一种器件的制造方法

摘要

本申请提供一种器件的制备方法，在衬底上形成太阳能电池层，在太阳能电池层远离衬底的一侧形成光刻胶层，在光刻胶层远离衬底的一侧覆盖有掩膜版，掩膜版具有栅线形状图案；在掩膜版的遮掩下进行曝光，以在光刻胶层中形成曝光区域，显影溶液中洗去曝光区域的光刻胶层，形成显影槽，在显影槽内和光刻胶层远离衬底的一侧形成金属层，对光刻胶层和金属层进行冷热循环，以使显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口，去除光刻胶层和光刻胶层远离衬底一侧的金属层。即通过冷热循环使显影槽侧壁的金属层断裂，让光刻胶层表面的金属层和显影槽内的金属栅线断开，可促进有机溶剂和光刻胶的接触，提高脱膜效率，同时防止脱膜工序中将栅线去除，提高器件性能。

权利要求

1.一种器件的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；

在所述衬底上形成太阳能电池层；

在所述太阳能电池层远离所述衬底的一侧形成光刻胶层；

在所述光刻胶层远离所述衬底的一侧覆盖有掩膜版；所述掩膜版具有栅线形状图案；

在所述掩膜版的遮掩下进行曝光，以在所述光刻胶层中形成曝光区域；

在显影溶液中进行显影，以洗去所述曝光区域的光刻胶层，形成显影槽；所述显影槽贯穿所述光刻胶层与所述太阳能电池层接触；

在所述显影槽内和所述光刻胶层远离所述衬底的一侧形成金属层；

对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，以使所述显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口；

去除所述光刻胶层和所述光刻胶层远离所述衬底一侧的金属层；

所述对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，包括：以第一升温速率将所述光刻胶层和所述金属层升温至第一温度，并在所述第一温度保持第一时长；

以第二降温速率将所述光刻胶层和所述金属层降温至第二温度，并在所述第二温度保持第二时长；

所述冷热循环包括多个。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，包括：采用冷热循环箱对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，包括：对所述光刻胶层和所述金属层采用交替进行的高温烘烤和冷风降温工艺。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，包括：利用温度不同的二甲基亚砜溶液或二甲基甲酰胺溶液对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除所述光刻胶层和所述光刻胶层远离所述衬底一侧的金属层，包括：采用有机溶剂去除所述光刻胶层和所述光刻胶层远离所述衬底一侧的金属层。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂包括二甲基亚砜或二甲基甲酰胺。

7.根据权利要求1‑4任意一项所述的方法，其特征在于，所述金属层的材料包括以下材料的一种或多种：金、银、铜、铝、镍。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太阳能电池层包括：背电极层和在所述背电极层上依次形成的功能材料层和透明导电层；

所述功能材料层用于产生和传输光生载流子。

说明书

一种器件的制造方法

技术领域

[0001] 本申请涉及太阳能电池领域，特别涉及一种器件的制造方法。

背景技术

[0002] 太阳能电池，是一种利用太阳光直接发电的光电器件，为了有效地提高载流子的收集能力，可用光刻的方法在电池的表面制备金属栅线，金属栅线指的是在电池表面镀制的条状金属线，在制备形成金属栅线后，需要采用有机溶剂将光刻胶层及其上的金属层一并去除，这一工序称为脱膜，然而由于金属层和金属栅线相连，当进行脱膜工序时，有机溶剂难以接触光刻胶，导致脱膜效率低下，同时可能会将金属栅线连带去除，影响器件性能。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本申请的目的在于提供一种器件的制造方法，可以提高脱膜效率，同时防止在脱膜工序中将金属栅线一并去除，提高了器件性能。

[0004] 为实现上述目的，本申请有如下技术方案：

[0005] 本申请实施例提供了一种器件的制备方法，包括：

[0006] 提供衬底；

[0007] 在所述衬底上形成太阳能电池层；

[0008] 在所述太阳能电池层远离所述衬底的一侧形成光刻胶层；

[0009] 在所述光刻胶层远离所述衬底的一侧覆盖有掩膜版；所述掩膜版具有栅线形状图案；

[0010] 在所述掩膜版的遮掩下进行曝光，以在所述光刻胶层中形成曝光区域；

[0011] 在显影溶液中进行显影，以洗去所述曝光区域的光刻胶层，形成显影槽；所述显影槽贯穿所述光刻胶层与所述太阳能电池层接触；

[0012] 在所述显影槽内和所述光刻胶层远离所述衬底的一侧形成金属层；

[0013] 对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，以使所述显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口；

[0014] 去除所述光刻胶层和所述光刻胶层远离所述衬底一侧的金属层。

[0015] 可选地，所述对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，包括：

[0016] 采用冷热循环箱对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环。

[0017] 可选地，所述对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，包括：

[0018] 对所述光刻胶层和所述金属层采用交替进行的高温烘烤和冷风降温工艺。

[0019] 可选地，所述对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，包括：

[0020] 利用温度不同的二甲基亚砜溶液或二甲基甲酰胺溶液对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环。

[0021] 可选地，所述对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，包括：

[0022] 以第一升温速率将所述光刻胶层和所述金属层升温至第一温度，并在所述第一温度保持第一时长；

[0023] 以第二降温速率将所述光刻胶层和所述金属层降温至第二温度，并在所述第二温度保持第二时长。

[0024] 可选地，所述冷热循环包括多个。

[0025] 可选地，所述去除所述光刻胶层和所述光刻胶层远离所述衬底一侧的金属层，包括：

[0026] 采用有机溶剂去除所述光刻胶层和所述光刻胶层远离所述衬底一侧的金属层。

[0027] 可选地，所述有机溶剂为二甲基亚砜或二甲基甲酰胺。

[0028] 可选地，所述金属层的材料为以下材料的一种或多种：金、银、铜、铝、镍。

[0029] 可选地，所述太阳能电池层包括：

[0030] 背电极层和在所述背电极层上依次形成的功能材料层和透明导电层；

[0031] 所述功能材料层用于产生和传输光生载流子。

[0032] 与现有技术相比，本申请具有如下优点：

[0033] 本申请实施例提供了一种器件的制备方法，提供衬底，在衬底上形成太阳能电池层，在太阳能电池层远离衬底的一侧形成光刻胶层，在光刻胶层远离衬底的一侧覆盖有掩膜版，掩膜版具有栅线形状图案；在掩膜版的遮掩下进行曝光，以在光刻胶层中形成曝光区域，在显影溶液中进行显影，以洗去曝光区域的光刻胶层，形成显影槽，显影槽贯穿光刻胶层与太阳能电池层接触，在显影槽内和光刻胶层远离衬底的一侧形成金属层，对光刻胶层和金属层进行冷热循环，以使显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口，去除光刻胶层和光刻胶层远离衬底一侧的金属层。即利用光刻胶层和金属层不同的热膨胀系数，通过冷热循环使显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口，让光刻胶层表面的金属层和显影槽内的栅线金属层断开，有利于有机溶剂和光刻胶的接触，加速光刻胶的溶解，同时防止当进行脱膜工序时将金属栅线连带去除，从而提高了器件性能。

附图说明

[0034] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0035] 图1示出了本申请实施例提供的一种器件的制备方法的流程图；

[0036] 图2‑7和图9示出了本申请实施例提供的制备方法形成器件过程中的结构示意图；

[0037] 图8示出了本申请实施例提供的冷热循环过程的示意图。

具体实施方式

[0038] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

[0039] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

[0040] 其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

[0041] 正如背景技术中的描述，太阳能电池，是一种利用太阳光直接发电的光电器件，为了有效地提高载流子的收集能力，可用光刻的方法在电池的表面制备金属栅线，同时可以最大程度降低透明导电层的厚度，提高光线透过率。金属栅线指的是在电池表面镀制的条状金属线，在制备形成金属栅线后，需要采用有机溶剂将光刻胶层及其上的金属层一并去除，这一工序称为脱膜，然而由于金属层和金属栅线相连，当进行脱膜工序时，有机溶剂难以和光刻胶接触，脱膜效率低，同时脱膜时可能会将金属栅线连带去除，影响器件性能。

[0042] 基于以上技术问题，本申请实施例提供了一种器件的制备方法，提供衬底，在衬底上形成太阳能电池层，在太阳能电池层远离衬底的一侧形成光刻胶层，在光刻胶层远离衬底的一侧覆盖有掩膜版，掩膜版具有栅线形状图案；在掩膜版的遮掩下进行曝光，以在光刻胶层中形成曝光区域，在显影溶液中进行显影，以洗去曝光区域的光刻胶层，形成显影槽，显影槽贯穿光刻胶层与太阳能电池层接触，在显影槽内和光刻胶层远离衬底的一侧形成金属层，对光刻胶层和金属层进行冷热循环，以使显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口，去除光刻胶层和光刻胶层远离衬底一侧的金属层。即利用光刻胶层和金属层不同的热膨胀系数，通过冷热循环使显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口，让光刻胶层表面的金属层和显影槽内的栅线金属层断开，有利于有机溶剂和光刻胶的接触，加速光刻胶的溶解，同时防止当进行脱膜工序时将金属栅线连带去除，从而提高了器件性能。

[0043] 参见图1所示，为本申请实施例提供的一种器件的制备方法的流程图，参考图2‑图7为本申请实施例器件的制造过程中的结构示意图，该方法可以包括以下步骤：

[0044] S101：提供衬底100；S102：在所述衬底上形成太阳能电池层，参见图2所示。

[0045] 本申请实施例中，器件可以形成于衬底100上，衬底100为其上的器件结构提供支撑。衬底100可以为玻璃基底或柔性基底。衬底100可以具有栅线区域和非栅区域，其中栅线区域用于形成导电栅线，非栅区域为栅线区域之间的区域。

[0046] 在衬底100上，可以形成有太阳能电池层200，可选地，参见图3所示，太阳能电池层200可以包括背电极层20和在背电极层20依次形成的功能材料层30和透明导电层40，其中功能材料层30用于产生和传输光生载流子，以在光照下产生电流。

[0047] 功能材料层30可以包括P型半导体层、N型半导体层组成的PN结膜层，PN结层用于吸收、产生并传输载流子，功能材料层还可以由依次层叠的电子传输层、光吸收层和空穴传输层，光吸收层用于产生光生载流子，光生载流子中的电子通过电子传输层传输到一侧电极，光生载流子中的空穴通过空穴传输层传输至另一侧电极。需要说明的是，本申请实施例中电子传输层可以位于光吸收层之下，也可以位于光吸收层之上，即太阳能电池器件可以包括依次层叠的背电极层20、电子传输层、光吸收层、空穴传输层和透明导电层40，也可以包括依次层叠的背电极层20、空穴传输层、光吸收层、电子传输层和透明导电层40。

[0048] 光吸收层可以为有机光吸收层、钙钛矿层或量子点层等，其中有机光吸收层包括至少一种电子给体和至少一种电子受体材料的两元或多元共混薄膜，电子给体材料可以为聚合物PTB7‑Th、PBDB‑T、PM6、D18及衍物中的至少一种，电子受体材料可为PCBM、ITIC、Y6材料及衍生物中的至少一种，光吸收层为钙钛矿层时，材料可以包括甲胺铅碘、甲脒铅碘、铯铅碘以及多种复合阳离子和复合阴离子的三维、二维钙钛矿中的一种或多种，光吸收层为量子点层时，材料可包括上述的钙钛矿量子点、硫(硒)化铅、硫化镉、磷化铟等。光吸收层也可以为碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)、非晶硅(a‑Si∶H)、砷化镓(GaAs)等。

[0049] 电子传输层例如可以为氧化锌(ZnO)或氧化钛(TiO2)等；空穴传输层例如可以为PEDOT:PSS、spiro‑OMeTAD、氧化钼(MoO3)或氧化镍(NiOx)等。背电极层20的材料可以为金属材料，例如金、银、铝等。透明导电层40的材料可以为氧化锡锑等透明导电材料。

[0050] 背电极层20、电子传输层、光吸收层、空穴传输层和透明导电层40均可以通过沉积的方式形成，例如可以利用蒸镀的方式形成，当然一些电子传输层、光吸收层、空穴传输层也可以利用刮涂或旋涂的方式形成。

[0051] 本申请实施例中，太阳能电池层可以包括多个电池单元，多个电池单元形成在同一衬底上，且相互串联，则在背电极层20上依次形成功能材料层30和透明导电层40，可以具体为：对背电极层20进行刻划，以形成第一沟槽P1，第一沟槽P1将背电极层20分为电池单元的下部电极，实现背电极层20的分割；在背电极层20上以及第一沟槽P1中形成功能材料层30；对功能材料层30进行刻划，以形成第二沟槽P2，第二沟槽P2将功能材料层30分为多个电池单元的功能层；在功能材料层30上以及第二沟槽P2中形成透明导电层40；对透明导电层
40进行刻划，以形成第三沟槽P3，第三沟槽P3将透明导电层40分为多个电池单元的上部电极，上部电极的至少一部分透过第二沟槽P2与相邻的电池单元中的下部电极连接，以实现多个电池单元的串联。

[0052] S103:在所述太阳能电池层远离所述衬底的一侧形成光刻胶层；

[0053] S104:在所述光刻胶层远离所述衬底的一侧覆盖有掩膜版；所述掩膜版具有栅线形状图案；

[0054] S105:在所述掩膜版的遮掩下进行曝光，以在所述光刻胶层中形成曝光区域。

[0055] 在本申请实施例中，参见图4所示，在衬底100上形成了太阳能电池层200后，可以在太阳能电池层200远离衬底100的一侧形成光刻胶层300，可选地，光刻胶层300还可以由其他有机涂层替换，光刻胶层300的形成方式可以为印刷，在形成光刻胶层后还可以进行烘烤固化。

[0056] 进一步地，在光刻胶层300远离衬底100的一侧覆盖有掩膜版400，掩膜版400具有栅线形状图案，利用UV光在掩膜版400的遮掩下进行曝光，以在光刻胶层300中形成曝光区域600。

[0057] S106：在显影溶液中进行显影，以洗去曝光区域的光刻胶层，形成显影槽；显影槽贯穿光刻胶层与太阳能电池层接触。参见图5所示。

[0058] 在本申请实施例中，在显影溶液中进行显影，洗去在曝光区域的光刻胶层，形成显影槽700，从而方便后续在显影槽中形成金属栅线，可选地，在本申请实施例中，显影槽700还可以贯穿太阳能电池层中的部分或全部透明导电层，即可以利用额外的刻蚀工艺刻蚀透明导电层，以使后续形成的金属栅线的底面低于透明导电层的上表面(图未示出)。

[0059] S107：在所述显影槽内和所述光刻胶层远离所述衬底的一侧形成金属层，参见图6所示。

[0060] 在本申请实施例中，可以通过蒸发镀膜的方式在显影槽700内和光刻胶层300远离衬底100的一侧形成金属层800，金属层800的材料可以为以下材料的一种或多种：铝(Al)，银(Ag)，金(Au)，镍(Ni)，铜(Cu)等。金属层800的厚度可以和光刻胶层300的厚度一致，也可以小于光刻胶层300的厚度。

[0061] S108：对所述光刻胶层和所述金属层进行冷热循环，以使所述显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口，参见图7所示。

[0062] 在本申请实施例中，由于光刻胶层300和金属层800的热膨胀系数不同，因此可以对光刻胶层300和金属层800进行冷热循环，以使显影槽700侧壁的金属层断裂，形成断裂口900，从而方便后续去除光刻胶层300时，有机溶剂从断裂口900进入与光刻胶层300接触，加速光刻胶层300的加速溶解。

[0063] 同时由于断裂口900的存在，可以防止后续在去除光刻胶层300表面上的金属层800时，将显影槽700内的金属层即金属栅线连带剥离。

[0064] 可选地，采用冷热循环箱对光刻胶层300和金属层800进行冷热循环，即将如图6所示的结构放入冷热循环箱内进行冷热循环；可选地，也可以对光刻胶层300和金属层800采用交替进行的高温烘烤和冷风降温工艺进行冷热循环；可选地，还可以利用温度不同的二甲基亚砜溶液或二甲基甲酰胺溶液对光刻胶层300和金属层800进行冷热循环。

[0065] 具体的，以采用冷热循环箱对光刻胶层300和金属层800进行冷热循环为例，参见图8所示，可以先以第一升温速率V1将光刻胶层300和金属层800升温至第一温度T1，并在第一温度T1保持第一时长t1，然后以第二降温速率V2将光刻胶层300和金属层800降温至第二温度T2，并在第二温度保持第二时长t2。

[0066] 上述过程作为一个冷热循环过程，可选地，为了使显影槽700侧壁的金属层800断裂，形成断裂口900，可以进行多个冷热循环过程，以形成断裂口900。

[0067] S109：去除光刻胶层和光刻胶层远离衬底一侧的金属层。

[0068] 在本申请实施例中，参见图9所示，可以去除光刻胶层300和光刻胶层远离衬底100一侧的金属层800。可选地，可以采用有机溶剂去除光刻胶层300和光刻胶层300远离衬底100一侧的金属层800，最终留下金属栅线10。

[0069] 可选地，有机溶剂为二甲基亚砜或二甲基甲酰胺等，随着光刻胶层300的溶解，光刻胶层300上的金属层800也随之剥落，随之去除光刻胶层300和光刻胶层300远离衬底100一侧的金属层800，保留栅极区域的金属栅线10，从而有机溶剂和光刻胶的接触，加速光刻胶的溶解，同时防止当进行脱膜工序时将金属栅线连带去除，从而提高了器件性能。

[0070] 此外，参见图9所示，增加了金属栅线10，导电性更好，载流子收集效率更高，且可以实现更薄的透明导电膜层(图中未示出)，有利于提高透光度。

[0071] 本申请实施例提供了一种器件的制备方法，提供衬底，在衬底上形成太阳能电池层，在太阳能电池层远离衬底的一侧形成光刻胶层，在光刻胶层远离衬底的一侧覆盖有掩膜版，掩膜版具有栅线形状图案；在掩膜版的遮掩下进行曝光，以在光刻胶层中形成曝光区域，在显影溶液中进行显影，以洗去曝光区域的光刻胶层，形成显影槽，显影槽贯穿光刻胶层与太阳能电池层接触，在显影槽内和光刻胶层远离衬底的一侧形成金属层，对光刻胶层和金属层进行冷热循环，以使显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口，去除光刻胶层和光刻胶层远离衬底一侧的金属层。即利用光刻胶层和金属层不同的热膨胀系数，通过冷热循环使显影槽侧壁的金属层断裂，形成断裂口，让光刻胶层表面的金属层和显影槽内的栅线金属层断开，有利于有机溶剂和光刻胶的接触，加速光刻胶的溶解，同时防止当进行脱膜工序时将金属栅线连带去除，从而提高了器件性能。

[0072] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

[0073] 以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。