一種在ito導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法
2023-09-14 03:03:30 2
一種在ito導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法
【專利摘要】一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，首先在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射金屬鉻；將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺；最後，利用皮秒雷射進行後向刻蝕ITO導電薄膜，皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，而且皮秒雷射的焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上，本發明有效縮小薄膜太陽能電池中ITO薄膜表面槽寬，又保證皮秒雷射加工的效率，提升薄膜太陽能電池製造的整體水平。
【專利說明】—種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於微製造【技術領域】，具體涉及一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法。
【背景技術】
[0002]目前，薄膜技術被應用到新型太陽能電池製造領域，成功解決晶體矽太陽能電池的高成本問題。由於在可見光區域內的透光率很高而且又具備很好的導電性，表面有電隔離槽的ITO導電薄膜被廣泛用作薄膜太陽能電池的正表面電極。在薄膜太陽能電池的製作過程中，通常需要織構電隔離槽將整片ITO薄膜切割成若干單元，並且通過結構設計，使得各個單元之間形成串聯結構，實現最佳的電壓和電流配比。電隔離槽結構的尺度大小和精度等級是決定電池性能的重要因素，因此在精度可控的情況下，降低電隔離槽尺度顯得非常必要。
[0003]現階段薄膜太陽能電池槽結構的加工多是基於納秒雷射燒蝕或機械刻線兩種方法來實現的。由於納秒的脈衝寬度遠大於材料的熱擴散時間，因此在材料的燒蝕去除過程中，受熱傳導的影響，造成作用區域邊緣狀態的嚴重熱影響和熱損傷。將納秒雷射燒蝕加工用薄膜太陽能電池槽結構加工時，面臨很多問題，例如加工出的微槽邊緣出現突起，在局部到上層產生分流或短路；微槽邊緣1-2 μ m的範圍內會存在微裂紋和局部材料的剝落，從而縮短太陽能電池的使用壽命；當雷射脈衝迭加率過高時，由於熱效應的累積，基底玻璃有可能被融化，勢壘可能被破壞，以上問題嚴重阻礙了許多薄膜太陽能電池的正常商業化生產和使用。機械刻線的加工質量和效率比納秒雷射加工相比更差，刻出的微槽寬度很難達到50 μ m以下，微槽尺寸誤差過大，同時伴有不規則的材料剝落,刻槽速度過低。納秒雷射燒蝕和機械刻劃加工的上述問題使薄膜太陽能電池的高效高精度製造困難，已成為嚴重阻礙這種太陽電池發展的技術瓶頸。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，有效縮小薄膜太陽能電池中ITO薄膜表面槽寬，又保證皮秒雷射加工的效率，提升薄膜太陽能電池製造的整體水平。
[0005]為了實現上述目的，本發明採取如下技術解決方案:
[0006]一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，包括以下步驟:
[0007]I)首先，在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射40_50nm厚的金屬鉻；
[0008]2)其次，將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺；
[0009]3)最後，利用波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為10 - 12mw的皮秒雷射，以0.3-0.4mm/s的速度進行後向刻蝕ITO導電薄膜，皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，而且皮秒雷射的焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上。
[0010]本發明的優點:利用皮秒雷射能夠使燒蝕材料直接到達高密度、高壓和超熱的等離子體狀態的性質，克服了納秒雷射刻蝕中能量小的缺點。金屬鉻熔點較高而且熔沸點溫度相差小，皮秒雷射刻蝕後邊緣幾乎無熔化區域，再加上高溫下金屬鉻氧化非常緩慢，鉻膜可以很好的限制光斑直徑，並且使透過光斑邊緣非常整齊，從而使波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為10-12mw的皮秒雷射在ITO導電薄膜刻蝕的極細電隔離槽能精度可控，使皮秒雷射可刻蝕電隔離槽的寬度達到3μπι以下，並同時具有高加工效率和加工質量，可進一步提高薄膜太陽能電池的材料利用率，改善了電池性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為實施例1和實施例2中ITO導電薄膜的玻璃載體反面濺射鉻膜示意圖。
[0012]圖2為實施例1和實施例例2中皮秒雷射透過鉻膜後向加工ITO導電薄膜示意圖。
[0013]圖3為實施例3中ITO導電薄膜的玻璃載體反面濺射鉻膜示意圖。
[0014]圖4為實施例3中皮秒雷射透過鉻膜後向加工ITO導電薄膜示意圖。
[0015]圖5為實施例1中利用雷射共聚焦顯微鏡放大1000倍拍攝的ITO導電薄膜極細電隔離槽三維結構圖。
[0016]圖6為實施例2中利用雷射共聚焦顯微鏡放大1000倍拍攝的ITO導電薄膜極細
電隔離槽三維結構圖。
[0017]圖7為實施例3中利用雷射共聚焦顯微鏡放大1000倍拍攝的ITO導電薄膜極細
電隔離槽三維結構圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明做詳細描述。
[0019]實施例1
[0020]一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，包括以下步驟:
[0021]I)首先，在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射50nm厚的金屬鉻，如圖1所示；
[0022]2)其次，將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺；
[0023]3)最後，利用波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為12mw的皮秒雷射，使用焦距為25mm聚焦透鏡，以0.3mm/s的速度進行後向刻蝕ITO導電薄膜，並且皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上，如圖2所示。圖5為雷射共聚焦顯微鏡放大1000倍拍攝的刻蝕出極細電隔離槽三維結構圖，刻蝕極細槽槽寬在1.7μπι，ITO層已經完全被槽分割為兩部分。
[0024]實施例2
[0025]一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，包括以下步驟:
[0026]I)首先，在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射50nm厚的金屬鉻，如圖1所示；
[0027]2)其次，將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺；
[0028]3)最後，利用波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為IOmw的皮秒雷射，使用焦距為25mm的透鏡聚焦，以0.4mm/s的速度進行後向刻蝕ITO導電薄膜，並且皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上，如圖2所示。圖6是雷射共聚焦顯微鏡放大1000倍拍攝的刻蝕出極細電隔離槽三維結構圖，刻蝕細槽槽寬在1.6μπι，ITO層已經完全被槽分割為兩部分。
[0029]實施例3
[0030]一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，包括以下步驟:
[0031]I)首先，在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射40nm厚的金屬鉻，如圖3所示；
[0032]2)其次，將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺；
[0033]3)最後，利用波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為12mw的皮秒雷射，使用焦距為25mm聚焦透鏡，以0.3mm/s的掃描速度進行後向刻蝕ITO導電薄膜，並且皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上，如圖4所示。圖7為雷射共聚焦顯微鏡放大1000倍拍攝的刻蝕出極細電隔離槽結構三維圖，刻蝕極細槽槽寬為2.3μπι，ITO層已經完全被槽分割為兩部分。
【權利要求】
1.一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)首先，在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射40-50nm厚的金屬鉻； 2)其次，將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺； 3)最後，利用波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為10- 12mw的皮秒雷射，以0.3-0.4mm/s的速度進行後向刻蝕ITO導電薄膜，皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，而且皮秒雷射的焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上。
2.根據權利要求1所述的一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)首先，在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射50nm厚的金屬鉻； 2)其次，將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺； 3)最後，利用波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為12mw的皮秒雷射，使用焦距為25mm聚焦透鏡，以0.3mm/s的速度進行後向刻蝕ITO導電薄膜，並且皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上。
3.根據權利要求1所述的一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)首先，在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射50nm厚的金屬鉻； 2)其次，將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺； 3)最後，利用波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為IOmw的皮秒雷射，使用焦距為25mm的透鏡聚焦，以0.4mm/s的速度進行後向刻蝕ITO導電薄膜，並且皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上。
4.根據權利要求1所述的一種在ITO導電薄膜表面刻蝕極細電隔離槽的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)首先，在ITO導電薄膜玻璃基底的反面濺射40nm厚的金屬鉻； 2)其次，將ITO導電薄膜玻璃基底固定在載物臺上，有金屬鉻的一面在雷射發射區域一側，保持ITO導電薄膜一側需要刻槽的區域不接觸載物臺； 3)最後，利用波長為532nm，重頻ΙΚΗζ，脈寬10ps，功率為12mw的皮秒雷射，使用焦距為25mm聚焦透鏡，以0.3mm/s的掃描速度進行後向刻蝕ITO導電薄膜，並且皮秒雷射光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，焦點位置在整個加工過程中須保持在ITO導電薄膜層上。
【文檔編號】H01L31/18GK103746027SQ201310675887
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】王文君, 劉鵬, 梅雪松, 王恪典, 劉斌, 趙萬芹 申請人:西安交通大學