專利名稱：一種薄膜條形結(jié)構(gòu)、太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝，特別涉及一種新型、高效率、低成本的薄膜條形結(jié)構(gòu)、太陽能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
薄膜條形結(jié)構(gòu)用一層薄膜制備成半導(dǎo)體器件，其用半導(dǎo)體材料極少，因此較容易降低成本。對(duì)于薄膜條形結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用-薄膜太陽能電池，它不僅是一種高效能源產(chǎn)品，而且也可作為一種新型的建筑材料，更容易實(shí)現(xiàn)與建筑的完美結(jié)合。在國(guó)際市場(chǎng)硅原材料持續(xù)緊張的背景下，薄膜太陽能電池已成為國(guó)際光伏市場(chǎng)發(fā)展的新趨勢(shì)和新熱點(diǎn)。目前，已經(jīng)能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的薄膜電池主要有3種硅基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池。由于薄膜太陽能電池用料少、工藝簡(jiǎn)單、能耗低，成本有一定優(yōu)勢(shì)，因此得到了較快的發(fā)展。
如圖I、圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)的一種薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)及將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的示意圖。從圖I可以看出，現(xiàn)有技術(shù)在晶圓的厚度方向上形成的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)200，其電極230分別在電池基板210的兩側(cè)，兩電極230之間的區(qū)域?yàn)檫M(jìn)光區(qū)220，電池基板210內(nèi)為PN結(jié)。圖2為圖I所示的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)200在AA’方向的視圖，可以看出，當(dāng)電池基板210受光后，PN結(jié)中，N型半導(dǎo)體的空穴240往P型區(qū)移動(dòng)，而P型區(qū)中的電子241往N型區(qū)移動(dòng)，從而形成從N型區(qū)到P型區(qū)的電流。然后在PN結(jié)中形成電勢(shì)差，這就形成了電源。對(duì)于其上制作了大量薄膜條形結(jié)構(gòu)的晶圓，其表面覆蓋了大面積的薄膜，在分離出薄膜條形結(jié)構(gòu)時(shí)，很容易使得表面的薄膜受到破壞，劃片后邊緣的薄膜與襯底分層等可靠性問題。并且分離條形結(jié)構(gòu)時(shí)的劃片操作容易造成不規(guī)則的裂紋破壞條形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷，特別是解決對(duì)晶圓上形成的表面覆蓋大面積薄膜的條形結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面提出一種薄膜條形結(jié)構(gòu)的制作方法，所述方法包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一表面和與其相對(duì)的第二表面；在所述第一表面和/或第二表面上形成至少一條凹痕或一排分離孔；從所述第一表面刻蝕半導(dǎo)體襯底形成至少兩個(gè)第一溝槽，以及從所述第二表面刻蝕半導(dǎo)體襯底形成至少一個(gè)第二溝槽，每個(gè)所述第二溝槽位于相鄰的兩個(gè)所述第一溝槽之間；以及從所述凹痕或分離孔分離所述半導(dǎo)體襯底，從所述第一溝槽和第二溝槽切割或拉伸所述半導(dǎo)體襯底以形成薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中，所述第一溝槽和第二溝槽之間的半導(dǎo)體襯底形成所述薄膜條形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板。本發(fā)明另一方面還提出一種薄膜條形結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板包括第一表面和與其相對(duì)的第二表面，以及第三表面和與其相對(duì)的第四表面；位于所述半導(dǎo)體基板的第三表面上的第一結(jié)構(gòu)，以及位于第四表面上的第二結(jié)構(gòu)；以及位于所述半導(dǎo)體基板第一表面和第二表面上的側(cè)墻，其中，在所述半導(dǎo)體基板的端面邊緣上具有凹痕或分離孔缺口。本發(fā)明再一方面還提出一種薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，所述陣列包括多個(gè)薄膜條形結(jié)構(gòu)，相鄰的兩個(gè)基板在第一表面或第二表面上由一個(gè)基片相連接；在所述基板兩端的第一表面或第二表面上具有用于分離的凹痕或分離孔的缺口。優(yōu)選地，所述多個(gè)基板豎直排列，使其第一表面和第二表面分別共面；所述多個(gè)基片分別設(shè)置在所述基板的第一表面或第二表面的外側(cè)；每個(gè)基板的第二表面與其一側(cè)相鄰基板的第二表面共用一個(gè)基片，以形成第一溝槽，且其第一表面與其另一側(cè)相鄰基板的第一表面共用另一個(gè)基片，以形成第二溝槽，所述第一溝槽與所述第二溝槽開口方向相反。優(yōu)選地，所述多個(gè)基板水平排列，使其第三表面和第四表面分別共面； 所述基片，形成在相鄰的所述基板相對(duì)的兩個(gè)表面上并可彎曲地連接所述相鄰的 兩個(gè)基板。本發(fā)明再一方面還提出一種太陽能電池，其中包括上述所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，或者上述所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列。通過本發(fā)明的制造方法，利用分離孔引導(dǎo)對(duì)薄膜條形結(jié)構(gòu)的分離，不會(huì)對(duì)薄膜條形結(jié)構(gòu)的基板及其表面的薄膜產(chǎn)生破壞。對(duì)于本發(fā)明制造方法制作的薄膜太陽能電池，有效地利用了襯底(或晶圓)的厚度，增大電極的有效面積，并將電極與進(jìn)光面設(shè)置在同一偵牝從而能夠有效減小復(fù)合距離，縮短電極之間的距離，減小載流子的復(fù)合電流，提高發(fā)電效率。本發(fā)明的電池結(jié)構(gòu)，在半導(dǎo)體基板的側(cè)壁形成了絕緣層，一方面，減少載流子在側(cè)壁部分的復(fù)合，進(jìn)一步提高發(fā)電效率，另一方面，絕緣層上還可形成與電極相連接的導(dǎo)電層并隔離導(dǎo)電層，防止了兩電極可能的短路，通過導(dǎo)電層實(shí)現(xiàn)電池陣列中各個(gè)結(jié)構(gòu)間為并聯(lián)，減小了連接電阻，提高了發(fā)電效率。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述部分中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為現(xiàn)有技術(shù)的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為圖I所示的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)在AA’方向的視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜條形結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜條形結(jié)構(gòu)的平面視圖；圖5a、6a、7a、8a、9a、10a和Ila為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜條形結(jié)構(gòu)的各個(gè)制造階段沿著圖4中所示的A-A’截線截取的剖面圖；圖5b、6b、7b、8b、9b、10b和Ilb為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜條形結(jié)構(gòu)的各個(gè)制造階段沿著圖4中所示的1-1’截線截取的剖面圖；圖12a為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜條形結(jié)構(gòu)沿著分離孔分離條形結(jié)構(gòu)后的平面視圖12b為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜條形結(jié)構(gòu)沿著分離孔分離條形結(jié)構(gòu)后沿著圖12a的1-1’截線截取的截面視圖；圖13a為從圖12a切除左右兩側(cè)多余晶圓之后形成的結(jié)構(gòu)的平面視圖；圖13b為沿著圖13a所示A-A’截線的截面視圖；圖14為圖13b所示的結(jié)構(gòu)沿著左右兩側(cè)拉伸張開后的截面視圖；圖15為圖14所示的結(jié)構(gòu)切除連接條形結(jié)構(gòu)之間的連接薄膜之后的截面視圖；以及圖16為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例的形成薄膜條形結(jié)構(gòu)的方法的流程圖，包括以下步驟步驟S101，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底101具有第二摻雜類型或者無摻雜，所述半導(dǎo)體襯底101包括第一表面101-1和與其相對(duì)的第二表面101-2，參考圖4、5。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底101為單晶硅、單晶鍺或單晶鍺硅，優(yōu)選地，表面101-1、101-2的晶向?yàn)椤?10>或〈112>，在另外的實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底101還可以為多晶Si、多晶Ge、多晶SiGe、III-V或II-VI化合物半導(dǎo)體及其組合。當(dāng)所述半導(dǎo)體襯底101具有第二摻雜類型時(shí)，所述第二摻雜類型可以為P型摻雜或n型摻雜，在一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例中，可以選擇P型晶圓或者n型晶圓，在其他實(shí)施例中，可通過在半導(dǎo)體襯底進(jìn)行所需摻雜配置來形成。其中，該半導(dǎo)體襯底的厚度可為0. 2-5mm。步驟S102，從所述第一表面101-1刻蝕半導(dǎo)體襯底101形成至少兩個(gè)第一溝槽125，以及從所述第二表面101-2刻蝕半導(dǎo)體襯底101形成至少一個(gè)第二溝槽126，每個(gè)所述第二溝槽126位于相鄰的兩個(gè)所述第一溝槽125之間，并且在第一表面101-1和/或第二表面101-2上形成至少一排分離孔如圖9a和圖9b所示。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)步驟如圖4-9所示。在半導(dǎo)體襯底101為單晶半導(dǎo)體材料的情況下，與第一溝槽125和第二溝槽126側(cè)壁垂直的方向上半導(dǎo)體襯底101的晶向優(yōu)選為〈111〉，而半導(dǎo)體襯底第一和第二表面的晶向優(yōu)選為〈110〉或〈112〉。具體來說，首先，如圖4(俯視圖)、圖5a(AA’截面視圖)和圖5b(ll’截面視圖)所示，在半導(dǎo)體襯底101的第一表面101-1、第二表面101-2及側(cè)面上形成絕緣層100，例如氮化物層(Si3N4等)，在該實(shí)施例中該絕緣層100為氮化物材料，具有刻蝕阻擋層以及絕緣層的作用，接著在絕緣層100上形成帶圖形的光刻膠110 (或光阻)，其中該光刻膠110的圖形與需要刻蝕的至少兩個(gè)第一溝槽、分離孔相對(duì)應(yīng)。其中，優(yōu)選地，所述第一溝槽等間距排列，分離孔位于第一溝槽末端的兩側(cè)，排列成行并與第一溝槽相交或垂直。如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例的淀積了絕緣層100和帶圖形的光刻膠110的硅晶片的俯視圖，硅晶片的晶向如圖所示，形成帶圖形的光刻膠110可用公知的方法實(shí)現(xiàn)。如圖5a和圖5b所示，為本發(fā)明實(shí)施例圖4所示的淀積了絕緣層100和帶圖形的光刻膠110的硅晶片的A-A’和1-1’剖面圖。優(yōu)選地，光刻膠110上形成的圖形具有平行的條形光刻膠開口(圖4、5a)和與在與條形光刻膠開口相垂直的方向上排列的多列孔狀光刻膠開口(圖4、5b),從光刻膠開口中暴露出絕緣層100。接著刻蝕從光刻膠開口暴露出來的絕緣層100至半導(dǎo)體襯底101后形成第一開口 121和第二開口 122，第二開口 122對(duì)應(yīng)分離孔的位置，去除帶圖形的光刻膠110，從而形成構(gòu)圖的絕緣層120，如圖6a和圖6b所示。如圖7a、圖7b所示，為本發(fā)明實(shí)施例的去除半導(dǎo)體襯底第一表面光刻膠后對(duì)第二表面的絕緣層100形成圖形化的光刻膠130的示意圖。而后，參照?qǐng)D8a和圖8b，刻蝕氮化物層100至半導(dǎo)體襯底101后，在半導(dǎo)體襯底的第二表面上的絕緣層100上形成與第二溝槽對(duì)應(yīng)的第三開口 123和以及和分離孔對(duì)應(yīng)的第四開口 124，每個(gè)第三開口 123的位置位于兩個(gè)第一開口 121之間，每個(gè)第四開口 124的位置與第二開口 122關(guān)于半導(dǎo)體襯底101基本上呈鏡像對(duì)稱，在其他實(shí)施例中也可以只在半導(dǎo)體襯底的一側(cè)形成分離孔，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。去除帶圖形的光刻膠130，從而形成構(gòu)圖的絕緣層120。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)第一開口 121和每個(gè)第三開口 123之間的間隔相等，以使后續(xù)步驟中形成第二溝槽到兩側(cè)的第一溝槽的距離相等，從而能夠有效提高生產(chǎn)效率，降低成本。
而后，為節(jié)省制造時(shí)間和降低制造成本，以絕緣層120為掩膜，從第一開口 121、和第三開口 123同時(shí)對(duì)由開口暴露的半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行各向異性刻蝕，最終停止于半導(dǎo)體襯底101相對(duì)側(cè)的絕緣層上，以形成開口方向相反的第一溝槽125和第二溝槽126，以及與此同時(shí)，對(duì)第二開口 122和第四開口 124的刻蝕形成第一分離孔127和第二分離孔128 (參見圖9b)。當(dāng)?shù)谝粶喜?25和第二溝槽之間126的半導(dǎo)體襯底101形成薄膜條形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板150，所述半導(dǎo)體基板150的厚度為大約5-120 u m，寬度為大約0. 2_5mm，所述厚度為屬于同一基板150的、相鄰溝槽125、126的側(cè)壁所對(duì)應(yīng)的表面之間的距離，所述寬度為第一表面101-1和第二表面101-2之間的距離，如圖9a所示。如圖9b所示，所述分離孔形狀可以是圓形、矩形、多邊形，其大小為1-20微米，由于分離孔127的直徑較小，因此在刻蝕溝槽時(shí)對(duì)分離孔127的刻蝕不會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體襯底被刻穿而是僅僅形成一個(gè)錐形的凹坑。具體地，可采用干法刻蝕，例如RIE，或濕法刻蝕來各向異性刻蝕半導(dǎo)體襯底形成第一溝槽125和第二溝槽126。特別地，當(dāng)所述襯底包含單晶材料時(shí)，例如單晶Si、單晶Ge、單晶SiGe或其組合時(shí)，可以利用濕法刻蝕，例如采用氫氧化鉀(K0H)、四甲基氫氧化銨(TMAH)或乙二胺-鄰苯二酚(EDP)等溶劑進(jìn)行刻蝕，這樣形成的第一溝槽和第二溝槽，其側(cè)壁所對(duì)應(yīng)的表面的晶向?yàn)椤?11〉。第一溝槽125和第二溝槽126之間的距離(即半導(dǎo)體襯底101水平方向的寬度)決定了薄膜條形結(jié)構(gòu)的厚度，從而本方法用光刻來控制薄膜條形結(jié)構(gòu)的厚度。薄膜條形結(jié)構(gòu)的厚度為10-120微米。另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在刻蝕第一溝槽和第二溝槽之后，無需去除絕緣層120。為了提高制造太陽能電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率，在刻蝕形成第一溝槽和第二溝槽后可以對(duì)所述第一溝槽和/或第二溝槽的側(cè)壁進(jìn)行絨面化處理，例如可以采用反應(yīng)離子刻蝕或各向同性酸刻蝕形成凸凹不平的溝槽側(cè)壁，增加陷光效果。另外，在本發(fā)明中，第一溝槽125和第二溝槽126的深度可小于或等于半導(dǎo)體襯底101的厚度，例如可以只刻蝕一部分半導(dǎo)體襯底，即第一溝槽125和第二溝槽126的底部沒有暴露出相對(duì)側(cè)的絕緣層120，同樣也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。上述形成第一溝槽125和126的方法為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以選擇其他方法形成，這些達(dá)到與本發(fā)明等同效果的方法均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。步驟S103，至少在第一溝槽的側(cè)壁上形成第一結(jié)構(gòu)160，如圖IOa和圖IOb所示。所述第一結(jié)構(gòu)160可以為多層結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一結(jié)構(gòu)160包括第一半導(dǎo)體層160-1和第一電極層160-2，所述第一半導(dǎo)體層具有第一摻雜類型，所述第一摻雜類型與第二摻雜類型相反，就是說當(dāng)?shù)谝活愋偷膿诫s為P型時(shí)，第二類型的摻雜為n型，第一類型的摻雜為n型時(shí)，第二類型的摻雜為p型。所述第一半導(dǎo)體層160-1可以通過摻雜離子擴(kuò)散的方法，在第一溝槽125側(cè)壁內(nèi)形成具有第二摻雜類型的第一半導(dǎo)體層160-1 ;還可以通過在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有第二摻雜類型的第一半導(dǎo)體層160-1來形成，而后還可以進(jìn)一步進(jìn)行擴(kuò)散，此實(shí)施例中，所述第一半導(dǎo)體層160-1可以是非晶態(tài)硅a-Si、多晶硅poly-Si、單晶硅或其組合。特別地，也可以覆蓋整個(gè)第一溝槽125形成所述第一結(jié)構(gòu)160。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，還可以在形成第一半導(dǎo)體層160-1之前，至少在所述第一溝槽125的側(cè)壁形成第一本征非晶態(tài)娃層i-a-Si,第一本征非晶態(tài)娃層為未摻雜的 非晶態(tài)硅，厚度為大約1-lOnm，在此實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層160-1為具有第二摻雜類型的非晶態(tài)娃a-Si,厚度為大約10-50nm。形成第一半導(dǎo)體層160-1后，在其上形成第一電極層160-2。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，淀積透明導(dǎo)電氧化物TCO(Transparent Conductive Oxide)以形成第一電極層160-2，以便減少電阻和增加電池發(fā)電效率。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在淀積時(shí)，溫度控制在550°C以下。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，TCO為SnO2和ZnO，其他的實(shí)施例中，TCO 還可以為 ln203、HO, CdO, Cd2SnO4, FTO, AZO 或其組合。步驟S104，至少在第二溝槽126的側(cè)壁上形成第二結(jié)構(gòu)170，如圖IIa和圖IIb所示。所述第二結(jié)構(gòu)170可以為一層或多層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二結(jié)構(gòu)170為一層結(jié)構(gòu)，其包括第二電極170-2，這可通過覆蓋第二溝槽來形成。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述第二結(jié)構(gòu)170為多層結(jié)構(gòu)，第二結(jié)構(gòu)170可以包括具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層170-1和第二電極層170-2，所述第二半導(dǎo)體層170-1可以通過摻雜離子擴(kuò)散的方法，在第二溝槽126側(cè)壁內(nèi)具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層170-1 ;還可以通過在所述結(jié)構(gòu)上沉積第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層170-1來形成，而后還可以進(jìn)一步進(jìn)行擴(kuò)散，此實(shí)施例中，所述第二半導(dǎo)體層170-1可以是非晶態(tài)硅a-Si、多晶硅poly-Si、單晶硅或其組合。特別地，也可以覆蓋整個(gè)第二溝槽126形成所述第二結(jié)構(gòu)170。在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，還可以在形成第二半導(dǎo)體層170-1之前，至少在所述第二溝槽126的側(cè)壁形成第二本征非晶態(tài)硅層i-a-Si，第二本征非晶態(tài)硅層為未摻雜的非晶態(tài)硅，厚度為大約1-lOnm，在此實(shí)施例中，第二半導(dǎo)體層170-1為具有第二摻雜類型的非晶態(tài)娃a-Si,厚度為大約10-50nm。在形成第二半導(dǎo)體層170-1后，在其上形成第二電極層170-2，同樣，第二電極層170-2可以由任意導(dǎo)電材料形成，比如金屬材料，作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，淀積透明導(dǎo)電氧化物TCO(Transparent Conductive Oxide)以形成第二電極層170-2,以便減少電阻和增加電池發(fā)電效率。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在淀積時(shí)，溫度控制在550°C以下。作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，TCO為SnO2和ZnO，其他的實(shí)施例中，TCO還可以為ln203、IT0、Cd0、Cd2Sn04、FT0、AZ0或其組合。當(dāng)?shù)诙Y(jié)構(gòu)170作為太陽能電池的背光面時(shí)優(yōu)選采用鋁或銀作為第二電極層170-2，以增加入射光線在太陽能電池內(nèi)的反射，增加轉(zhuǎn)換效率。S105,從所述分離孔127和/或分離孔128分離所述半導(dǎo)體襯底，從所述第一溝槽和第二溝槽切割或拉伸所述半導(dǎo)體基板以形成薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，其中，所述第一溝槽和第二溝槽之間的半導(dǎo)體襯底形成所述薄膜條形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板，所述第一結(jié)構(gòu)、第二結(jié)構(gòu)或其組合為所述薄膜條形結(jié)構(gòu)的感應(yīng)面。首先，用激光束、其它切割工具或者夾持工具沿所述第一分離孔127和/或第二分離孔128切掉或掰折邊緣的晶圓，如圖12a、圖13a所示，為本發(fā)明實(shí)施例的除去邊緣晶圓后的俯視圖。如圖12b和圖13b所示，為本發(fā)明實(shí)施例的除去邊緣晶圓后的1-1’剖面圖和A-A’剖面圖。由于分離孔的引導(dǎo)，晶圓上的應(yīng)力會(huì)集中在分離孔的排列方向上，因此晶圓會(huì)沿著分離孔排列方向裂開，對(duì)表面覆蓋薄膜的晶圓的分離變得容易，不會(huì)破壞表面的多層薄膜結(jié)構(gòu)和薄膜條形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板。在分離所述薄膜條形結(jié)構(gòu)之后，在薄膜條形結(jié)構(gòu)兩端呈現(xiàn)半個(gè)分離孔形狀的缺口 140。如圖13a和13b所示的薄膜條形結(jié)構(gòu)豎直排列形成薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，其中多個(gè)薄膜條形結(jié)構(gòu)的第一表面和第二表面共面，相鄰的薄膜條形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板在第一表面或第二表面上由包含所述絕緣層的基片120相連接。 而后，從第一溝槽和第二溝槽切割或沿著薄膜條形結(jié)構(gòu)的橫向方向拉伸該半導(dǎo)體襯底形成薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，其中第一結(jié)構(gòu)覆蓋的第一溝槽部分形成該薄膜條形結(jié)構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)，第二結(jié)構(gòu)覆蓋的第二溝槽部分形成該薄膜條形結(jié)構(gòu)的第二結(jié)構(gòu)，第一結(jié)構(gòu)、第二結(jié)構(gòu)或其組合為該薄膜條形結(jié)構(gòu)的感應(yīng)面。如圖14所示，為拉伸后形成的平面狀態(tài)的一塊薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列的示意圖(沿A-A’剖面)，這樣形成的多個(gè)薄膜條形結(jié)構(gòu)190的第三表面和第四表面分別共面，并且連接相鄰薄膜條形結(jié)構(gòu)190的基片120被彎曲，相鄰的基片120的彎曲曲率相反。如圖15所示，為切除彎曲的基片后形成的分離的多塊薄膜條形結(jié)構(gòu)190的示意圖(沿A-A’剖面)，在該薄膜條形結(jié)構(gòu)的一個(gè)與A-A’剖面平行的端面，包含有半個(gè)分離孔的缺口 140 (如圖12b所示)。上文描述通過刻蝕溝槽的同時(shí)形成分離孔來實(shí)現(xiàn)薄膜條形結(jié)構(gòu)從半導(dǎo)體襯底上分離的方案。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，也可以在刻蝕溝槽之前對(duì)半導(dǎo)體襯底上預(yù)定要分離薄膜條形結(jié)構(gòu)的位置刻劃預(yù)留的劃痕。優(yōu)選地，在半導(dǎo)體襯底為單晶硅的情況下，通過機(jī)械刀具分別在將形成薄膜條形結(jié)構(gòu)的兩端分別沿著〈111〉晶向的方向劃出至少一條
10-20微米深的劃痕。優(yōu)選地，在半導(dǎo)體襯底的兩側(cè)對(duì)稱地形成劃痕。也可以用激光設(shè)備在將形成薄膜條形結(jié)構(gòu)的兩端分別形成沿著〈111〉晶向的方向排列的多個(gè)凹坑。如果已經(jīng)預(yù)先形成分離孔或凹痕，則在后續(xù)刻蝕半導(dǎo)體襯底形成溝槽時(shí)，不需要構(gòu)圖用于形成分離孔的第二開口和第四開口。圖16為通過上述步驟形成的典型薄膜條形結(jié)構(gòu)-太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理圖，當(dāng)陽光照射到太陽能電池時(shí)，在硅或半導(dǎo)體基板150中產(chǎn)生電子和空穴，電子和空穴被pn結(jié)電場(chǎng)分離，擴(kuò)散到終端Tl和T2，最終在終端的Tl和T2間形成約0. 3至0. 8V的電壓，從而實(shí)現(xiàn)太陽光能向電能的轉(zhuǎn)換。光照射通常從第一結(jié)構(gòu)160進(jìn)入薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，但由于薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)的厚度薄，也可選擇從第二結(jié)構(gòu)170進(jìn)入。用這種方法形成的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)的厚度由第一溝槽和第二溝槽之間的距離決定(圖9a)，也就是用光刻控制，用現(xiàn)有光刻技術(shù)能容易達(dá)到很薄的厚度，如5 y m。同時(shí)此厚度也決定了第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)之間的距離。另外，用這種方法形成的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)的寬度由溝槽的深度決定，最深可以為該半導(dǎo)體襯底的厚度(圖9a)。與圖I中現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，用本發(fā)明的這種方法形成的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)之間的距離由相鄰溝槽之間的距離決定，與半導(dǎo)體晶圓的厚度無關(guān)，所以第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)之間的距離能大大縮短，而且此方法可以用厚的半導(dǎo)體襯底(比如l_5mm)來實(shí)現(xiàn)寬的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，同時(shí)不會(huì)增加第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)之間的距離，不會(huì)影響發(fā)電效率。采用厚的半導(dǎo)體襯底，和薄的半導(dǎo)體襯底相比，這種方法能進(jìn)一步降低薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)的單位面積成本。薄膜太陽能結(jié)構(gòu)在平行于A-A’剖面的端面留有半個(gè)分離孔的缺口，在制造過程中，采用分離孔引導(dǎo)裂縫的導(dǎo)向，避免了對(duì)襯底表面薄膜和條形結(jié)構(gòu)的破壞，提高產(chǎn)率。本發(fā)明通過利用襯底的厚度，在襯底厚度方向所在的平面上形成電極，并將太陽能電池的電極和進(jìn)光面設(shè)置在同一側(cè)，從而能夠有效減小復(fù)合距離，縮短電極之間的距離，減小體復(fù)合電流，提高發(fā)電效率。并且，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在電池基板的兩側(cè)具有絕緣層，可以進(jìn)一步減少載流子在側(cè)面的復(fù)合，提聞發(fā)電效率。進(jìn)而，通過切割所形成的條形結(jié)構(gòu)，還形成了一種新的薄膜條形結(jié)構(gòu)，如圖15所 示。該結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體基板150，所述半導(dǎo)體基板150具有第二摻雜類型，所述半導(dǎo)體基板150包括第三表面150-1和與其相對(duì)的第四表面150-2 ;位于所述半導(dǎo)體基板的第三表面150-1上的第一結(jié)構(gòu)160，以及位于第四表面150-2上的第二結(jié)構(gòu)170，所述第一結(jié)構(gòu)160、第二結(jié)構(gòu)170或其組合為薄膜條形結(jié)構(gòu)的感應(yīng)面；位于半導(dǎo)體基板150兩側(cè)及所述第三表面150-1和第四表面150-2之間的側(cè)墻，位于平行于圖示剖面的該結(jié)構(gòu)的端面的分離孔缺口。在一個(gè)實(shí)施例中，所述側(cè)墻包括絕緣層120,優(yōu)選地,所述側(cè)墻還可以進(jìn)一步包括絕緣層120上的導(dǎo)電層180，其中所述導(dǎo)電層180-1與第一電極層160-2相連接，所述導(dǎo)電層180-2與第二電極層170-2相連接，所述導(dǎo)電層180-1還可以與所述第一電極160-2為一體結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電層180-2還可以與所述第二電極170-2為一體結(jié)構(gòu)，由TCO材料形成。所述絕緣層120的材料包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、TiO2、HfO2、ZrO2、Al2O3或其組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基板為單晶Si、單晶Ge、單晶SiGe，優(yōu)選地，所述第三表面和第四表面的晶向?yàn)椤?11〉，與第三表面垂直的面的晶向?yàn)椤?10〉或〈112〉。在其他實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基板還可以為多晶Si、多晶Ge、多晶SiGe、III-V或
II-VI化合物半導(dǎo)體及其組合。所述半導(dǎo)體基板具有第二摻雜類型，所述第二摻雜類型可以為P型摻雜或n型摻雜。所述半導(dǎo)體基板第三表面與第四表面間的厚度為大約5-120 iim，基板的寬度為大約0. 2-5mm。所述第一結(jié)構(gòu)160可以為多層結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一結(jié)構(gòu)160包括具有第二摻雜類型的第一半導(dǎo)體層160-1和第一電極層160-2，所述第一半導(dǎo)體層160-1可以是非晶態(tài)硅a-Si、多晶硅poly-Si、單晶硅或其組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一結(jié)構(gòu)160包括具有第二摻雜類型的第一半導(dǎo)體層160-1、第一電極層160-2以及位于第一半導(dǎo)體層160-1和半導(dǎo)體基板150之間的第一本征非晶態(tài)娃層i-a-Si,所述第一半導(dǎo)體層160-1為非晶態(tài)娃a-Si,厚度為大約10-50nm,所述第一本征非晶態(tài)娃層的厚度為大約l-10nm。所述第二結(jié)構(gòu)170可以為一層或多層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二結(jié)構(gòu)170為一層結(jié)構(gòu)，包括第二電極層170-2。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述第二結(jié)構(gòu)170為多層結(jié)構(gòu)，第二結(jié)構(gòu)170包括具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層170-1和第二電極層170-2,所述第二半導(dǎo)體層170-1可以是非晶態(tài)娃a_Si、多晶娃poly-Si、單晶娃或其組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二結(jié)構(gòu)170包括具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層170-1、第二電極層170-2以及位于第二半導(dǎo)體層170-1和半導(dǎo)體基板150之間的第二本征非晶態(tài)硅層i-a-Si,所述第二半導(dǎo)體層170-1為非晶態(tài)娃a_Si,厚度為大約10-50nm,所述第二本征非晶態(tài)硅層的厚度為大約l-10nm。以上所述的第一和第二電極層優(yōu)選由TCO材料形成，所述TCO為Sn02、In203、Zn0、ITO、CdO, Cd2SnO4, FTO, AZO 或其組合。所述第二摻雜類型和第二摻雜類型互為相反的摻雜類型，就是說當(dāng)?shù)诙诫s類型為P型時(shí)，第二摻雜類型為n型，第二摻雜類型為n型時(shí)，第二摻雜類型為p型。以上已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例描述了本發(fā)明的薄膜條形結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)中包含了絕緣層，其一方面隔離了第一、第二電極層，防止短路，另一方面還能夠減少光激發(fā)的載流子在側(cè)面的復(fù)合，從而提高發(fā)電效率。并且，在優(yōu)選的實(shí)施例中，在所述絕緣層上還包含了導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層和電極為一體結(jié)構(gòu)，并且所述導(dǎo)電層并未阻擋進(jìn)光面，這樣可以增加電極的導(dǎo)電性，減少薄膜太陽能電池的電阻，進(jìn)而提高發(fā)電效率。在結(jié)構(gòu)垂直于條形結(jié) 構(gòu)的長(zhǎng)度方向的端面留有從半導(dǎo)體襯底上分離薄膜條形結(jié)構(gòu)留下的半個(gè)分離孔的缺口，在制造過程中，采用分離孔或凹痕引導(dǎo)裂紋，避免了對(duì)薄膜條形結(jié)構(gòu)的基板和表面薄膜的破壞，提高產(chǎn)率。此外，通過組合上述薄膜條形結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還形成了一種薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，參考圖14，所述陣列包括多個(gè)上述薄膜條形結(jié)構(gòu)190，其中每?jī)蓚€(gè)所述薄膜條形結(jié)構(gòu)相并聯(lián)，參考圖14?？梢酝ㄟ^上述方法形成多個(gè)上述的薄膜條形結(jié)構(gòu)190，而后將相鄰的兩個(gè)所述薄膜條形結(jié)構(gòu)190的第一電極層160-2由導(dǎo)電層180-1相連接，以及將第二電極層170-2由導(dǎo)電層180-2相連接，從而形成由多個(gè)薄膜條形結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成的薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，所述導(dǎo)電層180-1、180_2為任意導(dǎo)電材料，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層180-1、180-2可以在形成第一、第二電極層時(shí)一并形成，即導(dǎo)電層180-1與第一電極層160-2具有一體的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電層180-2與第二電極層170-2具有一體的結(jié)構(gòu)，在其他的實(shí)施例中，也可以是分開形成。以該薄膜條形結(jié)構(gòu)為太陽能電池為例，上述由薄膜條形結(jié)構(gòu)連接形成的陣列，所述結(jié)構(gòu)中包含了絕緣層，其一方面隔離了第一、第二電極層，防止短路，另一方面還能夠減少光激發(fā)的載流子在側(cè)面的復(fù)合，從而提高發(fā)電效率。并且，在優(yōu)選的實(shí)施例中，在所述絕緣層上還包含了導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層和電極為一體結(jié)構(gòu)，并且所述導(dǎo)電層并未阻擋進(jìn)光面，這樣可以增加電極的導(dǎo)電性，減少薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)間的連接電阻，進(jìn)而提高發(fā)電效率。此外，通過拉伸所形成的條形結(jié)構(gòu)，還形成了一種新的薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，如圖14所示。多個(gè)薄膜條形結(jié)構(gòu)190，所述條形結(jié)構(gòu)190包括具有第二摻雜類型的半導(dǎo)體基板150，所述半導(dǎo)體基板150具有第三表面150-1和與其相對(duì)的第四表面150-2，位于平行于圖示剖面的該結(jié)構(gòu)的端面的分離孔缺口，以及位于第三表面150-1上的第一結(jié)構(gòu)160和位于第四表面150-2上的第二結(jié)構(gòu)170，所述第一結(jié)構(gòu)150包括具有第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層160-1和第一電極層160-2，所述第二結(jié)構(gòu)170包括第二電極層170-2，所述第一摻雜類型與第二摻雜類型相反，所述第一結(jié)構(gòu)160、第二結(jié)構(gòu)170或其組合為所述薄膜條形結(jié)構(gòu)190的感應(yīng)面。所述薄膜條形結(jié)構(gòu)190還包括多個(gè)可彎曲絕緣層120，所述可彎曲絕緣層120形成在相鄰半導(dǎo)體基板150相對(duì)的兩個(gè)表面上并連接所述相鄰基板150，其中相鄰所述可彎曲絕緣層120的彎曲曲率相反；以及與所述多個(gè)可彎曲絕緣層相匹配的多個(gè)第一導(dǎo)電層180-1和第二導(dǎo)電層180-2，所述第一導(dǎo)電層180-1和第二導(dǎo)電層180-2位于絕緣層120的兩側(cè)，所述第一導(dǎo)電層180-1連接相鄰兩個(gè)薄膜條形結(jié)構(gòu)190的第一電極層160-2，以及所述第二導(dǎo)電層180-2連接相鄰兩個(gè)薄膜條形結(jié)構(gòu)190的第二電極層170-2。所述陣列可以采用上述薄膜條形結(jié)構(gòu)的實(shí)施例所述的方法并在步驟S105中進(jìn)行拉伸后形成本發(fā)明實(shí)施例的薄膜條形陣列，在拉伸后，所述半導(dǎo)體基板150基本在同一個(gè)水平面上，而絕緣層成為彎曲絕緣層120，從連接相鄰的兩個(gè)基板150相對(duì)的表面連接相鄰的兩個(gè)基板150，也可以通過其他方法來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層180-1和第二導(dǎo)電層180-1可以在形成第一、第二電極層時(shí)一并形成，即第一導(dǎo)電層與第一電極層具有一體的結(jié)構(gòu)，第二導(dǎo)電層與第二電極層具有一體的結(jié)構(gòu)，第一和第二電極層優(yōu)選由TCO 材料形成，所述 TCO 為 Sn02、In2O3> ZnO、ITO、CdO, Cd2SnO4, FTO, AZO 或其組合。在本發(fā)明所述條形結(jié)構(gòu)陣列的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基板為單晶Si、單晶Ge、單 晶SiGe、多晶Si、多晶Ge、多晶SiGe、III-V或II-VI化合物半導(dǎo)體及其組合。優(yōu)選的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基板為單晶Si、單晶Ge、單晶SiGe時(shí)，所述半導(dǎo)體基板的第三表面的晶向可以為〈111〉，與第三表面垂直的面的晶向?yàn)椤?10〉或〈112〉。所述半導(dǎo)體基板第三表面與第四表面間的厚度為大約5-120 iim，半導(dǎo)體基板的寬度為大約0. 2-5_，其中所述厚度為第三表面與第四表面間的距離，所述寬度為半導(dǎo)體基板的兩可彎曲絕緣層內(nèi)側(cè)之間的距離。所述第一結(jié)構(gòu)160可以為多層結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一結(jié)構(gòu)160包括具有第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層160-1和第一電極層160-2，所述第一半導(dǎo)體層160-1可以是非晶態(tài)硅a-Si、多晶硅poly-Si、單晶硅或其組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一結(jié)構(gòu)160包括具有第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層160-1、第一電極層160-2以及位于第一半導(dǎo)體層160-1和半導(dǎo)體基板150之間的第一本征非晶態(tài)娃層i-a-Si,所述第一半導(dǎo)體層160-1為非晶態(tài)娃a-Si,厚度為大約10-50nm,所述第一本征非晶態(tài)娃層的厚度為大約l-10nm。所述第二結(jié)構(gòu)170可以為一層或多層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二結(jié)構(gòu)170為一層結(jié)構(gòu)，包括第二電極層170-2。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述第二結(jié)構(gòu)170為多層結(jié)構(gòu)，第二結(jié)構(gòu)170包括具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層170-1和第二電極層170-2,所述第二半導(dǎo)體層170-1可以是非晶態(tài)娃a_Si、多晶娃poly-Si、單晶娃或其組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二結(jié)構(gòu)170包括具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層170-1、第二電極層170-2以及位于第二半導(dǎo)體層170-1和半導(dǎo)體基板150之間的第二本征非晶態(tài)硅層i-a-Si,所述第二半導(dǎo)體層170-1為非晶態(tài)娃a_Si,厚度為大約10-50nm,所述第二本征非晶態(tài)硅層的厚度為大約l-10nm。所述第一摻雜類型與第二摻雜類型互為相反類型的摻雜，就是說當(dāng)?shù)诙诫s類型為P型時(shí)，第一摻雜類型為n型，第二摻雜類型為n型時(shí)，第一摻雜類型為p型。上文所述形成分離孔的步驟與刻蝕形成溝槽的步驟同時(shí)通過刻蝕形成，但是該分離孔也可以在形成溝槽的步驟之前形成，例如通過直接在半導(dǎo)體襯底上進(jìn)行激光打孔而形成。為了便于從半導(dǎo)體晶圓上將條形結(jié)構(gòu)分離下來，除了上文所述的刻蝕分離孔的方法之外，還可以在半導(dǎo)體襯底中刻蝕形成溝槽之前，在半導(dǎo)體襯底上要形成的條形結(jié)構(gòu)兩端的位置處(即上述分離孔排列的位置處)通過劃片裝置預(yù)先劃出至少兩條平行的淺凹痕。由于在形成半導(dǎo)體襯底中形成溝槽之前，半導(dǎo)體襯底的機(jī)械強(qiáng)度較高，劃出淺凹痕不會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體襯底的不規(guī)則裂縫。該淺凹痕可以形成的半導(dǎo)體襯底的一側(cè)或者對(duì)稱地形成在半導(dǎo)體襯底的兩側(cè)。優(yōu)選地，在要形成的條形結(jié)構(gòu)的一端形成至少兩條凹痕以增加應(yīng)力集中和裂縫導(dǎo)向的效果。在形成條形結(jié)構(gòu)后，將條形結(jié)構(gòu)從半導(dǎo)體襯底上分離下來的步驟中，無論采用激光切割、機(jī)械切割或夾持工具分離的方法，應(yīng)力會(huì)集中在預(yù)留的凹痕處，不會(huì)導(dǎo)致條形結(jié)構(gòu)和表面薄膜的破壞，因此提高成品率。優(yōu)選地，所述形成凹痕的步驟在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層120和光刻膠110之前完成，以避免對(duì)半導(dǎo)體襯底上形成的絕緣膜和光刻膠造成破壞。也把形成凹痕的方案與形成分離孔的方案相結(jié)合，即在形成絕緣層120和光刻膠110之前形成凹痕，并且后續(xù)在半導(dǎo)體襯底上形成分離孔，以增加應(yīng)力集中的效果。以上述條形結(jié)構(gòu)陣列為太陽能電池陣列為例，在上述的電池陣列中，在基板的側(cè)壁具有可彎曲絕緣層，可以減小光激發(fā)的載流子在基板側(cè)壁的復(fù)合，提高發(fā)電效率，還可以隔離第一和第二電極層，防止電極短路造成的失效，此外，基板的側(cè)壁部分的絕緣層上還形 成了導(dǎo)電層，這樣可以減少電池結(jié)構(gòu)間的連接電阻，增加了電池陣列的導(dǎo)電性，進(jìn)一步提高發(fā)電效率。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種薄膜條形結(jié)構(gòu)的制作方法，所述方法包括 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一表面和與其相對(duì)的第二表面； 在所述第一表面和/或第二表面上形成至少一條凹痕或一排分離孔； 從所述第一表面刻蝕半導(dǎo)體襯底形成至少兩個(gè)第一溝槽，以及從所述第二表面刻蝕半導(dǎo)體襯底形成至少一個(gè)第二溝槽，每個(gè)所述第二溝槽位于相鄰的兩個(gè)所述第一溝槽之間；以及 從所述凹痕或分離孔分離所述半導(dǎo)體襯底，從所述第一溝槽和第二溝槽切割或拉伸所述半導(dǎo)體襯底以形成薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中，所述第一溝槽和第二溝槽之間的半導(dǎo)體襯底形成所述薄膜條形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述刻蝕半導(dǎo)體襯底的步驟包括在所述第一和 第二表面上形成絕緣層；刻蝕所述第一表面上的絕緣層形成暴露第一表面的至少兩個(gè)第一開口，以及刻蝕所述第二表面上的絕緣層形成暴露第二表面的至少一個(gè)第三開口，每個(gè)所述第三開口位于相鄰的兩個(gè)所述第一開口之間，并且刻蝕所述第一表面和/或第二表面上的絕緣層，形成暴露第一表面和/或第二表面的第二開口和/或第四開口；以絕緣層為掩膜刻蝕由所述第一開口、第三開口、第二開口和/或第四開口暴露的半導(dǎo)體襯底，以分別形成第一溝槽、第二溝槽、第一分離孔和/或第二分離孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在刻蝕第一溝槽和第二溝槽之前，用刀具或激光或刻蝕形成所述凹痕或分離孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中所述凹痕或分離孔排列的方向與所述第一溝槽或第二溝槽相交。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一分離孔和/或第二分離孔的形狀為圓形、矩形或多邊形，其大小為1-20微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在刻蝕半導(dǎo)體襯底的步驟之后還包括至少在所述第一溝槽的側(cè)壁形成具有第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層，以及在所述第一半導(dǎo)體層上形成第一電極層；以及 至少在所述第二溝槽的側(cè)壁形成具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層，以及在所述第二半導(dǎo)體層上形成第二電極層，所述第二摻雜類型與第一摻雜類型相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述形成第一半導(dǎo)體層的步驟包括通過擴(kuò)散至少在所述第一溝槽側(cè)壁內(nèi)形成具有第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層； 所述形成第二半導(dǎo)體層的步驟包括通過擴(kuò)散至少在所述第二溝槽側(cè)壁內(nèi)形成具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中 所述形成第一半導(dǎo)體層的步驟包括至少在所述第一溝槽的側(cè)壁沉積具有第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層； 所述形成第二半導(dǎo)體層的步驟包括至少在所述第二溝槽的側(cè)壁沉積具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一或第二電極層由金屬或TCO材料形成，所述 TCO 包括Sn02、ln203、ZnO, ITO、CdO, Cd2SnO4, FTO, AZO 或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求I中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一溝槽和第二溝槽的深度小于或等于所述半導(dǎo)體襯底的厚度，所述凹痕或分離孔的深度小于所述半導(dǎo)體襯底的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述半導(dǎo)體基板的厚度為5-120μπι，寬度為O.2-5mm，其中所述厚度為屬于同一基板的、相鄰溝槽的側(cè)壁所對(duì)應(yīng)的表面之間的距離，所述寬度為所述第一表面和第二表面之間的距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底為單晶Si、單晶Ge或單晶SiGe，所述第一或第二溝槽的側(cè)壁所對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體襯底的表面晶向?yàn)椤?11〉; 所述第一表面的晶向?yàn)椤?10〉或〈112〉； 形成所述第一溝槽和第二溝槽的方法包括各向異性刻蝕。
13.一種薄膜條形結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括 半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板包括第一表面和與其相對(duì)的第二表面，以及第三表面和與其相對(duì)的第四表面； 位于所述半導(dǎo)體基板的第三表面上的第一結(jié)構(gòu)，以及位于第四表面上的第二結(jié)構(gòu)；以及 位于所述半導(dǎo)體基板第一表面和第二表面上的側(cè)墻， 其中，在所述半導(dǎo)體基板的端面邊緣上具有凹痕或分離孔缺口。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中所述基板第三表面上的第一結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層和第一電極層，所述第一半導(dǎo)體層具有第一摻雜類型； 所述基板第四表面上的第二結(jié)構(gòu)包括第二半導(dǎo)體層和具有第二摻雜類型的第二電極層，所述第一摻雜類型與第二摻雜類型相反。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中所述第一結(jié)構(gòu)包括具有第一摻雜類型的第一半導(dǎo)體層和第一電極層； 所述第二結(jié)構(gòu)包括具有第二摻雜類型的第二半導(dǎo)體層和第二電極層，所述第一摻雜類型與第二摻雜類型相反。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中所述側(cè)墻包括絕緣層。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中所述側(cè)墻包括絕緣層和其上的導(dǎo)電層，其中所述導(dǎo)電層與第一或第二電極層相連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求14或17所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電層、第一和第二電極由金屬或 TCO 材料形成，所述 TCO 包括Sn02、In2O3> ZnO, ITO、CdO, Cd2SnO4, FTO, AZO 或其組八口 ο
19.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中形成所述絕緣層的材料包括氮化娃、氧化娃、氮氧化娃、Ti02、HfO2> ZrO2> Al2O3或其組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體基板為單晶Si、單晶Ge、單晶SiGe、多晶Si、多晶Ge、多晶SiGe、III-V或II-VI化合物半導(dǎo)體及其組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體基板為單晶Si、單晶Ge或單晶SiGe，所述半導(dǎo)體基板第三表面的晶向?yàn)椤?11〉； 與所述半導(dǎo)體基板的所述第三表面垂直的面的晶向?yàn)椤?10〉或〈112〉。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體基板厚度為大約5-120 μ m，寬度為大約O. 2-5mm，其中所述厚度為所述第三表面與第四表面間的距離，所述寬度為所述半導(dǎo)體基板的兩所述側(cè)墻內(nèi)側(cè)之間的距離。
23.一種薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，所述陣列包括多個(gè)權(quán)利要求14至25所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，其中 相鄰的兩個(gè)基板在第一表面或第二表面上由一個(gè)基片相連接； 在所述基板兩端的第一表面或第二表面上具有用于分離的凹痕或分離孔的缺口。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，其中所述多個(gè)基板豎直排列，使其第一表面和第二表面分別共面； 所述多個(gè)基片分別設(shè)置在所述基板的第一表面或第二表面的外側(cè)； 其中每個(gè)基板的第二表面與其一側(cè)相鄰基板的第二表面共用一個(gè)基片，以形成第一溝槽，且其第一表面與其另一側(cè)相鄰基板的第一表面共用另一個(gè)基片，以形成第二溝槽，所述第一溝槽與所述第二溝槽開口方向相反。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列，其中所述多個(gè)基板水平排列，使其第三表面和第四表面分別共面； 所述基片，形成在相鄰的所述基板相對(duì)的兩個(gè)表面上并可彎曲地連接所述相鄰的兩個(gè)基板。
26.—種太陽能電池，其中包括權(quán)利要求13-22中的任何一項(xiàng)所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)，或者權(quán)利要求23-25中的任何一項(xiàng)所述的薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列。
全文摘要
本發(fā)明提出一種薄膜條形結(jié)構(gòu)和制作方法以及薄膜條形結(jié)構(gòu)陣列。該薄膜條形結(jié)構(gòu)的制造方法包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底的第一表面和/或第二表面上形成至少一條凹痕或一排分離孔；從所述第一表面刻蝕半導(dǎo)體襯底形成至少兩個(gè)第一溝槽，以及從所述第二表面刻蝕半導(dǎo)體襯底形成至少一個(gè)第二溝槽；以及從所述凹痕或分離孔分離所述半導(dǎo)體襯底，從所述第一溝槽和第二溝槽切割或拉伸所述半導(dǎo)體襯底以形成薄膜條形結(jié)構(gòu)。通過本發(fā)明能夠有效減少從半導(dǎo)體襯底上分離薄膜條形結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)條形結(jié)構(gòu)和薄膜的破壞，提高產(chǎn)率。本發(fā)明所提出的薄膜條形結(jié)構(gòu)和制作方法還可節(jié)省半導(dǎo)體用料和降低制造成本。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102832116SQ20111015762
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者朱慧瓏, 駱志炯, 尹海洲 申請(qǐng)人:聚日(蘇州)科技有限公司