专利名称：低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法
技术领域：
本发明是有关于一种薄膜太阳能电池工艺方法，特别是一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法。
背景技术：
近年来，随着光电与半导体产业的蓬勃发展，工艺设备不断求新求变，许多特殊工艺方法也被应用来满足不同的工艺条件，这样的情形在薄膜太阳能电池工艺中也是层出不穷。然而在薄膜太阳能产业发展的初期，光电与半导体产业几乎已经发展到一成熟阶段，而基于薄膜太阳能电池与晶体管在基本架构上的雷同，许多薄膜太阳能电池工艺方法及设备皆是延续光电与半导体产业而来，却没有仔细确认每一步骤是否皆适合应用在薄膜太阳能电池产业上，或者是否每一步骤在薄膜太阳能电池产业上皆为必要。例如，对光电与半导体产业来说，洁净度决定了产品良率的绝大部分因素，而芯片清洗的目的在使芯片表面的污染物尽可能的降低，使元件获得良好而稳定的特性以及工艺良好的再现性，但对薄膜太阳能电池而言，洁净度是否真的会影响薄膜太阳能电池元件的稳定性及转换效率，此点确实有待商榷，而且在工艺设备的成本上，减少一个工艺步骤可能就减去绝大部分的成本，因此各设备商无不绞尽脑汁试图减少工艺步骤来降低成本，虽然就工艺步骤而言，薄膜太阳能电池产业已经删去了大部分在半导体工艺中必要的步骤，如黄光光刻技术，但仍有部分工艺步骤值得思考是否有需要改进、缩减的空间。
发明内容
为了满足上述需求，本发明遂提供一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，以减少薄膜太阳能电池工艺步骤来降低设备成本。目前业界薄膜太阳能电池工艺流程，主要分成芯片(cell)工艺、电压电流测试及模块(module)工艺，若只考虑芯片(cell)工艺部分，不包含后续电压电流测试及模块(module)工艺，如封装、组装等，主要可分为下列步骤(1)以物理气相沉积工艺(PVD)在预订的玻璃基板上镀上一层透明导电薄膜；接(2)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板在激光切割前送入清洗机台进行第一道清洗；接着(3)将清洗过后的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接着(4)在沉积p-i-n主动层之前，将第一道激光切割后的玻璃基板送入清洗机台进
行第二道清洗；接着(5)利用离子增长型化学气相沉积(PECVD)或物理气相沉积工艺(PVD)设备在玻璃基板上长出一层P-i-n类型排列的主动层；接着(6)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；
接着
(7)以溅镀(sputter)工艺在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极(back contact)；接着(8)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图案。目前业界的薄膜太阳能电池基板的组成，主要如上述步骤所述，分成三道沉积以及三道激光切割，且在第一道激光切割之前与在沉积p-i-n主动层之前皆送入清洗机台进行清洗。本发明的目的在提供一种简化工艺步骤的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法， 在上述工艺流程中删去步骤( 及步骤G)，在薄膜太阳能电池工艺中并不将玻璃基板送入清洗机台作清洗，只进行三道沉积及三道激光切割，其中上述步骤(1)中透明导电薄膜的沉积，通常在薄膜太阳能电池业者采买玻璃基板的同时，便已由玻璃基板供给业者制作完成。因此本发明的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，包含下列芯片(cell)工艺步骤(1)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接(2)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(3)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；
接着(4)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(5)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图案；其中，上述低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法中并不包含清洗玻璃基板的步
马聚ο本发明的目的，复提供一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，由下列芯片 (cell)工艺步骤所组成(1)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接(2)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(3)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；
接着(4)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(5)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图案；其中，上述低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法中并不包含清洗玻璃基板的步
马聚ο本发明的目的，复提供一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，由下列芯片 (cell)工艺步骤所组成(1)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接
(2)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(3)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；
接着(4)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(5)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图
案；接着(6)将第三道激光切割完成后的薄膜太阳能电池芯片，经后续模块工艺后，组装成薄膜太阳能板；其中，上述低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法中并不包含清洗玻璃基板的步
马聚ο本发明的目的，复提供一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，由下列芯片 (cell)工艺步骤所组成(1)在第一道激光切割之前，在玻璃基板上沉积一层透明导电薄膜；接着(2)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接(3)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(4)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；
接着(5)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(6)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图
案；接着(7)将第三道激光切割完成后的薄膜太阳能电池芯片，经后续模块工艺后，组装成薄膜太阳能板；其中，上述低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法中并不包含清洗玻璃基板的步
马聚ο本发明的目的，复提供一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，利用沉积 P-i-n膜时所会应用到的离子增长型化学气相沉积(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition,PECVD)设备，以等离子体蚀刻方式进行清洗，将激光切割工艺前后所造成的尘粒(particle)清除，因此薄膜太阳能电池业者将不需要额外清洗机台，可减去目前业界在工艺设备所需的清洗机台的成本，以符合低成本诉求。因此本发明的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，包含下列芯片(cell)工艺步骤(1)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板在激光切割前送入PECVD设备进行第一道等离子体蚀刻清洗；接着(2)将清洗过后的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接着(3)在沉积p-i-n主动层之前，将第一道激光切割后的玻璃基板送入PECVD设备进行第二道等离子体蚀刻清洗；接着(4)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(5)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；
接着
(6)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(7)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图案；其中上述低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法并不包含等离子体蚀刻清洗以外的清洗步骤。根据本发明所提供的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，可删减目前业界在工艺设备所需的清洗机台的成本，且在工艺时间上，减少了这两道清洗步骤也可减少薄膜太阳能电池整体工艺时间，对薄膜太阳能电池业者而言，无疑加速了生产薄膜太阳能电池的效率，也因而增加薄膜太阳能电池业者的竞争力。
图1显示目前的薄膜太阳能电池芯片工艺的流程图；图2显示本发明的薄膜太阳能电池芯片工艺方法的一实施例流程图；图3显示本发明的薄膜太阳能电池芯片工艺方法的另一实施例流程图。主要元件符号说明
10流程图
11 --18步骤
20流程图
21 --25步骤
30流程图
31 --37步骤
具体实施例方式本发明的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法已示于前述发明说明中。为了更突显本发明的特点，首先介绍目前业界所运用的芯片(cell)工艺步骤流程图，如图1所示。图1显示一目前的薄膜太阳能电池芯片(cell)工艺的流程图10，薄膜太阳能电池业者在采买玻璃基板后，如步骤11所述，在玻璃基板上以物理气相沉积工艺(PVD)沉积一层透明导电薄膜，其中步骤11亦有可能在薄膜太阳能电池业者采买的同时便由玻璃基板业者制作完成，而不需薄膜太阳能电池业者自行沉积，接着如步骤12，将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板送入清洗机台，以清洗药水在第一道激光切割前先进行第一道清洗步骤，接着如步骤13，将清洗过后的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案，接着如步骤14，在第一道激光切割后，将激光切割所造成的尘粒(particle)，利用第二道清洗步骤，将玻璃基板送入清洗机台以去离子水去除，接着如步骤15，以离子增长型化学气相沉积 (PECVD)或物理气相沉积(PVD)工艺在电极面上长出一层p-i-n类型排列的主动层，其中该p-i-n主动层对薄膜太阳能电池的发光效率影响甚巨，是故承袭光电及半导体产业的观念而来，需要在沉积P-i-n主动层前进行清洗，接着如步骤16，将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案，接着如步骤17，以如溅镀(sputter)的工艺方式在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极，接着如步骤18，将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图案。薄膜太阳能电池业者在上述薄膜太阳能电池芯片(cell)工艺完成后，便会进行后续电压电流测试及模块(module)工艺，将薄膜太阳能电池芯片(cell)压合、封装、组装成薄膜太阳能板，以利实际应用来将太阳能转换为电能。然而，在上述步骤12及步骤14中所进行的清洗动作，皆是承袭光电及半导体产业的观念及经验而来，但就元件尺寸而言，薄膜太阳能电池板并不如光电或半导体产业一样， 为了满足使用者的需求，因而线宽越做越小，须由许多极小尺寸的元件，如晶体管所组成， 如此一来，尘粒(particle)势必对元件效率影响甚巨。反观，若考虑到元件尺寸，对薄膜太阳能电池而言，激光切割所造成的尘粒(particle)极有可能只会影响到元件边缘，占整个元件的比例甚小，是故如上述步骤12及步骤14的清洗步骤是否能够达到其预期的功效确实有待商榷，且目前并无对于如上述的清洗步骤能大幅改善薄膜太阳能电池发光效率的实际数据证明，因此本发明提供一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，可降低薄膜太阳能电池工艺设备成本，以满足薄膜太阳能电池业者低成本的诉求。请参考图2，显示本发明的薄膜太阳能电池芯片工艺方法的一种实施例流程图 20。如前所述，薄膜太阳能电池的透明导电薄膜在业者采买玻璃基板的同时，便可能已经由玻璃基板业者制作完成，而不需薄膜太阳能电池业者自行沉积，因此便如步骤21所述，在已沉积透明导电薄膜的玻璃基板上进行第一道激光切割，以定义电极图案，接着如步骤22， 在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层，接着如步骤23，将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案，接着如步骤M，在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极，接着如步骤25，将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图案。在本发明的此一实施例中，并不将薄膜太阳能电池芯片 (cell)送入清洗机台进行任何清洗，因此薄膜太阳能电池业者在工艺设备上便不需要清洗机台，可减少不少成本。而薄膜太阳能电池业者在上述薄膜太阳能电池芯片(cell)工艺完成后，便会进行后续电压电流测试及模块(module)工艺，将薄膜太阳能电池芯片(cell)压合、封装、组装成薄膜太阳能板，以利实际应用来将太阳能转换为电能。请参考图3，显示本发明另一种实施例的芯片(cell)工艺流程图30。在此一实施例中，延续上述观点，在芯片(cell)工艺过程中并不需要额外的清洗机台，而利用沉积 P-i-n主动层时所需用到的离子增长型化学气相沉积(PECVD)设备，以等离子体蚀刻的清洗方式，在进行第一道激光切割或沉积P-i-n主动层之前先进行等离子体蚀刻清洗，以降低设备成本，达成本发明的低成本诉求。如前所述，薄膜太阳能电池的透明导电薄膜在业者采买玻璃基板的同时，便可能已经由玻璃基板业者制作完成，而不需薄膜太阳能电池业者自行沉积，因此本发明的低成本改良式薄膜太阳能电池清洗流程如图3所示，首先，如步骤 31，将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板在激光切割前送入PECVD设备进行第一道等离子体蚀刻清洗，接着如步骤32，将经过等离子体蚀刻清洗的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案，接着如步骤33，在沉积p-i-n主动层之前，将第一道激光切割后的玻璃基板送入PECVD设备进行第二道等离子体蚀刻清洗，接着如步骤34，在玻璃基板上沉积一层p-i-n 类型排列的主动层，接着如步骤35，将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案，接着如步骤36，在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极，接着如步骤37，将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义上述背部电极图案。其中等离子体蚀刻清洗技术系根据等离子体条件和表面反应的控制来达成最佳化清洗的功效，而薄膜太阳能电池业者在上述薄膜太阳能电池芯片(cell)工艺完成后，便会进行后续电压电流测试及模块(module)工艺，将薄膜太阳能电池芯片(cell)压合、封装、组装成薄膜太阳能板，以利实际应用来将太阳能转换为电能。 在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚的了解，所有利用等离子体蚀刻清洗技术来达成薄膜太阳能电池清洗的目的，在不脱离下述本发明权利要求的范围下可进行各种变化与改变，而本发明亦不受限于说明书的实施例的实施方式。
权利要求
1.一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法包含以下步骤(1)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接着(2)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(3)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；接着(4)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(5)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义所述的背部电极图案； 其中，所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法中并不包含清洗玻璃基板的步骤。
2.如权利要求1所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法进一步包含在第一道激光切割之前，在玻璃基板上沉积一层透明导电薄膜。
3.如权利要求1所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法进一步包含将第三道激光切割完成后的薄膜太阳能电池芯片，经后续模块工艺后，组装成薄膜太阳能板。
4.一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法由以下步骤组成(1)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接着(2)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(3)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；接着(4)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(5)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义所述的背部电极图案； 其中，所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法中并不包含清洗玻璃基板的步骤。
5.一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法由以下步骤组成(1)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接着(2)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(3)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；接着(4)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(5)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义所述的背部电极图案；接着(6)将第三道激光切割完成后的薄膜太阳能电池芯片，经后续模块工艺后，组装成薄膜太阳能板其中，所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法中并不包含清洗玻璃基板的步骤。
6.一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法由以下步骤组成(1)在第一道激光切割之前，在玻璃基板上沉积一层透明导电薄膜；接着 (2)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接着(3)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(4)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；接着(5)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(6)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义所述的背部电极图案；接着(7)将第三道激光切割完成后的薄膜太阳能电池芯片，经后续模块工艺后，组装成薄膜太阳能板；其中，所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法中并不包含清洗玻璃基板的步骤。
7.一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法包含以下步骤(1)将已沉积透明导电薄膜的玻璃基板在激光切割前送入PECVD设备进行第一道等离子体蚀刻清洗；接着(2)将清洗过后的玻璃基板进行第一道激光切割以定义电极图案；接着(3)在沉积p-i-n主动层之前，将第一道激光切割后的玻璃基板送入PECVD设备进行第二道等离子体蚀刻清洗；接着(4)在玻璃基板上沉积一层p-i-n类型排列的主动层；接着(5)将已沉积p-i-n主动层的玻璃基板进行第二道激光切割以定义主动层图案；接着(6)在玻璃基板上形成以铝/银材质为主的背部电极；接着(7)将已沉积背部电极的玻璃基板进行第三道激光切割以定义所述的背部电极图案。
8.如权利要求7所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法进一步包含在第一道激光切割之前，在玻璃基板上沉积一层透明导电薄膜。
9.如权利要求7所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，所述的方法进一步包含将第三道激光切割完成后的薄膜太阳能电池芯片，经后续模块工艺后，组装成薄膜太阳能板。
10.如权利要求7所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，其特征在于，其中所述的低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法并不包含等离子体蚀刻清洗以外的清洗步骤。
全文摘要
本发明公开了一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，在薄膜太阳能电池芯片(cell)工艺步骤中，删减了利用清洗机台清洗玻璃基板的步骤，只有基本三道激光切割与沉积p-i-n主动层及背部电极，可因此减少工艺设备成本与整体工艺时间。本发明复提供一种低成本薄膜太阳能电池芯片工艺方法，一样在不需清洗机台的前提下，利用原本用来沉积p-i-n主动层的离子增长型化学气相沉积(PECVD)设备，以等离子体蚀刻的方式清洗玻璃基板，同样可达到降低成本的功效。
文档编号H01L31/18GK102263155SQ20101018880
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者张一熙 申请人:亚洲太阳科技有限公司