種形狀和大小形成圖案的優(yōu)點(diǎn)。在曝光步驟中使用的掩模，可以在貼緊型、接近型及投射型方式中選擇，納米結(jié)構(gòu)的大小和間隔由在掩模上形成的圖案決定。因此，可以有選擇地形成整體均一的圖案的納米結(jié)構(gòu)或部分均一的圖案的納米結(jié)構(gòu)，納米結(jié)構(gòu)的形狀也可以多樣的構(gòu)成。
[0042]物理氣相沉積法與化學(xué)氣相沉積法，是使原料物質(zhì)以氣體狀態(tài)移動(dòng)到基板表面進(jìn)行沉積的方法，其差異在于，物理氣相沉積法在沉積步驟中，只發(fā)生氣體變成固體的物理狀態(tài)變化，相反，化學(xué)氣相沉積法在沉積步驟中，原料物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在物理氣相沉積法中，有派鍍(Sputtering)、電子束沉積法(E-beam evaporat1n)、熱沉積法(Thermalevaporat1n)、激光分子束沉積法(L-MBE, Laser Molecular Beam Epitaxy)、脈沖激光沉積法(PLD, Pulsed Laser Deposit1n)等，在化學(xué)氣相沉積法中，有 MOCVD (Metal-OrganicChemical Vapor Deposit1n,金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積)、HVPE (Hydride Vapor PhaseEpitaxy,氫化物化學(xué)氣相淀積)等。
[0043]這種氣相沉積法在真空狀態(tài)下使原料物質(zhì)加熱蒸發(fā)后，在基板表面凝結(jié)進(jìn)行沉積，在沉積初期，可以把在基板表面形成的團(tuán)簇(cluster)用作納米結(jié)構(gòu)。具體而言，在以lnm/sec的沉積速度沉積Ag的同時(shí),如果調(diào)節(jié)沉積,則能夠形成具有數(shù)nm?數(shù)μ m的高度與寬度的Ag團(tuán)簇。此時(shí)，使用圖案化的掩模，可以形成整體上或部分地排列的Ag團(tuán)簇，以此能夠調(diào)節(jié)納米結(jié)構(gòu)的大小和間隔。相反，在不使用掩模的情況下，也可以在隨機(jī)的位置形成Ag團(tuán)簇，此時(shí)，無法排列納米結(jié)構(gòu)的位置，但形成納米結(jié)構(gòu)的速度快，因此，根據(jù)氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的應(yīng)用目的，可以有選擇地應(yīng)用。
[0044]然后，在形成有納米結(jié)構(gòu)(20)的玻璃基板(10)上沉積氧化鋅薄膜(30)。
[0045]沉積氧化鋅薄膜(30)的方法不特別限制。射頻磁控濺鍍、直流磁控濺鍍、熱蒸發(fā)法、電子束蒸發(fā)法等物理沉積法和LPCVD、噴霧熱解(spray pyrolysis)等化學(xué)沉積法均可應(yīng)用。
[0046]而且，在氧化鋅薄膜(30)中，為了提高物理特性，可以添加多樣的不純物。此時(shí)，已知可添加的不純物代表性的有Al、Ga、B、Μη、Co、Fe等。
[0047]此時(shí)，氧化鋅薄膜(30)的致密度因在下側(cè)局部形成的納米結(jié)構(gòu)(10)而發(fā)生部分的差異，位于納米結(jié)構(gòu)(10)上的氧化鋅薄膜(30)的物理致密度相對較低。
[0048]最后，對氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻，形成氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)。根據(jù)本實(shí)施例，如果實(shí)施濕式蝕刻，則在納米結(jié)構(gòu)(20)的上側(cè)形成、致密度下降的氧化鋅薄膜分部先被蝕亥IJ，借助于這種各向異性蝕刻而最終形成凹凸結(jié)構(gòu)(35)。
[0049]用于濕式蝕刻的蝕刻溶液可以使用諸如0.1?10%的HC1或H2C204的酸性溶液，蝕刻時(shí)間應(yīng)根據(jù)濃度而可變地調(diào)節(jié)，但在工序的特性上，時(shí)間短。
[0050]而且，可以添加去除借助于以濕式蝕刻形成的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)而露出于外部的納米結(jié)構(gòu)(20)的步驟(圖1 (e))。
[0051]根據(jù)納米結(jié)構(gòu)(20)的材質(zhì)，應(yīng)選擇對氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)影響小的方法，可以利用等離子體進(jìn)行去除。在借助于光刻法形成納米結(jié)構(gòu)的情況下，可以利用光刻膠去除劑進(jìn)行去除。
[0052]圖2是拍攝根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的試片的表面的顯微鏡照片。圖2(a)拍攝了與圖1(c)相應(yīng)的氧化鋅薄膜(30)的表面，圖2(b)針對相同的位置，拍攝了與圖1(d)相應(yīng)的經(jīng)濕式蝕刻后形成的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)。
[0053]圖示的試片借助于光刻法形成了納米結(jié)構(gòu)，光刻法以如下步驟進(jìn)行。
[0054]在玻璃基板(10)的表面，利用旋轉(zhuǎn)涂布裝置涂布作為陰性(negative)光刻膠的AZ5214，以5500rpm的速度涂布30秒時(shí)間，以90°C的溫度進(jìn)行軟烘。
[0055]而且，利用10W的365nm紫外線光源，通過掩模曝光3秒時(shí)間。此時(shí)，掩?？梢栽谫N緊型、接近型及投射型方式中選擇，在本試片中，形成了點(diǎn)形態(tài)的納米結(jié)構(gòu)。
[0056]然后，在115°C下烘焙90秒時(shí)間后，利用相同的光源，實(shí)施6秒時(shí)間的全面曝光工序。然后，利用AZ327顯像液實(shí)施40秒時(shí)間的現(xiàn)象工序，最后，在120°C下進(jìn)行3分種時(shí)間的硬烘，在玻璃基板(10)上進(jìn)行具有500nm厚度和3μπι寬度的納米結(jié)構(gòu)(20)圖案化。
[0057]氧化鋅薄膜(30)通過射頻磁控濺鍍工序，把鋁摻雜的ZnO: A1膜沉積成1 μ m的厚度。利用鋁摻雜的ZnO靶(1.5wt%Al203)作為靶材，以1.5mTorr的沉積壓力和1.5ff/cm2的沉積功率密度進(jìn)行沉積，沉積時(shí)基板的溫度保持200°C。
[0058]而且，濕式蝕刻工序以稀鹽酸(0.5%HC1)溶液進(jìn)行60秒時(shí)間。
[0059]首先，在以磁控濺鍍形成氧化鋅薄膜(30)的情況下，如圖2 (a)所示，500nm厚度的納米結(jié)構(gòu)(20)位于下部，但在lym厚度的氧化鋅薄膜(30)的表面，看不到可見的缺陷。
[0060]但是，如圖2(b)所示，可以確認(rèn)，在進(jìn)行濕式蝕刻的情況下，發(fā)生了分為蝕刻區(qū)域I與蝕刻區(qū)域II的蝕刻程度的差異，由于不可見的程度的細(xì)微的致密度差異，在蝕刻程度上產(chǎn)生較大差異。
[0061]可以確認(rèn)，標(biāo)識為蝕刻區(qū)域I的部分，由于在下部形成的納米結(jié)構(gòu)(20)，氧化鋅薄膜的致密度相對較低，因此，濕式蝕刻進(jìn)行得非?？?，蝕刻進(jìn)行至位于基板(10)的表面與其中間的納米結(jié)構(gòu)(20)可見的程度；標(biāo)識為蝕刻區(qū)域II的部分，是未在下部形成納米結(jié)構(gòu)的部分，由于細(xì)微的致密度差異，只形成表面紋理程度的凹凸。
[0062]特別是蝕刻區(qū)域I，以點(diǎn)形狀的納米結(jié)構(gòu)(20)為中心，顯示出圓形形態(tài)的均一的蝕刻區(qū)域，因而能夠調(diào)節(jié)蝕刻區(qū)域的位置。另外，蝕刻的面傾斜，蝕刻區(qū)域顯示出圓錐臺形狀，因此，其上能夠沉積均一的薄膜，電解質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)能夠容易地浸透凹凸結(jié)構(gòu)(35)之間。
[0063]進(jìn)而，氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)除蝕刻至基板表面的區(qū)域外，整體上連接在一起，因而與單獨(dú)構(gòu)成的納米線相比，阻抗高，其自身能夠發(fā)揮電極的作用。
[0064]圖3是顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法的模式圖。本實(shí)施例的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)物制造方法，大致由在基板的表面形成傳導(dǎo)層的步驟(圖3(b))、在傳導(dǎo)層上形成納米結(jié)構(gòu)(20)的步驟(圖3(c))、在形成有納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)層上形成氧化鋅薄膜的步驟(圖3(d))以及對氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻而形成凹凸結(jié)構(gòu)步驟(圖3(e))構(gòu)成。本實(shí)施例與前述實(shí)施例相比，還包括在基板上形成傳導(dǎo)層(40)的步驟。
[0065]傳導(dǎo)層(40)可以由導(dǎo)電率優(yōu)秀的諸如Ag或A1的金屬材質(zhì)或諸如ΙΤ0的透明傳導(dǎo)膜材質(zhì)形成。這種傳導(dǎo)層(30)在濕式蝕刻步驟中不被蝕刻，而是保留，與氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)電氣連接，從而可以用作電極。
[0066]形成傳導(dǎo)層(30)的之外的工序與上述的實(shí)施例相同，因而省略詳細(xì)說明。
[0067]圖4是顯示本發(fā)明又一實(shí)施例的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法的模式圖。本實(shí)施例的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)物制造方法，大致包括在基板的表面形成粘著層的步驟(圖4(b))、在粘著層上形成納米結(jié)構(gòu)的步驟(圖4(c))、在形成有納米結(jié)構(gòu)的粘著層上形成氧化鋅薄膜的步驟(圖4(d))以及對氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻而形成凹凸結(jié)構(gòu)的步驟(圖4(e))構(gòu)成。本實(shí)施例與前述實(shí)施例相比，還包括在基板上形成粘著層(50)的步驟。
[0068]粘著層(50)為確保納米結(jié)構(gòu)(20)或氧化鋅薄膜(30)的粘合力而追加，可以由Cr> N1、N1-Cr等材質(zhì)構(gòu)成。
[0069]形成粘著層(50)的之外的工序與上述的實(shí)施例相同，因而省略詳細(xì)說明。
[0070]圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的薄膜型太陽能電池制造方法制造的薄膜型太陽能電池的結(jié)構(gòu)的模式圖。
[0071]本實(shí)施例的制造薄膜型太陽能電池的步驟是，首先形成氧化鋅納米結(jié)構(gòu)(35)，在其上形成多層的薄膜硅層￠0)后，形成電極(70)。
[0072]氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)是圖1中說明的基本的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)形成方法可以調(diào)節(jié)凹凸結(jié)構(gòu)(35)的間隔，薄膜太陽能電池需在凹凸結(jié)構(gòu)之間形成多層的薄膜，因而寬寬地形成間隔。
[0073]薄膜娃層(60)由3個(gè)薄膜層(62，64，66)構(gòu)成，針對n_i_p型或p_i_n型薄膜娃太陽能電池。通過本發(fā)明形成的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)包括薄膜硅太陽能電池，可以應(yīng)用于利用薄膜半導(dǎo)體層的所有薄膜太陽能電池。
[0074]如圖所示，根據(jù)本發(fā)明形成的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)寬寬地形成間隔，從而能夠均一地形成3層(62, 64, 66)的薄膜娃層(60)。
[0075]電極(70)在n-1-p型或p-1-n型薄膜硅層(60)形成，借助于電位差而使電氣流動(dòng)。在本實(shí)施例中，圖示是的在整體面上形成電極的情形，但根據(jù)情況，可以形成網(wǎng)狀的電極。另外，電極(70)的材質(zhì)可以在諸如Ag或A1的金屬材質(zhì)或諸如ΙΤ0的透明傳導(dǎo)膜材質(zhì)中選擇性地應(yīng)用。
[0076]而且，如圖5所示的薄膜硅太陽能電池，針對把氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)用作電極的情形進(jìn)行了圖示，為提高電極的效率，可以形成圖3所示結(jié)構(gòu)的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)，把傳導(dǎo)層應(yīng)用為另外的電極。
[0077]進(jìn)而，本實(shí)施例針對結(jié)構(gòu)最單純的薄膜太陽能電池進(jìn)行了說明，但可以追加應(yīng)用用于提高太陽能電池效率的多種技術(shù)，這是所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員不言而喻的。
[0078]圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的染料敏化太陽能電池或有機(jī)太陽能電池制造方法制造的染料敏化太陽能電池或有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)的模式圖。
[0079]本實(shí)施例的制造染料敏化或有機(jī)太陽能電池的步驟是，首先形成氧化鋅納米結(jié)構(gòu)
(35)，在其之間填充染料層或有機(jī)物層(80)后形成電極(70)。
[0080]氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)是在圖1中說明的基本的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)形成方法可以調(diào)節(jié)凹凸結(jié)構(gòu)(35)的間隔，染料敏化或有機(jī)太陽能電池與在凹凸結(jié)構(gòu)之間填充的染料層或有機(jī)物層(80)接觸的面積越大越好，因而窄窄地形成凹凸結(jié)構(gòu)之間的間隔。
[0081]染料層或有機(jī)物層(80)并非特別地限定于種類，可以應(yīng)用所有種類的物質(zhì)。
[0082]電極(70)接觸染料層或有機(jī)物層(80)，借助于電位差而使電氣流動(dòng)。電極(70)的材質(zhì)可以在諸如Ag或A1的金屬材質(zhì)或者諸如ΙΤ0的透明傳導(dǎo)膜材質(zhì)中選擇性地應(yīng)用。
[0083]而且，如圖6所示的染料敏化或有機(jī)太陽能電池針對把氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)(35)用作電極的情形進(jìn)行了圖示，為提高電極的效率，可以形成圖3所示結(jié)構(gòu)的氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)，把傳導(dǎo)層用作另外的電極。
[0084]進(jìn)而，本實(shí)施例針對結(jié)構(gòu)最單純的染料敏化太陽能電池及有機(jī)太陽能電池進(jìn)行了說明，但可以追加應(yīng)用用于提高太陽能電池效率的多種技術(shù)，這是所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員不言而喻的。
[0085]以上通過優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，上述實(shí)施例只不過示例性地說明了本發(fā)明的技術(shù)思想，在不超出本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可進(jìn)行多樣的變形，這是所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員能夠理解的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并非根據(jù)特定實(shí)施例，而應(yīng)根據(jù)權(quán)利要求書中記載的事項(xiàng)進(jìn)行解釋，處于與之同等范圍內(nèi)的所有技術(shù)思想也應(yīng)解釋為包括于本發(fā)明的權(quán)利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，包括: 準(zhǔn)備基板的步驟； 形成具有納米范圍的高度與寬度的納米結(jié)構(gòu)的步驟； 在形成有所述納米結(jié)構(gòu)的基板上形成氧化鋅薄膜的步驟；以及 對所述氧化鋅薄膜進(jìn)行濕式蝕刻的步驟； 在所述進(jìn)行濕式蝕刻的步驟中，位于所述納米結(jié)構(gòu)上、物理致密性相對較低的氧化鋅先被蝕刻，在所述納米結(jié)構(gòu)的周邊，借助于蝕刻而形成凹凸結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于， 所述形成納米結(jié)構(gòu)的步驟，通過光刻法執(zhí)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于， 形成所述納米結(jié)構(gòu)的步驟，通過物理氣相沉積法或化學(xué)氣相沉積法執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于， 所述形成氧化鋅薄膜的步驟，以物理沉積法或化學(xué)沉積法執(zhí)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于， 在所述進(jìn)行濕式蝕刻的步驟之后，還包括蝕刻所述氧化鋅薄膜，去除露出于外部的納米結(jié)構(gòu)的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于， 在所述形成納米結(jié)構(gòu)的步驟之前，還包括在所述基板上形成傳導(dǎo)層的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氧化鋅薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于， 在所述形成納米結(jié)構(gòu)的步驟之前，還包括在所述基板上形成粘著層的步驟。
8.一種薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，包括: 以權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中的一種方法，在基板上形成氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的步驟； 在所述氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)上形成多層的薄膜半導(dǎo)體層的步驟；以及 在所述多層的薄膜半導(dǎo)體層上形成電極的步驟。
9.一種染料敏化太陽能電池的制造方法，其特征在于，包括: 以權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中的一種方法，在基板上形成氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)、形成半導(dǎo)體電極的步驟； 形成吸附于所述氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)、接受太陽光照射、被激勵(lì)的電子傳遞給半導(dǎo)體電極的染料層的步驟；以及 形成與所述半導(dǎo)體電極相對的對電極的步驟。
10.一種有機(jī)太陽能電池的制造方法，其特征在于，包括: 以權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中的一種方法，在基板上形成氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)的步驟； 在所述氧化鋅凹凸結(jié)構(gòu)上形成有機(jī)光活性層的步驟；以及 在所述有機(jī)光活性層上形成電極的步驟。
【文檔編號】H01L31/0236GK104254925SQ201280015113
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月6日
【發(fā)明者】趙俊植, 尹慶勛, 安世鎮(zhèn), 郭智惠, 尹載浩, 趙雅拉, 申基植, 安承奎, 魚英柱, 柳鎮(zhèn)洙, 樸相炫, 樸柱炯 申請人:韓國能源技術(shù)研究院