構造光敏裝置的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及安裝有聚光系統的光電裝置的領域。
【背景技術】
[0002] 采用諸如光電探測器、發光二極管（LED)或光伏裝置的光電裝置的技術，可以通 過聚光系統的使用而使用較少的材料來制造光敏部分而得益。
[0003] 采用聚光系統的裝置與沒有采用這種系統的裝置相比，其需要較少的半導體材料 來產生指定的電能或照明指定區域。在光伏電池的情況下，聚光系統的使用得以利用較低 成本的光吸收材料來獲得較高的轉換效率。
[0004] 聚光光學系統與光敏裝置的對齊難以達成。傳統上，這種對齊涉及諸如相機控制 那樣的成像方法，這是一種昂貴的方法。
[0005] -般來說，光學系統與光敏電池的對齊是一個電池一個電池地對應完成的。這種 順序對齊方法涉及精密機器人，它們通常也用于將電池定位在主基層上。這種技術的缺點 在于，由于透鏡和由此的電池數量增加而使該技術變得昂貴且執行時間較長。
[0006] 一些制造商提出了一種現有技術的光刻法步驟來方便這些"二級"光系統對齊，在 這些電池上與光感電池相接觸。二級光學系統通常是透鏡，放在光敏電池上，并結合較大的 "初級"透鏡使用。初級透鏡定位在電池上方，相距的距離基本上對應于其焦距。這個方法 的缺點在于需要內在的對齊，從而在適宜地方限定出光刻圖案，并將光敏電池的幾何形狀 考慮在其中。
[0007] 因此有需要研發一種方法，其簡化了聚光系統與光敏裝置的對齊步驟。
【發明內容】
[0008] 為此目的，本發明提出了一種方法，該方法提供了聚光系統在光敏電池上的自對 齊。
[0009] 更特別地，本發明提出了一種構造光敏裝置的方法，包括：
[0010] 一第一步驟，其在基層上準備至少光敏的第一部分。這種光敏第一部分在特定波 長范圍內是起作用的。第二非光敏部分繞著第一光敏部分。
[0011] 然后，蓋住與基層相對的第一部分上表面的材料，可通過電化學工藝選擇性地設 置在直接位于第一光敏部分上方的親水層中，而第二部分包括位于與基層相對的上表面上 的疏水材料。
[0012] 這種方法進一步包括以下步驟：
[0013] 一噴灑步驟，在第一和第二部分的全部上表面上噴灑包括某種材料的液體溶液， 這種材料在第一部分起作用的波長范圍內是透明的，以及
[0014] 一形成步驟，在第一部分上形成包括透明材料的會聚透鏡。
[0015] 這種方法因此包括用親水材料覆蓋光敏部分上表面的第一步驟，而圍繞的非光敏 部分具有疏水的上表面。親水和疏水表面之間的這種反差，有選擇性地在第一光敏部分和 第二非光敏部分之間分開，讓液體溶液得以在第二步驟中沉積，從而形成液滴，優選地在親 水表面上方，因此也就是在光敏部分上方。術語"噴灑"要被理解為廣義的，并可以包括施 加液體溶液的多種方法，比如浸漬、霧化、或旋涂。由此形成的液滴形成了聚光系統，特別地 形成了聚光鏡。光學系統與光敏部分的對齊因此是立即的。因此這種方法消除了對昂貴對 齊裝置以及逐一定位透鏡的裝置的需要。
[0016] 這種方法的另一個優勢在于，表面的親水和疏水組織結構可不需要任何對齊或蝕 刻步驟。第一部分的上表面可以選擇性地提供為更加親水或者不太親水。術語"選擇性地" 提供更加或者不太親水意味著，在執行電化學處理的時候不使用遮蓋，這樣的處理可以直 接在第一光敏部分上獲得親水層。可以制造這種親水層的選擇性性能，是由于第一光敏部 分的導電性能，這個第一部分與第二、電中性部分性能相反。
[0017] 可以考慮各種電化學工藝，將覆蓋第一部分的材料設置到親水層里面。比如，這種 親水層可以通過電沉積而獲得，由于這些第一部分的導電性能，可選擇性地在第一光敏部 分上完成。作為替換，也可以沉積一種開始是疏水性的材料來覆蓋第一和第二部分，并通過 施加電壓而對第一光敏部分進行處理。這種處理使得只有在第一光敏部分正上方的材料才 會選擇性地親水。
[0018] 有利地，親水材料可選擇性地沉積在與第一光敏部分基層相對的上表面上。沉積 的優勢在于，可以選擇性地定位在第一或第二部分上方。比如，當第一光敏部分導電的時 候，親水材料可以選擇性地電沉積在與第一光敏部分基層相對的上表面上。
[0019] 也有可能的是，與基層相對的第一部分上表面也可以在處理之后提供親水性。確 實，能夠調整沉積在第一光敏部分上材料的親水性能是有利的，從而可以讓其親水性與第 二非光敏部分的親水性區分開。可替換地，修改沉積材料親水性能的這種可能性，可考慮這 樣一個實施例，其中，第一和第二部分的上表面被相同材料覆蓋，且其中，一種處理，比如電 處理，選擇性地僅在直接位于第一光敏部分上方的區域中提供了親水性。
[0020] 術語親水性在本文中是指能夠在表面上形成液膜的能力，該表面接觸角例如小于 90°。這種性能不限于特定類型的液體。同樣的，術語疏水性在本文中是指能夠在表面上 形成液膜，該表面接觸角例如大于90°。
[0021] 該方法優選地包括沉積材料，該材料在與第一部分中基層相對的上表面上具有親 水性。
[0022] 所沉積材料的親水性要在其最寬泛的含義上詮釋，即，所沉積的材料可以是本身 固有親水性的，或經過處理提供親水性。同樣地，能夠調整所沉積材料的親水性。
[0023] 在另一個實施例中，與第一部分的基層相對的上表面可以在處理之后提供親水 性。
[0024] 比如，可以在第一和第二部分的上表面上沉積相同材料，然后進行電化學處理，這 種處理僅僅在第一光敏部分直接正上方的材料上選擇性地提供親水性。
[0025] 實際上，多種材料可以用于覆蓋第一光敏部分的上表面。
[0026] 特別地，使用寬帶隙氧化物是有利的，比如，ZnO,摻雜ZnO,或Ti02。這些材料特別 適于本發明的方法，因為在光敏區域上的這些氧化物的選擇性沉積，是一種快速并且廉價 的處理過程。比如，專利FR2934611公開了在光伏電池吸收器上表面上選擇性地電沉積ZnO 的方法，這些吸收器在照明的時候是導電的。然后有利的是具有第二非光敏部分，其上表面 是電絕緣材料。
[0027] 寬帶隙氧化物有利地承受了處理步驟，在它們的上表面噴灑液體溶液之前暴露到 紫外輻射。第一光敏部分上表面的這種暴露，由于上表面涂覆有寬帶隙氧化物，增加了寬帶 隙氧化物上表面的親水性。這個步驟準備的上表面接收液體溶液，這些溶液在親水材料上 形成液滴。要注意到，這種暴露到紫外輻射的處理也不需要使用罩。圍繞著親水材料的疏 水區域其親水性不會受暴露于紫外輻射的影響。
[0028] 在噴灑液體溶液步驟之前處理第一光敏部分上表面的這個處理步驟也可以通過 施加電勢來完成，因此會有電流通過。這種包括電勢的選擇性施加的處理增加了直接位于 第一光敏部分上方的材料的親水性。這種處理開發了蓋住第一光敏部分的材料性能，至少 部分地導電。
[0029] 這兩種電磁處理因此有選擇地增加直接位于第一光敏部分上方的材料的親水性。 [0030] 可替換地，可以利用將至少一層抗反射層沉積在第一光敏部分上表面上。抗反射 層可由多層堆疊而成，它們可以是氧化物。一層或多層抗反射層的使用減少了反射到聚光 系統上的入射光比例，因此增加了第一光敏部分接收到的光量。這層或多層抗反射層設置 為可選擇性地沉積在第一光敏部分的上表面上，并具有親水的暴露的上表面。
[0031] 沉積在暴露上表面上的液體溶液直接位于第一部分和第二部分上方，該液體溶液 可選自多種液體溶液。
[0032] 有利地，液體溶液包括硬化材料，比如單體。
[0033] 比如，其可包括光敏樹脂，該種樹脂在可見光譜中是透明的，并具有較高折射率。 這種光敏樹脂的示例為光致抗蝕劑SU8,或光致抗蝕劑AZ?40XT。它可以具有硬化液 體溶液以形成位于第一部分上方的會聚透鏡的步驟。這可涉及硬化步驟，通過熱處理，或將 第一部分的包含液體溶液液滴的上表面暴露到紫外輻射。這個步驟在將液體溶液噴灑在第 一和第二部分露出的上表面上之后才發生。這種硬化固定了在第一部分上方的透鏡的外 形，并保證透鏡和第一光敏部分上方親水上表面之間的永久接觸。硬化步驟也可以在限定 透鏡的形狀方面提供額外的自由度，因為某些固化過程的特性會影響這種形狀。比如，熱退 火法就是這種情況。
[0034] 第一光敏部分可需要電觸片的存在。這些觸片例如可以在基層上形成第一和第二 部分的第一步驟以及噴灑步驟之間沉積。這些觸片通常是呈與第一部分接觸的親水金屬層 的形式。可替換地，金屬觸片的沉積可以在形成第一和第二部分的第一步驟期間完成。
[0035] 這些親水電觸片存在的優勢在于，它們延伸了在噴灑第一光敏部分的步驟之后形 成的液滴的表面。確實能夠使用電觸片來增加形成在第一部分上方的透鏡的尺寸。從該方 法獲得的聚光裝置收集到的光量繼而足夠使用形成為初級光學系統的透鏡。這簡化了構造 包括如此光敏電池的板的方法。
[0036] 本發明的方法有多種可能的應用。
[0037] 特別地可以在光敏電池上應用，在該情形中，第一光敏部分是光敏電池的光吸收 器。
[0038] 第二非光敏部分優選地是電絕緣器。聚合物膜的電絕緣器提供了具有疏水表面的 優點。諸如稀土陶瓷或稀土氧化物的其他材料也可以考慮用作疏水電絕緣器。
[0039] 一旦透鏡在光敏電池上形成，可以通過沉積