构造光敏装置的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安装有聚光系统的光电装置的领域。
【背景技术】
[0002] 采用诸如光电探测器、发光二极管（LED)或光伏装置的光电装置的技术，可以通 过聚光系统的使用而使用较少的材料来制造光敏部分而得益。
[0003] 采用聚光系统的装置与没有采用这种系统的装置相比，其需要较少的半导体材料 来产生指定的电能或照明指定区域。在光伏电池的情况下，聚光系统的使用得以利用较低 成本的光吸收材料来获得较高的转换效率。
[0004] 聚光光学系统与光敏装置的对齐难以达成。传统上，这种对齐涉及诸如相机控制 那样的成像方法，这是一种昂贵的方法。
[0005] -般来说，光学系统与光敏电池的对齐是一个电池一个电池地对应完成的。这种 顺序对齐方法涉及精密机器人，它们通常也用于将电池定位在主基层上。这种技术的缺点 在于，由于透镜和由此的电池数量增加而使该技术变得昂贵且执行时间较长。
[0006] 一些制造商提出了一种现有技术的光刻法步骤来方便这些"二级"光系统对齐，在 这些电池上与光感电池相接触。二级光学系统通常是透镜，放在光敏电池上，并结合较大的 "初级"透镜使用。初级透镜定位在电池上方，相距的距离基本上对应于其焦距。这个方法 的缺点在于需要内在的对齐，从而在适宜地方限定出光刻图案，并将光敏电池的几何形状 考虑在其中。
[0007] 因此有需要研发一种方法，其简化了聚光系统与光敏装置的对齐步骤。
【发明内容】
[0008] 为此目的，本发明提出了一种方法，该方法提供了聚光系统在光敏电池上的自对 齐。
[0009] 更特别地，本发明提出了一种构造光敏装置的方法，包括：
[0010] 一第一步骤，其在基层上准备至少光敏的第一部分。这种光敏第一部分在特定波 长范围内是起作用的。第二非光敏部分绕着第一光敏部分。
[0011] 然后，盖住与基层相对的第一部分上表面的材料，可通过电化学工艺选择性地设 置在直接位于第一光敏部分上方的亲水层中，而第二部分包括位于与基层相对的上表面上 的疏水材料。
[0012] 这种方法进一步包括以下步骤：
[0013] 一喷洒步骤，在第一和第二部分的全部上表面上喷洒包括某种材料的液体溶液， 这种材料在第一部分起作用的波长范围内是透明的，以及
[0014] 一形成步骤，在第一部分上形成包括透明材料的会聚透镜。
[0015] 这种方法因此包括用亲水材料覆盖光敏部分上表面的第一步骤，而围绕的非光敏 部分具有疏水的上表面。亲水和疏水表面之间的这种反差，有选择性地在第一光敏部分和 第二非光敏部分之间分开，让液体溶液得以在第二步骤中沉积，从而形成液滴，优选地在亲 水表面上方，因此也就是在光敏部分上方。术语"喷洒"要被理解为广义的，并可以包括施 加液体溶液的多种方法，比如浸渍、雾化、或旋涂。由此形成的液滴形成了聚光系统，特别地 形成了聚光镜。光学系统与光敏部分的对齐因此是立即的。因此这种方法消除了对昂贵对 齐装置以及逐一定位透镜的装置的需要。
[0016] 这种方法的另一个优势在于，表面的亲水和疏水组织结构可不需要任何对齐或蚀 刻步骤。第一部分的上表面可以选择性地提供为更加亲水或者不太亲水。术语"选择性地" 提供更加或者不太亲水意味着，在执行电化学处理的时候不使用遮盖，这样的处理可以直 接在第一光敏部分上获得亲水层。可以制造这种亲水层的选择性性能，是由于第一光敏部 分的导电性能，这个第一部分与第二、电中性部分性能相反。
[0017] 可以考虑各种电化学工艺，将覆盖第一部分的材料设置到亲水层里面。比如，这种 亲水层可以通过电沉积而获得，由于这些第一部分的导电性能，可选择性地在第一光敏部 分上完成。作为替换，也可以沉积一种开始是疏水性的材料来覆盖第一和第二部分，并通过 施加电压而对第一光敏部分进行处理。这种处理使得只有在第一光敏部分正上方的材料才 会选择性地亲水。
[0018] 有利地，亲水材料可选择性地沉积在与第一光敏部分基层相对的上表面上。沉积 的优势在于，可以选择性地定位在第一或第二部分上方。比如，当第一光敏部分导电的时 候，亲水材料可以选择性地电沉积在与第一光敏部分基层相对的上表面上。
[0019] 也有可能的是，与基层相对的第一部分上表面也可以在处理之后提供亲水性。确 实，能够调整沉积在第一光敏部分上材料的亲水性能是有利的，从而可以让其亲水性与第 二非光敏部分的亲水性区分开。可替换地，修改沉积材料亲水性能的这种可能性，可考虑这 样一个实施例，其中，第一和第二部分的上表面被相同材料覆盖，且其中，一种处理，比如电 处理，选择性地仅在直接位于第一光敏部分上方的区域中提供了亲水性。
[0020] 术语亲水性在本文中是指能够在表面上形成液膜的能力，该表面接触角例如小于 90°。这种性能不限于特定类型的液体。同样的，术语疏水性在本文中是指能够在表面上 形成液膜，该表面接触角例如大于90°。
[0021] 该方法优选地包括沉积材料，该材料在与第一部分中基层相对的上表面上具有亲 水性。
[0022] 所沉积材料的亲水性要在其最宽泛的含义上诠释，即，所沉积的材料可以是本身 固有亲水性的，或经过处理提供亲水性。同样地，能够调整所沉积材料的亲水性。
[0023] 在另一个实施例中，与第一部分的基层相对的上表面可以在处理之后提供亲水 性。
[0024] 比如，可以在第一和第二部分的上表面上沉积相同材料，然后进行电化学处理，这 种处理仅仅在第一光敏部分直接正上方的材料上选择性地提供亲水性。
[0025] 实际上，多种材料可以用于覆盖第一光敏部分的上表面。
[0026] 特别地，使用宽带隙氧化物是有利的，比如，ZnO,掺杂ZnO,或Ti02。这些材料特别 适于本发明的方法，因为在光敏区域上的这些氧化物的选择性沉积，是一种快速并且廉价 的处理过程。比如，专利FR2934611公开了在光伏电池吸收器上表面上选择性地电沉积ZnO 的方法，这些吸收器在照明的时候是导电的。然后有利的是具有第二非光敏部分，其上表面 是电绝缘材料。
[0027] 宽带隙氧化物有利地承受了处理步骤，在它们的上表面喷洒液体溶液之前暴露到 紫外辐射。第一光敏部分上表面的这种暴露，由于上表面涂覆有宽带隙氧化物，增加了宽带 隙氧化物上表面的亲水性。这个步骤准备的上表面接收液体溶液，这些溶液在亲水材料上 形成液滴。要注意到，这种暴露到紫外辐射的处理也不需要使用罩。围绕着亲水材料的疏 水区域其亲水性不会受暴露于紫外辐射的影响。
[0028] 在喷洒液体溶液步骤之前处理第一光敏部分上表面的这个处理步骤也可以通过 施加电势来完成，因此会有电流通过。这种包括电势的选择性施加的处理增加了直接位于 第一光敏部分上方的材料的亲水性。这种处理开发了盖住第一光敏部分的材料性能，至少 部分地导电。
[0029] 这两种电磁处理因此有选择地增加直接位于第一光敏部分上方的材料的亲水性。 [0030] 可替换地，可以利用将至少一层抗反射层沉积在第一光敏部分上表面上。抗反射 层可由多层堆叠而成，它们可以是氧化物。一层或多层抗反射层的使用减少了反射到聚光 系统上的入射光比例，因此增加了第一光敏部分接收到的光量。这层或多层抗反射层设置 为可选择性地沉积在第一光敏部分的上表面上，并具有亲水的暴露的上表面。
[0031] 沉积在暴露上表面上的液体溶液直接位于第一部分和第二部分上方，该液体溶液 可选自多种液体溶液。
[0032] 有利地，液体溶液包括硬化材料，比如单体。
[0033] 比如，其可包括光敏树脂，该种树脂在可见光谱中是透明的，并具有较高折射率。 这种光敏树脂的示例为光致抗蚀剂SU8,或光致抗蚀剂AZ?40XT。它可以具有硬化液 体溶液以形成位于第一部分上方的会聚透镜的步骤。这可涉及硬化步骤，通过热处理，或将 第一部分的包含液体溶液液滴的上表面暴露到紫外辐射。这个步骤在将液体溶液喷洒在第 一和第二部分露出的上表面上之后才发生。这种硬化固定了在第一部分上方的透镜的外 形，并保证透镜和第一光敏部分上方亲水上表面之间的永久接触。硬化步骤也可以在限定 透镜的形状方面提供额外的自由度，因为某些固化过程的特性会影响这种形状。比如，热退 火法就是这种情况。
[0034] 第一光敏部分可需要电触片的存在。这些触片例如可以在基层上形成第一和第二 部分的第一步骤以及喷洒步骤之间沉积。这些触片通常是呈与第一部分接触的亲水金属层 的形式。可替换地，金属触片的沉积可以在形成第一和第二部分的第一步骤期间完成。
[0035] 这些亲水电触片存在的优势在于，它们延伸了在喷洒第一光敏部分的步骤之后形 成的液滴的表面。确实能够使用电触片来增加形成在第一部分上方的透镜的尺寸。从该方 法获得的聚光装置收集到的光量继而足够使用形成为初级光学系统的透镜。这简化了构造 包括如此光敏电池的板的方法。
[0036] 本发明的方法有多种可能的应用。
[0037] 特别地可以在光敏电池上应用，在该情形中，第一光敏部分是光敏电池的光吸收 器。
[0038] 第二非光敏部分优选地是电绝缘器。聚合物膜的电绝缘器提供了具有疏水表面的 优点。诸如稀土陶瓷或稀土氧化物的其他材料也可以考虑用作疏水电绝缘器。
[0039] 一旦透镜在光敏电池上形成，可以通过沉积