掩膜胶及其制备方法、太阳能电池的制作方法与流程

1.本技术涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种掩膜胶及其制备方法、太阳能电池的制作方法。


背景技术：

2.太阳能是一种清洁的可再生的能源，取之不尽用之不竭，是最有可能替代常规化石燃料的能源。光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。
3.为了降低太阳能电池成本和提升电池效率，通常使用电镀法制作太阳能电池的金属电极，电镀之前需要对太阳能电池的表面进行开槽形成栅线图形，目前采用的开槽方法主要有激光开槽法和掩膜刻蚀法，其中，激光开槽方法最为简便，但是由于激光开槽法形成的开槽面积较大，深度较深，会对硅片造成一定程度的损伤，并且激光设备价格高昂，使用成本高。掩膜刻蚀法是在硅片上印刷一层掩膜胶，将掩膜胶在一定温度下进行固化，然后将硅片放入特定的酸性溶液中，刻蚀掉未被掩膜胶覆盖区域的氮化硅钝化膜，然后采用电镀的方法在硅片上形成电极，最后再通过碱性溶液去除掩膜胶；掩膜刻蚀法对硅片的损伤较小，成本较低；但是，现有的掩膜胶在酸性溶液中浸泡时容易脱落，导致被掩膜胶覆盖区域的氮化硅钝化膜也被酸性溶液腐蚀，达不到掩膜的效果。因此，亟需开发一种耐酸的掩膜胶，以克服上述问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种掩膜胶及其制备方法、太阳能电池的制作方法，该掩膜胶具有优异的耐酸性能，在酸性溶液中浸泡时不会发生脱落，能够起到较好的掩膜效果。
5.第一方面，本技术实施例提供一种掩膜胶，包括基体树脂30～40重量份、固化剂1～2重量份、无机填料10～20重量份和溶剂10～20重量份，其中，所述基体树脂包括丙烯酸改性聚酯树脂。
6.在一些实施例中，所述固化剂包括过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化甲乙酮和过氧化二甲苯酰中的至少一种；所述无机填料包括硅微粉、钛白粉和高岭土中的至少一种；所述溶剂包括乙醇、丙酮和乙酸乙酯中的至少一种；
7.所述掩膜胶还包括助剂0.1～0.5重量份，所述助剂包括偶联剂、分散剂和消泡剂中的至少一种。
8.第二方面，本技术实施例提供一种掩膜胶的制备方法，所述掩膜胶的制备方法包括：
9.提供原料，所述原料包括基体树脂30～40重量份、固化剂1～2重量份、无机填料10～20重量份和溶剂10～20重量份，其中，所述基体树脂包括丙烯酸改性聚酯树脂；
10.对所述原料中的各组分进行混合，得到所述掩膜胶。
11.在一些实施例中，所述固化剂包括过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化甲乙酮和过氧化
二甲苯酰中的至少一种；所述无机填料包括硅微粉、钛白粉和高岭土中的至少一种；所述溶剂包括乙醇、丙酮和乙酸乙酯中的至少一种；
12.所述原料还包括助剂0.1～0.5重量份，所述助剂包括偶联剂、分散剂和消泡剂中的至少一种。
13.在一些实施例中，所述提供原料包括制备丙烯酸改性聚酯树脂，所述制备丙烯酸改性聚酯树脂包括：
14.将20～40重量份的双季戊四醇、5～10重量份的己二酸、15～30重量份的邻苯二甲酸、20～40重量份的马来酸酐投入到反应器中，将反应器内的反应体系升温至180℃～200℃，在180℃～200℃温度条件下反应1小时～2小时，降温至60℃～90℃，添加20～40重量份的苯乙烯，混合均匀后将反应体系的温度降至30℃～40℃，在反应体系中投入1～2重量份的催化剂，升温至120℃～150℃，在1小时～1.5小时的时间范围内逐步添加30～50重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油醚，将反应体系在120℃～150℃温度条件下保温2小时～3小时，得到丙烯酸改性聚酯树脂。
15.第三方面，本技术实施例提供一种太阳能电池的制作方法，包括：
16.提供电池基材和掩膜胶，所述电池基材包括基底和设于所述基底表面的钝化层，所述掩膜胶为如上所述的掩膜胶或者如上所述的掩膜胶的制备方法制得的掩膜胶；
17.将所述掩膜胶施加于所述电池基材上，所述掩膜胶覆盖所述钝化层的预设区域；
18.将覆盖有所述掩膜胶的所述电池基材置于酸性溶液中进行蚀刻，在所述钝化层上未被掩膜胶覆盖的区域形成沟槽，所述沟槽的底部暴露出所述基底；
19.在所述沟槽的位置形成电极，所述电极与所述基底之间形成欧姆接触；
20.去除所述钝化层表面的所述掩膜胶，得到太阳能电池。
21.在一些实施例中，将所述掩膜胶施加于所述电池基材上之后，对所述掩膜胶进行固化处理，固化温度为150℃～200℃，固化时间为10秒～30秒。
22.在一些实施例中，所述酸性溶液包括酸性物质和水，所述酸性物质包括氢氟酸、磷酸、硝酸中的至少一种；所述酸性溶液中所述酸性物质的质量分数为10wt％～30wt％；将覆盖有所述掩膜胶的所述电池基材置于所述酸性溶液中进行蚀刻时，所述酸性溶液的温度为25℃～80℃。
23.在一些实施例中，所述去除所述钝化层表面的所述掩膜胶包括：将具有所述电极的所述电池基材置于碱性溶液中，使所述掩膜胶溶解于所述碱性溶液中；
24.所述碱性溶液包括碱性物质和水，所述碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种，所述碱性溶液中所述碱性物质的质量分数为3wt％～10wt％；所述碱性溶液的温度为60℃～90℃。
25.在一些实施例中，所述碱性溶液还包括增溶剂，所述增溶剂包括聚乙二醇，所述碱性溶液中所述增溶剂的质量分数为0.5wt％～1wt％。
26.本技术实施例提供的掩膜胶，具有优异的耐酸性能，该掩膜胶可以应用于钝化层的开槽工艺中，首先将该掩膜胶施加于钝化层的预设区域并进行固化，之后将电池基材浸泡于酸性溶液中进行蚀刻，此时，在酸性溶液中的氢离子的催化作用下，掩膜胶进行二次固化，掩膜胶的交联密度进一步提高，由于掩膜胶的质地致密，使得酸性溶液难以渗透进入掩膜胶中，因此该掩膜胶不容易从钝化层上脱落，可以起到较好的掩膜效果。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
28.图1为本技术实施例提供的掩膜胶的制备方法的流程图。
29.图2为本技术实施例提供的太阳能电池的制作方法的流程图。
30.图3为本技术实施例提供的电池基材的结构示意图。
31.图4为本技术实施例提供的将掩膜胶施加于电池基材上之后的示意图。
32.图5为本技术实施例提供的在钝化层上未被掩膜胶覆盖的区域形成沟槽之后的示意图。
33.图6为现有的掩膜胶在酸性溶液中脱落的照片。
34.图7为本技术实施例提供的掩膜胶经过酸性溶液蚀刻制程之后的照片。
35.图8为本技术实施例提供的在沟槽的位置形成电极之后的示意图。
36.图9为本技术实施例提供的去除钝化层表面的掩膜胶之后的示意图。
具体实施方式
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.本技术实施例提供一种掩膜胶，掩膜胶包括基体树脂30～40重量份、固化剂1～2重量份、无机填料10～20重量份和溶剂10～20重量份，其中，基体树脂包括丙烯酸改性聚酯树脂。
39.需要说明的是，本技术实施例采用的丙烯酸改性聚酯树脂一方面具有固化速率快的优点，另外，将丙烯酸改性聚酯树脂浸泡于酸性溶液中时，在氢离子的催化作用下，丙烯酸改性聚酯树脂中的羟基和环氧基可以再次交联，使得丙烯酸改性聚酯树脂发生二次固化，从而可以进一步提高丙烯酸改性聚酯树脂的交联密度。本技术实施例提供的掩膜胶，由于包含丙烯酸改性聚酯树脂，因此具有优异的耐酸性能，将该掩膜胶施加于电池基材表面，并且浸泡于酸性溶液中时，该掩膜胶不容易从电池基材表面脱落，从而能够起到较好的掩膜效果。
40.示例性地，基体树脂可以为100％丙烯酸改性聚酯树脂，或者，基体树脂可以为丙烯酸改性聚酯树脂与第二树脂的混合物物，第二树脂可以为有机硅树脂，有机硅树脂可以包括聚甲基硅树脂、聚乙基硅树脂、聚芳基有机硅树脂、聚烷基芳基有机硅树脂中的至少一种。示例性地，丙烯酸改性聚酯树脂与第二树脂的质量比可以为(1～5)：(1～5)，例如1：5、1：4、1：3、1：2、1：1、2：1、3：1、4：1、5：1等。
41.示例性地，基体树脂的份数可以为30重量份、32重量份、35重量份、37重量份、40重量份等。
42.示例性地，固化剂的份数可以为1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.8重量份、2重量份等。
43.示例性地，无机填料的份数可以为10重量份、12重量份、15重量份、17重量份、20重
量份等。
44.示例性地，溶剂的份数可以为10重量份、12重量份、15重量份、17重量份、20重量份等。
45.示例性地，固化剂包括过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化甲乙酮和过氧化二甲苯酰中的至少一种。
46.示例性地，无机填料包括硅微粉、钛白粉和高岭土中的至少一种；溶剂包括乙醇、丙酮和乙酸乙酯中的至少一种。
47.示例性地，无机填料的粒径可以为100nm～500nm，例如100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm等。
48.示例性地，掩膜胶还可以包括助剂0.1～0.5重量份，助剂可以包括偶联剂、分散剂和消泡剂中的至少一种。示例性地，助剂的份数可以为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份等。
49.示例性地，掩膜胶的粘度为100pa.s～300pa.s(例如100pa.s、150pa.s、200pa.s、250pa.s、300pa.s等)。需要说明的是，掩膜胶的粘度与掩膜胶中溶剂的添加量直接相关，本技术通过在掩膜胶中添加10～20重量份溶剂，使得掩膜胶的粘度控制在100pa.s～300pa.s，当掩膜胶的粘度在100pa.s～300pa.s之间时，可以采用丝网印刷工艺按照预设图形将掩膜胶施加于硅片上。
50.综上所述，本技术实施例提供的掩膜胶，具有优异的耐酸性能，该掩膜胶可以应用于钝化层的开槽工艺中，首先将该掩膜胶施加于钝化层的预设区域并进行固化，之后将电池基材浸泡于酸性溶液中进行蚀刻，此时，在酸性溶液中的氢离子的催化作用下，掩膜胶进行二次固化，掩膜胶的交联密度进一步提高，由于掩膜胶的质地致密，使得酸性溶液难以渗透进入掩膜胶中，因此该掩膜胶不容易从钝化层上脱落，可以起到较好的掩膜效果。
51.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的掩膜胶的制备方法的流程图。本技术实施例还提供一种掩膜胶的制备方法，该制备方法可以用于制备上述任一实施例中的掩膜胶，掩膜胶的制备方法可以包括：
52.s110，提供原料，原料包括基体树脂30～40重量份、固化剂1～2重量份、无机填料10～20重量份和溶剂10～20重量份，其中，基体树脂包括丙烯酸改性聚酯树脂。
53.示例性地，固化剂包括过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化甲乙酮和过氧化二甲苯酰中的至少一种。
54.示例性地，无机填料包括硅微粉、钛白粉和高岭土中的至少一种；溶剂包括乙醇、丙酮和乙酸乙酯中的至少一种。示例性地，无机填料的粒径可以为100nm～500nm，例如100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm等。
55.示例性地，原料还可以包括助剂0.1～0.5重量份，助剂包括偶联剂、分散剂和消泡剂中的至少一种。示例性地，助剂的份数可以为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份等。
56.示例性地，“提供原料”具体可以包括制备丙烯酸改性聚酯树脂，“制备丙烯酸改性聚酯树脂”具体可以包括：
57.将20～40重量份(例如20份、25份、30份、35份、40份等)的双季戊四醇、5～10重量份(例如5份、6份、7份、8份、9份、10份等)的己二酸、15～30重量份(例如15份、20份、25份、30
份等)的邻苯二甲酸、20～40重量份(例如20份、25份、30份、35份、40份等)的马来酸酐投入到反应器中，将反应器内的反应体系升温至180℃～200℃(例如180℃、190℃、200℃等)，在180℃～200℃温度条件下反应1小时～2小时(例如1小时、1.3小时、1.5小时、1.8小时、2小时等)，待反应体系呈透明状之后，降温至60℃～90℃(例如60℃、70℃、80℃、90℃等)，添加20～40重量份(例如20份、25份、30份、35份、40份等)苯乙烯，混合均匀后将反应体系的温度降至30℃～40℃(例如30℃、32℃、35℃、38℃、40℃等)，在反应体系中投入1～2重量份(例如1份、1.3份、1.5份、1.7份、2份等)的催化剂(三乙醇胺)，升温至120℃～150℃(例如120℃、130℃、140℃、150℃等)，在1小时～1.5小时(例如1小时、1.3小时、1.5小时等)的时间范围内恒速滴加30～50重量份(例如30份、35份、40份、45份、50份等)的甲基丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油醚，将反应体系在120℃～150℃(例如120℃、130℃、140℃、150℃等)温度条件下保温2小时～3小时(例如2小时、2.3小时、2.5小时、2.8小时、3小时等)，得到丙烯酸改性聚酯树脂。
58.示例性地，在制备丙烯酸改性聚酯树脂的过程(包括加料过程和保温过程)中，需要对反应器中的反应体系进行机械搅拌，搅拌转速为50rpm～200rpm，例如50rpm、80rpm、100rpm、120rpm、150rpm、180rpm、200rpm等。
59.s120，对原料中的各组分进行混合，得到掩膜胶。
[0060]“对原料中的各组分进行混合”具体可以包括：将基体树脂与固化剂混合，再加入无机填料搅拌分散均匀，再依次加入助剂和溶剂，通过搅拌使各组分混合均匀。
[0061]
示例性地，对原料中的各组分进行混合之后，可以对得到的混合料进行研磨处理，之后对研磨处理后的混合料进行脱泡处理，得到掩膜胶。
[0062]
示例性地，可以采用三辊研磨机对得到的混合料进行研磨处理。
[0063]
示例性地，可以采用真空脱泡机对研磨处理后的混合料进行脱泡处理。
[0064]
请参阅图2，图2为本技术实施例提供的太阳能电池的制作方法的流程图，本技术实施例还提供一种太阳能电池的制作方法，包括：
[0065]
s210，请参阅图3，提供电池基材10和掩膜胶20，电池基材10包括基底11和设于基底11表面的钝化层12，掩膜胶20为上述任一实施例中的掩膜胶或者上述任一实施例中的掩膜胶的制备方法制得的掩膜胶。
[0066]
示例性地，基底11的材料包括硅。
[0067]
示例性地，钝化层12的材料包括氮化硅(sin
x
)。
[0068]
s220，请参阅图4，将掩膜胶20施加于电池基材10上，掩膜胶20覆盖钝化层12的预设区域。
[0069]
示例性地，可以采用丝网印刷的方式将掩膜胶20施加于电池基材10上。
[0070]
示例性地，将掩膜胶20施加于电池基材10上之后，对掩膜胶20进行固化处理，固化温度为150℃～200℃(例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等)，固化时间为10秒～30秒(例如10秒、15秒、20秒、25秒、30秒等)。
[0071]
s230，请参阅图5，将覆盖有掩膜胶20的电池基材10置于酸性溶液中进行蚀刻，在钝化层12上未被掩膜胶20覆盖的区域形成沟槽121，沟槽121的底部暴露出基底11。
[0072]
示例性地，酸性溶液包括酸性物质和水，酸性物质包括氢氟酸、磷酸、硝酸中的至少一种，酸性溶液中酸性物质的质量分数为10wt％～30wt％(例如10wt％、15wt％、20wt％、
25wt％、30wt％等)。
[0073]
示例性地，将覆盖有掩膜胶20的电池基材10置于酸性溶液中进行蚀刻时，酸性溶液的温度(即蚀刻温度)为25℃～80℃(例如25℃、30℃、40℃、50℃、30℃、50℃、60℃、70℃、80℃等)。
[0074]
需要说明的是，由于氢氟酸的蚀刻能力大于磷酸和硝酸的蚀刻能力，因此，在酸性溶液中酸性物质的质量分数相同的情况下，当酸性物质为氢氟酸时，酸性溶液的温度可以保持较低的温度，例如25℃～50℃，当酸性物质为磷酸或硝酸时，酸性溶液的温度需要保持较高的温度，例如50℃～80℃。
[0075]
可以理解的是，酸性溶液可以溶解未被掩膜胶20覆盖的钝化层12(氮化硅)，也即是说，钝化层12上未被掩膜胶20覆盖的区域可以被酸性溶液蚀刻形成沟槽121，该沟槽121可以贯穿钝化层12的相对两面，使得基底11(硅片)上对应沟槽121的区域暴露出来。
[0076]
请参阅图6，图6为现有的掩膜胶在酸性溶液中脱落的照片，可以现有，现有的掩膜胶210在酸性溶液中浸泡之后会发生脱落的现象，并且掩膜胶210脱落的区域钝化层被酸性溶液蚀刻导致硅片110暴露出来；请参阅图7，图7为本技术实施例提供的掩膜胶经过酸性溶液蚀刻制程之后的照片，可以看出，本技术实施例提供的掩膜胶20经过酸性溶液浸泡之后在钝化层上附着良好，不会出现脱落的现象，钝化层上仅未被掩膜胶20覆盖的区域形成了沟槽121。
[0077]
s240，请参阅图8，在沟槽121的位置形成电极30，电极30与基底11形成欧姆接触。
[0078]
示例性地，可以采用电镀的方法在沟槽121的位置形成电极30。
[0079]
示例性地，电极30的材料可以为金属，金属可以包括镍、铜、银中的至少一种；在一些实施例中，电极30可以包括在硅片上依次层叠设置的镍层、铜层和银层。
[0080]
可以理解的是，掩膜胶20不仅可以在酸性溶液蚀刻的过程中对钝化层12上不需要蚀刻的区域进行保护，而且，在电镀的过程中，掩膜胶20还可以起到绝缘保护作用，可以避免电镀材料沉积到沟槽121以外的区域，从而可以控制电极30的形状和面积。
[0081]
s250，请参阅图9，去除钝化层12表面的掩膜胶20，得到太阳能电池100。
[0082]
示例性地，“去除钝化层12表面的掩膜胶20”具体可以包括：将具有电极30的电池基材10置于碱性溶液中，使掩膜胶20溶解于碱性溶液中。可以理解的是，当掩膜胶20浸泡于碱性溶液中时，掩膜胶20中的酸性基团会与碱性溶液中的氢氧根离子发生中和反应，使得碱性溶液可以迅速渗透到掩膜胶20内部进行腐蚀，进而使得掩膜胶20快速的溶解于碱性溶液，实现掩膜胶20的快速去除。
[0083]
示例性地，将具有电极30的电池基材10置于碱性溶液中之后，还可以对碱性溶液进行超声波震荡，使得碱性溶液可以更快的渗透进入掩膜胶20中，进而使掩膜胶20快速地从钝化层12表面去除。
[0084]
示例性地，碱性溶液包括碱性物质和水，碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种，碱性溶液中碱性物质的质量分数为3wt％～10wt％(例如3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％等)。
[0085]
示例性地，碱性溶液的温度可以为60℃～90℃(例如60℃、70℃、80℃、90℃等)。需要说明的是，通过将碱性溶液的温度控制在60℃～90℃，可以使掩膜胶20保持较快的溶解速率，进而使掩膜胶20快速地从钝化层12的表面去除。
[0086]
示例性地，碱性溶液还可以包括增溶剂，增溶剂包括聚乙二醇，碱性溶液中增溶剂的质量分数为0.5wt％～1wt％(例如0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％等)。需要说明的是，当在碱性溶液中添加增溶剂时，掩膜胶20在碱性溶液中的溶解速度加快，从而可以使掩膜胶20快速的从钝化层12表面脱落。
[0087]
示例性地，聚乙二醇可以包括聚乙二醇200和聚乙二醇400中的至少一种，其中，聚乙二醇200的分子量为190～210，聚乙二醇400的分子量为380～420。
[0088]
本技术实施例提供的太阳能电池的制作方法，采用掩膜胶20覆盖非蚀刻区域结合酸性溶液浸泡的方法对电池基材10上的钝化层12进行蚀刻，可以有效控制开槽面积和开槽深度，避免对基底11(硅片)造成损伤，由于开槽面积较小，因此有利于提升基底11上用于吸收太阳光的区域的面积占比，从而有效提升太阳能电池100的光电转换效率。而现有的太阳能电池的制作方法通常采用激光开槽的方式对钝化层12进行刻蚀，由于激光开槽形成的开槽深度较大，因此容易蚀刻到基底11(硅片)，从而对基底11造成损伤，另外，激光照射的过程中由于温度较高还容易对基底11造成热损伤，并且，由于激光开槽形成的开槽面积较大，还会降低基底11上用于吸收太阳光的区域的面积占比，进而降低太阳能电池100的光电转换效率。
[0089]
请结合图9，本技术实施例还提供一种太阳能电池100，包括基底11和设于基底11上的钝化层12和电极30，其中，钝化层12上设有沟槽121，电极30设于沟槽121内。
[0090]
示例性地，基底11的材料包括硅。
[0091]
示例性地，钝化层12的材料包括氮化硅(sin
x
)。
[0092]
示例性地，电极30的材料可以为金属，金属可以包括镍、铜、银中的至少一种；在一些实施例中，电极30可以包括在硅片上依次层叠设置的镍层、铜层和银层。
[0093]
以上对本技术实施例提供的掩膜胶及其制备方法、太阳能电池的制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术。同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。