一種多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新能源以及空間電源領(lǐng)域，涉及一種多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，可利用單一腐蝕液一次腐蝕制備隔離槽及劃片槽。該發(fā)明公開了一種隔離槽/劃片槽一次腐蝕制備工藝，包含了光刻膠保護(hù)工藝、一次腐蝕工藝，其中隔離槽腐蝕是制備集成旁路二極管的關(guān)鍵工序。其特征在于：該工藝通過光刻膠掩蔽工藝制備圖形，通過單一腐蝕液一次腐蝕至襯底層；一次腐蝕可同時(shí)腐蝕正面外延層及背面襯底材料；一次腐蝕可同時(shí)制得隔離槽及劃片槽；通過一次腐蝕、電極蒸鍍、合金等工序制得的旁路二極管可保護(hù)太陽電池免受“熱斑”等空間損害；通過一次腐蝕制得劃片槽，直接切割劃片槽可避免邊緣機(jī)械損傷，影響電池電性能。
【專利說明】一種多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于新能源以及空間電源領(lǐng)域，涉及隔離槽/劃片槽的一次腐蝕工藝方法，具體涉及一種多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0003]太陽電池陣在空間工作時(shí)，單片電池若被陰影遮擋或異常損傷時(shí)，會(huì)受到正常工作電池反向偏置而發(fā)熱，影響太陽電池陣的輸出功率甚至造成永久性損壞。旁路二極管是與一片或多片電池并聯(lián)的二極管，它可以保護(hù)這些電池免于因局部陰影、電池壞片造成整串電池失效或受損，對(duì)保護(hù)太陽電池陣的正常工作有重要的作用。帶集成旁路二極管的太陽電池因焊接損失小、組裝效率及空間應(yīng)用可靠性高、制備簡(jiǎn)單而被廣泛應(yīng)用。
[0004]高效太陽電池新型圓角集成旁路二極管的制造方法(申請(qǐng)?zhí)朇N20081020434.7)采用多種腐蝕液分布腐蝕GaInP材料、GaAs材料、Ge襯底(三結(jié)砷化鎵太陽電池結(jié)構(gòu)及外延材料如圖1、2所示)，很難避免測(cè)向鉆蝕的問題，不利于腐蝕的精確控制。最后通過機(jī)械切割獲得特定尺寸的帶集成旁路二極管太陽電池，對(duì)邊緣損傷較大，需通過光刻膠保護(hù)正面，并且切割結(jié)束后需通過邊緣腐蝕去除邊緣損傷層，腐蝕步驟繁瑣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決多結(jié)砷化鎵太陽電池濕法腐蝕步驟繁瑣的問題，采用一種多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝,一次腐蝕制得隔離槽及劃片槽,可提高隔離槽腐蝕精度,并可優(yōu)化劃片工藝，去除去邊緣腐蝕等工步，制得的帶集成旁路二極管太陽電池可靠性增強(qiáng)。
[0006]本發(fā)明多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法包含了光刻膠保護(hù)工藝，一次腐蝕工藝，包括以下步驟:
1)涂布光刻膠掩蔽在外延片上涂布正性光刻膠；
2)烘焙
涂膠后放入烘箱烘焙；
3)曝光
烘焙后，將覆有光刻膠的外延片置于光刻機(jī)上應(yīng)用掩模版曝光；
4)顯影
曝光后浸入堿性顯影液顯影；
5)堅(jiān)膜
顯影后，將外延片置入烘箱后烘，后烘堅(jiān)膜溫度為120°C?150°C ；
6)一次腐蝕、去膠清洗、甩干將覆有光刻膠掩蔽層的外延片，浸入含硝酸/氫溴酸/緩沖劑的一次腐蝕液中，腐蝕一定時(shí)間后取出放入去膠液中去除保護(hù)膠，最后通過清洗甩干；
在一次腐蝕基礎(chǔ)上進(jìn)行光刻制備二極管電極圖形，并應(yīng)用電子束蒸發(fā)AuGeNi/Au/Ag/Au電極可制得集成旁路二極管。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):采用一次腐蝕工藝方法可以通過單一腐蝕液一次腐蝕至襯底層，減少腐蝕液的測(cè)向鉆蝕，。一次腐蝕可在腐蝕隔離槽的同時(shí)腐蝕劃片槽，通過劃片槽切割獲得太陽電池，可有效避免邊緣機(jī)械損傷，并可除去光刻膠保護(hù)、邊緣腐蝕等工藝步驟。在一次腐蝕工藝基礎(chǔ)上制成的旁路二極管與太陽電池直接集成，由于側(cè)向鉆蝕的有效控制，隔離槽邊緣平整，增強(qiáng)了二極管和砷化鎵太陽電池的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1.A為太陽電池、二極管制作區(qū)域示意圖圖1.B為圖1A橢圓標(biāo)注區(qū)域的放大圖
圖2為帶集成旁路二極管砷化鎵太陽電池主要材料示意圖圖3為多結(jié)砷化鎵一次腐蝕工藝流程圖；
圖4為采用常規(guī)濕法腐蝕和一次腐蝕制備的隔離槽邊緣顯微照片。

【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法流程如圖3所示，各流程中工藝依次是:涂布光刻膠掩蔽、烘焙、曝光、顯影、堅(jiān)膜、一次腐蝕隔離槽/劃片槽、去膠清洗、甩干。
[0010]本發(fā)明多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工作原理:硝酸和氫溴酸會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成Br2與腐蝕液中過量的Br_絡(luò)合，形成較為穩(wěn)定的腐蝕液。腐蝕過程通過Br2、HBr的氧化絡(luò)合作用腐蝕GalnP、GaAs, Ge等材料，在腐蝕液中加入緩沖劑或者改變腐蝕液各組分的比例可以調(diào)控腐蝕速率。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法的具體工藝流程如下:在外延片上涂布正性光刻膠，正性光刻膠涂布的厚度為10 μ m?20 μ m。涂膠后放入烘箱烘焙，烘焙溫度100°C?120°C，烘焙時(shí)間為15min?25min。烘焙后，將覆有光刻膠的外延片置于光刻機(jī)上應(yīng)用掩模版曝光，曝光時(shí)間為Imin?2min。曝光后浸入堿性顯影液顯影，時(shí)間為Imin?2min。顯影后，將外延片置入烘箱后烘，后烘堅(jiān)膜溫度為120°C?150°C，時(shí)間為15min?20min。將覆有光刻膠掩蔽層的外延片,浸入含硝酸/氫溴酸/緩沖劑的一次腐蝕液中，腐蝕一定時(shí)間后取出放入去膠液中去除保護(hù)膠，最后通過清洗甩干。在一次腐蝕基礎(chǔ)上進(jìn)行光刻制備二極管電極圖形，并應(yīng)用電子束蒸發(fā)AuGeNi/Au/Ag/Au電極可制得集成旁路二極管。
[0012]在一次腐蝕過程中，選用的腐蝕液包含硝酸、氫溴酸及一種緩沖試劑，可一次腐蝕至襯底層，可同時(shí)刻蝕正面外延層及背面襯底材料，通過一次腐蝕工藝可同時(shí)制得隔離槽及劃片槽。通過一次腐蝕、電極蒸鍍、合金等工序制得的旁路二極管保護(hù)太陽電池免受“熱斑”等空間損害。通過一次腐蝕制得劃片槽，直接切割劃片槽可避免邊緣機(jī)械損傷，影響電池電性能。
[0013]采用常規(guī)濕法腐蝕方法和一次腐蝕方法制備的隔離槽顯微照片如圖4所示，可以看出采用一次腐蝕工藝后，測(cè)向鉆蝕得到了有效控制，隔離槽邊緣質(zhì)量得到了大幅提高，緩沖劑的加入使腐蝕可控性大為增強(qiáng)。
[0014]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)涂布光刻膠掩蔽 在外延片上涂布正性光刻膠； 2)烘焙 涂膠后放入烘箱烘焙； 3)曝光 烘焙后，將覆有光刻膠的外延片置于光刻機(jī)上應(yīng)用掩模版曝光； 4)顯影 曝光后浸入堿性顯影液顯影； 5)堅(jiān)膜 顯影后，將外延片置入烘箱后烘，后烘堅(jiān)膜溫度為120°C?150°C ； 6)一次腐蝕、去膠清洗、甩干 將覆有光刻膠掩蔽層的外延片，浸入含硝酸/氫溴酸/緩沖劑的一次腐蝕液中，腐蝕一定時(shí)間后取出放入去膠液中去除保護(hù)膠，最后通過清洗甩干； 在一次腐蝕基礎(chǔ)上進(jìn)行光刻制備二極管電極圖形，并應(yīng)用電子束蒸發(fā)AuGeNi/Au/Ag/Au電極可制得集成旁路二極管。
2.如權(quán)利要求1所述的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，步驟I)中正性光刻膠涂布的厚度為10 μ m?20 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，步驟2)中，烘焙溫度100°C?120°c，烘焙時(shí)間為15min?25min。
4.如權(quán)利要求1所述的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，步驟3)中曝光時(shí)間為Imin?2min。
5.如權(quán)利要求1所述的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，步驟4)中顯影的時(shí)間為Imin?2min。
6.如權(quán)利要求1所述的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，步驟5)中后烘堅(jiān)膜時(shí)間為15min?20min。
7.如權(quán)利要求1所述的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，步驟6)中腐蝕液包含硝酸、氫溴酸及緩沖試劑。
8.如權(quán)利要求1所述的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，步驟6)中一次腐蝕操作可同時(shí)刻蝕正面外延層及背面襯底材料。
9.如權(quán)利要求1所述的多結(jié)砷化鎵太陽電池一次腐蝕工藝方法，其特征在于，步驟6)中通過一次腐蝕工藝可同時(shí)制得隔離槽及劃片槽。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104393115SQ201410655829
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】蘇寶法, 姜德鵬, 徐建文, 沈斌, 雷剛, 池衛(wèi)英, 陸劍鋒 申請(qǐng)人:上?？臻g電源研究所