[发明专利]纳米结构有机太阳能电池

说明书

背景信息

纳米制造包括制造具有100纳米或更小量级的特征的非常小的结构。纳米制造已经具有相当大的影响力的一个应用在于集成电路加工领域。半导体加工产业继续争取更大生产率同时增多在衬底上形成的每单位面积的电路，因此纳米制造变得越来越重要。纳米制造提供更好的工艺控制，同时允许所形成的结构的最小特征尺寸继续减小。已经采用纳米制造的其它发展领域包括生物技术、光技术、机械系统等。

当今使用的一种示例性的纳米制造技术通常称为压印光刻。示例性的压印光刻工艺在诸如美国专利公开No.2004/0065976、美国专利公开No.2004/0065252以及美国专利No.6,936,194之类的多个专利公开中进行了详细描述，以上所有专利通过引用结合于此。

在上述美国专利申请公开和美国专利中的每一个中公开的压印光刻技术包括在可成形(可聚合)层中形成凹凸图案，并将对应于该凹凸图案的图案转移到下面的衬底中。该衬底可耦合至移动平台，以获得期望定位从而便于图案化过程。该图案化过程使用与衬底分隔开的模板和涂在该模板与该衬底之间的可成形液体。该可成形液体被固化以形成具有与接触可成形液体的模板表面的形状一致的图案的硬层。在固化之后，模板与硬层分开，从而模板和衬底分开。然后对衬底和固化层进行另外的加工，以将对应于固化层中的图案的凹凸图案转移到衬底中。

附图简述

因此，通过参照附图中示出的实施例而提供的对本发明的实施例的描述，能更详细地理解本发明。然而，应注意附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不应认为是对范围的限制。

图1示出了根据本发明一实施例的光刻系统的简化侧视图。

图2示出其上定位有图案化层的图1中所示衬底的简化侧视图。

图3示出示例性太阳能电池设计的简化侧视图。

图4示出另一示例性太阳能电池设计的简化侧视图。

图5A示出具有图案化p-n结的示例性太阳能电池设计的简化侧视图。

图5B示出具有图案化p-n结的另一示例性太阳能电池设计的简化侧视图。

图6示出示例性P-N叠层设计的截面图。

图7示出另一示例性P-N叠层设计的截面图。

图8A示出具有多层和锥形结构的另一示例性太阳能电池设计的简化侧视图。

图8B示出图8A中示出的锥形结构的放大图。

图9A示出具有多层的示例性P-N叠层设计的简化侧视图。

图9B示出图9A中示出的P-N叠层设计的俯视图。

图10-16示出用于形成具有多个层的太阳能电池的示例性方法。

图17-21示出用于形成具有多个层的太阳能电池的另一示例性方法。

图22-25示出由多层衬底形成的示例性N层构造的简化侧视图。

详细描述

参照附图，尤其参照图1，其中示出了用于在衬底12上形成凹凸图案的光刻系统10。衬底12可耦合至衬底卡盘14。如图所示，衬底卡盘14是真空卡盘。然而，衬底卡盘14可以是任何卡盘，包括但不限于真空型、扣针型、凹槽型、静电型、电磁型等等。示例性的卡盘在美国专利No.6,873,087中进行了描述，该专利通过引用结合于此。

衬底12和衬底卡盘14可进一步由平台16支承。平台16可提供沿x、y和z轴的运动。平台16、衬底12以及衬底卡盘14还可定位在基座(未示出)上。

模板18与衬底12分隔开。模板18可包括台面20，该台面20从模板18向衬底12延伸，且台面20上具有图案化表面22。此外，台面20可被称为模具20。或者，模板18可形成为不具有台面20。

模板18和/或模具20可由包括但不限于以下材料形成：熔融石英、石英、硅、有机聚合物、硅氧烷聚合物、硼硅玻璃、碳氟聚合物、金属以及硬化蓝宝石等。如图所示，图案化表面22包括由多个分开凹部24和/或凸部26所限定的特征，但本发明的实施例不限于此类构造。图案化表面22可限定任何原始图案，该原始图案形成要在衬底12上形成的图案的基础。

模板18可耦合至卡盘28。卡盘28可配置为但不限于真空型、扣针型、凹槽型、静电型、电磁型和/或其他相似的卡盘类型。示例性的卡盘在美国专利No.6,873,087中进一步进行了描述，该专利通过引用结合于此。此外，卡盘28可耦合至压印头30，以使卡盘28和/或压印头30可配置成便于模板18的移动。