使用沟槽结构制备图案的方法及其制备的图案,以及使用该制备方法制备太阳能电池的 ...的制作方法
【专利摘要】本公开提供一种制备图案的方法，包括：使用喷墨法在基板上形成沟槽结构；用填料填充沟槽结构的内部；并去除所述沟槽结构，以及使用该方法制备的图案，本公开还提供使用所述制备图案的方法制备太阳能电池的方法，以及使用该方法制备的太阳能电池。
【专利说明】
使用沟槽结构制备图案的方法及其制备的图案，以及使用
该制备方法制备太阳能电池的方法及其制备的太阳能电池
【技术领域】
[0001]本公开涉及具有多种形状(具有期望宽度和厚度)的图案的制备方法及使用该方法制备的图案，以及使用该图案制备方法制备太阳能电池的方法及使用该方法制备的太阳能电池。
【背景技术】
[0002]相关领域常用的形成图案的方法可以包括光刻法、压印法和辊压印刷法等。
[0003]光刻法是通过在基板上形成光致抗蚀剂层，随后在光致抗蚀剂层上进行曝光和显影工艺而制备图案的方法。在该方法中，电路线宽或图案线宽可以由曝光工艺中使用的光的波长而确定。然而，考虑现有技术的条件，如果使用光刻法，由于光的间断，可能难以在基板上形成精细的图案。另外，为了形成微精细图案，用于购买昂贵曝光设备等的初始投资成本可能升高，而且，高分辨率掩膜的价格快速提高，从而导致制造成本的效率下降。此外，每次形成图案时，有必要进行曝光工艺、曝光工艺后续的烘焙工艺、显影工艺、显影工艺后续的烘焙工艺、蚀刻工艺和清洗工艺等。因此，由于可能需要相对长的处理时间，并需要重复多次光处理过程，因而可能会遇到例如生产率下降等问题。
[0004]压印法是最初由普林斯顿大学Stephen Y.Chou为压印出纳米级图案而开发的方法。在该方法中，提前在无机表面或具有相对高强度的聚合物的表面上加工出期望的形状。所述形状随后被压印至另一种物质上，从而形成图案。更具体地，压印法是将具有期望图案的无机或聚合物模具压附到涂覆在金属膜或有机膜上的可固化组合物上，然后对其施加热，或对其进行光固化过程，从而形成图案的方法。与光刻法相比，压印法可以实现简单工艺，并且对于形成精细图案具有优势。
[0005]辊压印刷法在韩国专利特开公布N0.2007-0076292 (2007年7月24日)中被充分公开。在辊压印刷法中，使用硅氧烷聚合物和铅版代替现有光刻工艺形成图案中使用的高分辨率掩膜，在将形成精细图案的基板上形成直接图案转移。在辊压印刷法中，硅氧烷聚合物可以用作压模，以改善与模具的对齐与可脱模性，并且可以采用热固性工艺以提高生产率和操作效率。此外，已经提出辊压印刷法作为能够显著简化并降低几种工艺(例如光刻法中的曝光和显影等工艺)的复杂性以及相应产生的额外工艺成本的替代方法。
[0006]然而，就相关领域的光刻法、压印法和辊压印刷法而言，在形成具有期望的宽度和厚度的图案(例如具有高的长宽比的精细图案)中，就制备的便利、形成的图案的准确性，和图案形成工艺的便利的可重复性而言，可能存在局限性。因此，需要开发能够形成具有期望宽度和厚度的多种图案的新型方法。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]本公开的一个方面是提供一种具有多种形状(具有期望宽度和厚度)的图案的制备方法，及使用该方法制备的图案，例如采用所述制备图案的方法制备的具有高的长宽比的精细图案。此外，本公开的一个方面还提供一种制备太阳能电池的方法(包括所述图案的制备方法)，及使用该方法制备的太阳能电池。
[0009]技术方案
[0010]根据本公开的一个方面，制备图案的方法可以包括:在基板上形成沟槽结构，用填料填充沟槽结构的内部；以及去除所述沟槽结构，其中，所述沟槽结构使用热熔油墨通过喷墨法形成。
[0011]在此情况下，所述沟槽结构可以由多个用于形成沟槽结构的印刷图案构成。
[0012]此外，沟槽结构内部高度与内部宽度的比例可以为6:1至1:10。
[0013]同时，热熔油墨可以为热塑性热熔油墨或紫外线固化热熔油墨。
[0014]同时，填料可以包括导电材料或绝缘材料，所述导电材料含有选自银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、氧化铟锡(ITO)、金(Au)、镍(Ni)、碳纳米管(CNT)和聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)中的一种或多种，所述绝缘材料含有选自丙烯酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺和环氧树脂中的一种或多种。
[0015]同时，沟槽结构的去除可以包括选自热处理工艺和溶液处理工艺中的一种或多种。
[0016]根据本公开的另一个方面，还可以提供一种通过制备上述图案的方法制备的图案。
[0017]根据本公开的另一个方面，制备太阳能电池的方法可以包括:在基板上形成掺杂层；在掺杂层上形成沟槽结构；蚀刻掺杂层；用填料填充沟槽结构的内部；以及去除沟槽结构，其中所述沟槽结构使用热熔油墨通过喷墨法形成。
[0018]在此情况下，所述沟槽结构可以由多个形成沟槽结构的印刷图案构成。
[0019]此外，沟槽结构内部高度与内部宽度的比例可以为6:1至1:10。
[0020]同时，所述基板可以为硅片。
[0021]同时，热熔油墨可以为热塑性热熔油墨或紫外线固化热熔油墨。
[0022]同时，填料可以包括导电材料，该导电材料含有选自银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、氧化铟锡(ITO)、金(Au)、镍(Ni)、碳纳米管(CNT)和聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)中的一种或多种。
[0023]同时，制备太阳能电池的方法还可以包括蚀刻掺杂层后在基板上形成防反射层。
[0024]根据本公开的另一个方面，还可以提供一种通过制备太阳能电池的方法制备的太阳能电池。
[0025]有益效果
[0026]在根据本公开的一个示例性实施方案的图案的制备方法中，可以制备具有期望宽度和厚度的多种形状的图案，还可以制备具有高的长宽比的精细图案。
[0027]在制备太阳能电池的方法中使用所述制备图案的方法的情况下，由于可以实现电极的精细的线宽，并且可以提高电极的长宽比，因此，吸光面积可以显著提高，从而获得具有高效率的太阳能电池。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是说明本公开的一个示例性实施方案的图案的制备方法的方案视图。
[0029]图2是说明本公开的一个示例性实施方案的太阳能电池的制备方法的方案视图。
[0030]图3A和图3B是本公开的一个示例性实施方案的沟槽结构的横截面视图。
[0031]图4是说明调整本公开的一个示例性实施方案的用于形成沟槽结构的图案的各点之间间隔的方案视图。
[0032]图5(a)和图5(b)是示出本公开的一个示例性实施方案的图案的制备方法中可以使用的硅片(具有不均匀性)的表面和横截面的图像。
[0033]图6 (a)、图6 (b)和图6 (c)是使根据上述的创造性实施例1、创造性实施例2、创造性实施例3形成的沟槽结构成像而获得的光学图像。
[0034]图7为根据对比实施例1形成的图案的光学图像。
[0035]图8为根据对比实施例2形成的图案的光学图像。
[0036]图9、图10和图11是使用光学轮廓仪通过测量根据创造性实施例1、创造性实施例2和创造性实施例3形成的沟槽结构而获得的3-D光学图像。
[0037]图12是使用阿尔法台阶仪(alpha step)的方法通过测量根据创造性实施例1形成的沟槽结构所获得的结果的说明图。
【具体实施方式】
[0038]下文将参考附图详细说明本公开的示例性实施方案。然而，本公开可以以多种不同形式进行说明，并不应被理解为限于本文所述的特定实施例。相反，提供这些实施方案使得本公开充分并完整，并向本领域技术人员充分传达本公开的范围。在附图中，元件的形状和尺寸可能为清晰目的而放大，通篇使用相同的数字标号表示同一个或类似的元件。
[0039]首先，说明本公开的一个示例性实施方案的图案的制备方法。
[0040]如图1所示，根据本公开的一个示例性实施方案的图案的制备方法可以包括:在基板10上形成沟槽结构20，用填料30填充沟槽结构20的内部，以及去除沟槽结构20。在此情况下，沟槽结构20可以使用热熔油墨通过喷墨法形成。
[0041]首先，用于本公开的示例性实施方案的基板10的材料无特别限制，只要所述材料具有摩擦力或粘合力即可。例如，可以使用由多种材料形成的基板，例如硅、玻璃、纸和铜膜等，而无限制。同时，在这些材料中，硅氧烷基板的表面上可以具有不均匀性。
[0042]其次，根据本公开的示例性实施方案的沟槽结构20基本上是指包括壁表面的结构。本公开的示例性实施方案的特征在于，使用热熔油墨通过喷墨法形成沟槽结构20。
[0043]在使用热熔油墨形成沟槽结构20 (如本公开的示例性实施方案)的情况下，可以提供以下优势。首先，热熔油墨作为具有100%不挥发性并以室温下不包含水或溶剂的固态存在的热塑性材料，当对其施加热至其熔点时可以具有流动性。在将热熔油墨涂覆并保留在物体上并随后冷却的情况下，热熔油墨可以在几分钟内硬化。此外，如果通过加热喷墨装置的贮存器和喷墨头使油墨处于可喷墨的粘度条件下，油墨可以被排出并在其排出后迅速硬化。因此，无论基板10的类型如何，均可以形成用于形成沟槽结构的印刷图案2，印刷图案2具有点的形状、线的形状或面的形状。由于形成沟槽结构的一个印刷图案2可能与形成沟槽结构的另一个印刷图案2重叠并形成于其上，因此可以喷射形成沟槽结构20的印刷图案2的多个层，从而形成沟槽结构20的壁表面。
[0044]此外，在使用热熔油墨形成沟槽结构20的情况下，印刷图案2可以具有耐酸性，并因此沟槽结构20可以具有抗蚀剂的作用。抗蚀剂可以对酸溶液具有化学耐蚀作用，例如硫酸溶液或氢氟酸溶液等。因此，即使在用酸处理的情况下，仍可以保留沟槽结构20。
[0045]另外，在使用热熔油墨形成沟槽结构20的情况下，形成沟槽结构20的印刷图案2可以具有剥离性质，并因此，可以轻易地将它们去除，从而可以容易地获得具有期望形状(取决于应用领域)的图案40。
[0046]另外，在使用热熔油墨形成沟槽结构20的情况下，形成沟槽结构20的工艺可以在比热熔油墨熔点低的温度条件下进行，例如，等于或高于15°C但低于80°C的温度条件，或者根据需要可以进行额外的干燥工艺。这样，由于形成沟槽结构20的工艺以及根据需要的额外的干燥工艺可以在相对温暖的温度条件下重复进行，工艺中的效率和精度可以得到提高，从而可以得到在公差范围内的精细图案40。
[0047]同时，在本公开的示例性实施方案中可以使用的热熔油墨的类型无特别限制，并且例如，可以为热塑性热熔油墨或紫外线固化热熔油墨。在使用热塑性热熔油墨的情况下，由于在对其施加热时，油墨熔融，而在足够低的温度下油墨恢复至固体状态的热塑性性质，因此，热塑性热熔油墨在预定温度或更高的温度下熔融。因此，有助于去除形成沟槽结构的印刷图案2。并且，由于与非紫外线固化热熔油墨相比较，紫外线固化热熔油墨可以具有优异的耐热性，因此可以有效应用于需要高温工艺的领域。具体地，在等于或高于约80°C (热熔油墨的熔点)的温度条件下处理非紫外线固化热熔油墨的情况下，可能发生形成沟槽结构20的印刷图案2形状萎陷的缺陷。然而，在使用紫外线固化热熔油墨的情况下，即使在80°C以上的高温工艺下沟槽结构20的形状也不易改变。
[0048]此外，如在本公开的示例性实施方案中的，在使用喷墨法形成沟槽结构20的情况下，由于以非接触方案实施喷墨法，与接触方案的情况相比较，沟槽结构20的形状可能被损坏的可能性可以降低。
[0049]同时，在如上所述使用热熔油墨形成沟槽结构20的情况下，沟槽结构2可以由多个形成沟槽结构的印刷图案2构成，如图3(a)和图3(b)所示。在本公开的示例性实施方案中，由于沟槽结构20可以由多个形成沟槽结构的印刷图案2构成，因此，沟槽结构20中的槽的宽度和深度可以根据形成沟槽结构的印刷图案2的线数和层数而容易地控制。因此，可以形成具有期望宽度和厚度的多种图案，并且具体地，可以形成具有高的长宽比的精细图案。
[0050]在此情况下，为便于说明，“线数”是指构成沟槽结构20的最低的底部表面的形成沟槽结构的印刷图案2的数目(但限于沟槽结构20的底部表面是由形成沟槽结构的印刷图案2形成的情况)。为便于说明，“层数”是指构成沟槽结构20的最外侧壁表面(沟槽结构20的壁表面的最外侧表面)的形成沟槽结构的印刷图案2的数目。例如，在以下图3(a)中，构成沟槽结构20的最低的底部表面的形成沟槽结构的印刷图案2的数目可以为7，而构成沟槽结构20的最外侧壁表面的形成沟槽结构的印刷图案2的数目可以为4。因此，可以说图3(a)的沟槽结构20可以具有七条线和四个层。
[0051]同时，图3(a)的沟槽结构20是作为其底部表面由形成沟槽结构的印刷图案2单独形成的例证性实施例提供的。图3(b)则对应于由形成沟槽结构的印刷图案2形成的底部表面不是单独形成，而是基板10本身用作沟槽结构20的底部表面的例证性实施例。这样，根据本公开的示例性实施方案的沟槽结构20可以具有由形成沟槽结构的印刷图案2单独形成的底部表面。或者，由形成沟槽结构的印刷图案2形成的底部表面不是单独形成，而是基板10本身用作沟槽结构20的底部表面。然而，在基板10上存在由形成沟槽结构的印刷图案2单独形成的底部表面的情况可能有利于预防基板10的蚀刻。
[0052]同时，在图3(a)和图3(b)的沟槽结构20中，形成沟槽结构的印刷图案2可以实施为线形，但该实施方式仅限于以举例的方式提供，本公开不限于此。即，根据需要，形成沟槽结构的印刷图案2可以喷射成线形和/或弧形，使得旨在最终获得的图案40和下述的电极40’可以随意实施为点的形状、线的形状和面的形状。
[0053]同时，沟槽结构20的内部宽度W无特别限制，并且可以为例如约10 μ m至200 μ m。然而，在内部宽度W过大的情况下，难以形成精细图案，而在内部宽度W过窄的情况下，使用喷墨法填充填料30时可能难以保证能够用填料30填充的内部空间。
[0054]此外，沟槽结构20的内部高度T也无特别限制，并且例如可以为约0.5 μ m至100 μ m。然而，在内部高度T过大的情况下，在填充填料30之后去除沟槽结构20时图案形状可能萎陷，而在内部高度T过低的情况下，难以形成具有高的长宽比的图案。
[0055]同时，沟槽结构20的内部高度T与内部宽度W的比例可以为约6:1至1:10。当该比例等于或高于6:1但低于2:1时，可以最终获得与其厚度相比具有相对大的线宽的图案40，这有利于形成相对于基板具有优异粘合性和小厚度的图案40。此外，当该比例等于或高于2:1但低于1:3时，可以最终获得具有彼此类似的线宽和厚度的图案40，并且所形成的图案40可以相对稳定地保持。此外，当该比例在等于或大于1:3至等于或小于1:10的范围内时，可以最终获得与其线宽相比具有相对大的厚度的图案40，这样有利于制备具有显著高的长宽比的图案40。
[0056]同时，在沟槽结构20的壁表面的高度过高(例如，其层数为6以上的情况)的情况下，由于形成沟槽结构的印刷图案2和基板10之间的粘合力可能降低，从而导致对形成所述结构的限制。因此，为弥补这一点，形成沟槽结构的印刷图案2可以由沟槽结构20的最外侧壁表面向内的方向连续形成，从而可以形成由两条或更多条印刷图案的线构成的第一壁表面。另外，对应于第一壁表面，可以形成与第一壁表面相对的并与第一壁表面一同构成沟槽结构20的第二壁表面。就这一点而言，可以应用上述相同构造。
[0057]同时，在沟槽结构20中，壁表面可以在形成底部表面之后通过单独的印刷工艺形成。另外，底部表面和壁表面可以通过调整形成沟槽结构的印刷图案2各点之间的间隔在单个图案印刷工艺中形成。在此情况下，各点之间的间隔可以通过使用编码器改变每英寸的点数(DPI)而调整。参照图4说明，初始图案的图像中存在空隙(参见图4左侧图案的图像)。然而，当使用编码器设定各点之间的间隔以填充图案的图像中存在的空隙时(参见图4中间图案的图像和右侧图案的图像)，形成沟槽结构的印刷图案2各点之间的间隔可以进一步降低，可以更致密地形成印刷图案2的各点。在此情况下，通过单个图案印刷工艺可以获得具有进一步增加的厚度的图案的图像。
[0058]同时，当根据本公开的示例性实施方案的沟槽结构20应用于实际图案形成工艺时，沟槽结构20可以通过其中以预定间隔布置多个喷嘴的喷墨印刷装置形成。例如，通过实施控制的方法，可以连续布置一个或多个沟槽结构20，使得在构成沟槽结构20的底部表面的形成沟槽结构的印刷图案2被喷射，然后重复喷射构成沟槽结构20的壁表面的形成沟槽结构的印刷图案2，以形成壁表面的多个层之后，油墨不再从设置于对应沟槽结构20的槽的宽度的位置的喷嘴排放。通过此方法，可以制备具有期望形状的大面积图案。
[0059]然后，当在基板10上形成沟槽结构20之后，沟槽结构20的内部可以用填料30填充。在此情况下，取决于应用领域，多种类型的物质可以用作填充沟槽结构20内部的填料30，而无限制，只要它们能够使填料的溶剂在比形成沟槽结构20中使用的热熔油墨的熔点低的温度下干燥即可。
[0060]例如，填料30可以包括导电材料或者绝缘材料，导电材料含有选自银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、氧化铟锡(ITO)、金(Au)、镍(Ni)、碳纳米管(CNT)和聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)中的一种或多种，绝缘材料包含选自丙烯酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺和环氧树脂中的一种或多种。
[0061]可以使用多种印刷方法作为用填料30填充沟槽结构20内部的方法，例如，通常使用的丝网印刷法、喷墨印刷法和点胶法(dispensing method)等。然而,本公开不限于此，任何能够填充沟槽结构的槽的方法均可以使用，而无特别限制。
[0062]同时，在用填料30填充沟槽结构20的内部之后，根据需要，可以对沟槽结构20进行干燥过程。在此情况下，干燥温度可以根据构成填料30的溶剂有多种变化。例如，在沸点低于100°C的高挥发性物质用作构成填料30的溶剂的情况下，沟槽结构20可以在50°C至60°C的温度下干燥约10分钟。同时，在沸点等于或高于100°C的物质用作构成填料30的溶剂的情况下，在使用紫外线固化热熔油墨形成沟槽结构20之后，沟槽结构20的内部可以用含有该溶剂的填料30填充，然后在80°C以上的温度下进行干燥过程。同时，根据填充沟槽结构20的内部的填料30的高度和填充比，在干燥过程后，可能还要进行额外的填充填料30的过程，以及额外的干燥过程。
[0063]然后，在用填料30填充沟槽结构20的内部之后，可以去除沟槽结构20。通过沟槽结构20的去除工艺，可以在基板10上形成图案40。
[0064]同时，沟槽结构20的去除工艺可以包括选自热处理工艺和溶液处理工艺中的一种或多种。在此情况下，热处理工艺的热处理温度可以高于形成沟槽结构20的印刷图案2的物质的沸点。例如，热处理工艺可以在350°C以上的高温下进行。并且，溶液处理工艺可以使用含有醇的溶液(例如乙醇或异丙醇等)和/或有机溶剂(例如二甲基亚砜(DMSO)或二甲基甲酰胺(DMF)等)进行。例如，沟槽结构20可以使用异丙醇在50°C至60°C的温度下去除。异丙醇相对廉价并具有低沸点，可被快速干燥，从而有助于后续工艺。
[0065]同时，沟槽结构20的去除工艺可以在几秒至数百秒内完成，但不限于此。例如，沟槽结构20的去除工艺可以在50°C至60°C的温度下，在I至120秒内完成。
[0066]同时，本公开的一个示例性实施方案还可以提供通过制备上述图案的方法制备的图案40。图案40可以具有点的形状、线的形状或面的形状。图案40可以为具有高的长宽比的精细图案。在本公开的示例性实施方案中，图案40的线宽可以以与图案40的宽度相同的意义使用。
[0067]同时，图案40的线宽和厚度可以分别对应于沟槽结构20的内部宽度W和内部高度T，但其数值匹配的程度可以在公差范围内变化。这是由于以下事实:在沟槽结构20的槽可以通过例如阿尔法台阶仪法(α-台阶仪)法和3D光学轮廓仪测定的同时，在图案40的线宽和沟槽结构20的内部宽度W之间可能产生在公差范围内的数值上的差异，在图案40的厚度和沟槽结构20的内部高度T之间可能产生在公差范围内的数值上的差异。
[0068]然后将详细说明使用制备本公开的示例性实施方案的图案的方法制备太阳能电池的方法。
[0069]如图2所示，制备本公开的示例性实施方案的太阳能电池的方法可以包括:在基板上10形成掺杂层15 ;在掺杂层15上形成沟槽结构20 ;蚀刻掺杂层15 ;用填料30填充沟槽结构20的内部；以及去除沟槽结构20。在此情况下，沟槽结构20可以使用热熔油墨通过喷墨法形成。
[0070]首先，可以使用任何材料作为基板10的材料，而无特别限制，只要该材料具有足以在基板10上形成电极40’的摩擦或粘合力即可。例如，基板10可以由硅、玻璃、纸或铜膜等形成。
[0071]更优选地，基板10可以为硅片，例如其表面上具有不均匀性的硅片。图5(a)是示出具有不均匀性的硅片的表面的图像，其可以作为基板10。图5(b)是示出具有不均匀性的娃片的横截面的图像。在图5(a)和图5(b)的图像中,观察到了以3 μ m至5 μ m的间隔无规则形成的具有约7 μ m至8 μ m的高度的金字塔形状的形式。采用本公开的示例性实施方案的太阳能电池的制备方法，即使在使用其表面具有不均匀性的硅片的情况下，也不会发生图案40的铺展现象。因此，基板10的表面形状没有受到较大地限制。
[0072]同时，在基板10上形成掺杂层15的过程中，可以使用本公开所属【技术领域】中常用的热扩散法和离子植入法等，但本公开不限于此。在此情况下，太阳能电池可以基本上具有半导体P-N结结构，形成此类P-N结的方法大体上可以划分为热扩散法和离子植入法。现在说明使用这些方法在P型硅基板上形成η型半导体层的一种方法，热扩散法是通过加热P型硅基板并将磷(P)元素从基板表面渗入其中，以使得该基板的表面层具有P型极性，从而形成P-N结的方法，离子植入法是使真空状态下的磷(P)元素离子化之后，通过电场加速磷(P)元素，然后将经加速的磷(P)元素置于P型硅基板的表面，以使得该基板的表面层具有η型极性，从而形成P-N结的方法。
[0073]同时，使用热扩散法形成太阳能电池的粘结层的方法不限于(可以为)例如，使用快速热处理工艺(RTP)装置的方法、发射极回蚀刻法或选择性发射极法等。在本公开的示例性实施方案中，为形成掺杂层15，这些方法均可以使用而无特别限制。在此情况下，使用快速热处理工艺(RTP)装置的方法可以为在硅基板的前表面和后表面上分别同时使磷和铝热膨胀的方法，该方法通过使用快速热处理工艺(RTP)装置并随后通过控制冷却速率保持载流子的本体寿命，从而选择性控制扩散区域的深度。此外，发射极回蚀刻法是通过扩散工艺，在掺杂过量杂质的条件下形成发射极层，并随后使用硝酸和氢氟酸的混合溶液进行湿蚀刻或者进行CF4等离子蚀刻，从而去除不利影响太阳能电池功能的死层的方法。此外，选择性发射极法可以为在前面电极形成的位置上形成掩膜图案，以便不蚀刻发射极层的表面的η型杂质的方法。
[0074]然后，在掺杂层15形成后，可以使用热熔油墨通过喷墨法在掺杂层15上形成沟槽结构20。在本公开的示例性实施方案中，沟槽结构20可以如上所述使用热熔油墨通过喷墨法形成，相应地，形成的优点可以与上述那些相同。
[0075]此外，如上所述，本公开的示例性实施方案中可用的热熔油墨的类型无特别限制，例如，可以为热塑性热熔油墨或紫外线固化热熔油墨。
[0076]此外，如上所述，使用热熔油墨通过印刷方法形成的沟槽结构20可以由多个形成沟槽结构的印刷图案2构成。
[0077]此外，如上所述，沟槽结构20的内部宽度W和内部高度T无特别限制，例如内部宽度W可以为约1ym至200μπι，内部高度T可以为约0.5 μ m至100 μ m。沟槽结构20的内部高度T与内部宽度W的比例可以为约6:1至1:10。当该比例等于或高于6:1但低于2:I时，可以最终获得与其厚度相比具有相对大的线宽的电极40’，这有利于形成相对于基板具有优异粘合性和小厚度的电极40’。此外，当该比例等于或高于2:1但低于1:3时，可以最终获得具有彼此类似的线宽和厚度的电极40’，使得相应形成的电极40’可以相对牢固地保持。此外，当该比例在等于或大于1:3至等于或小于1:10的范围内时，可以获得具有显著高的厚度与线宽的比例的电极40’，这有利于制备具有显著高的长宽比的电极40’。
[0078]此外，如上所述，为弥补壁表面的高度过高的缺陷，形成沟槽结构的印刷图案2可以由沟槽结构20的最外侧壁表面向内的方向连续形成，从而可以形成由两条或更多条印刷图案2的线构成的壁表面。
[0079]另外，如上所述，底部表面和壁表面可以通过调整形成沟槽结构的印刷图案2各点之间的间隔在单个图案印刷工艺中形成。
[0080]此外，如上所述，当本公开的示例性实施方案的沟槽结构20应用于实际图案形成工艺时，沟槽结构20可以通过其中以预定间隔布置多个喷嘴的喷墨印刷装置形成。
[0081]接下来，当沟槽结构20在掺杂层15上形成时，可以蚀刻沟槽结构20。在此情况下，掺杂层15的蚀刻可以通过本公开所属【技术领域】熟知的蚀刻方法进行，例如，湿蚀刻法或干蚀刻法等。更具体地，掺杂层15的蚀刻可以通过使用包含体积比为1: (10至100): (10至50)的HF =HNO3 =H2O混合溶液处理基板10和形成于基板10之上的掺杂层15的方法而进行。
[0082]此外，掺杂层15的蚀刻可以包括清洗工艺和干燥工艺。例如，在蚀刻掺杂层15之后，其上形成有沟槽结构20的基板10可以用所述混合溶液处理I分钟，使用超纯水清洗3次至5次,然后使用氮气枪干燥。
[0083]同时，根据本公开的示例性实施方案的太阳能电池的制备方法还可以包括在基板10上形成防反射层。在此情况下，可以在根据掺杂层15的蚀刻而暴露的暴露表面上形成防反射层(未示出)。防反射层可以为氮化硅膜，含氢的氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或含有选自氟化镁(MgF2)、硫化锌(ZnS)、二氧化钛(T12)和氧化铈(CeO2)中的一种或多种的材料膜。防反射层可以由单一层形成，或者可以具有两个或多个层彼此结合的多层结构。同时，防反射层可以通过真空沉积法、化学气相沉积法、旋涂法、丝网印刷法或喷涂法形成。
[0084]接下来，在蚀刻掺杂层15之后，沟槽结构20的内部可以用填料30填充。用填料30填充沟槽结构20的内部的方法可以通过溅射法以及多种如上所述常用的印刷方法进行，例如丝网印刷法、喷墨印刷法和点胶法等。
[0085]同时，取决于应用领域，多种类型的物质可以用作填充沟槽结构20内部的填料30，而无限制，只要它们能够使填料的溶剂在比形成沟槽结构20中使用的热熔油墨的熔点低的温度下干燥即可。例如，填料30可以包括导电材料，导电材料含有选自银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、氧化铟锡(ITO)、金(Au)、镍(Ni)、碳纳米管(CNT)和聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)中的一种或多种。
[0086]接下来，在用填料30填充沟槽结构20的内部之后，可以将沟槽结构20去除。通过沟槽结构20的去除工艺，可以在掺杂层15上获得电极40’。以与上述那些类似的方式，沟槽结构20的去除工艺可以包括选自热处理工艺和溶液处理工艺中的一种或多种，其详细说明与上述相同。
[0087]同时，本公开的示例性实施方案还可以提供一种通过制备太阳能电池的方法形成的太阳能电池。在此情况下，电极40’可以具有高的长宽比或可以由精细图案形成。在此情况下，太阳能电池的效率可以通过提高吸光单元的吸光面积而改善。
[0088]太阳能电池可以包括P型半导体和η型半导体。在太阳能电池由其光敏层吸收太阳能的情况下，在半导体的内部可能产生电子-空穴对(EHPs)，并且相应地，所产生的电子和空穴可以分别移动至η型半导体和P型半导体。各元素可以在电极40’中集聚，从而能够用作外部电能。就太阳能电池而言，其效率的提高很重要，以使尽可能高量的电功率可以从太阳能输出。为提高太阳能的效率，产生尽可能多的电子-空穴对很重要，但降低所产生的电荷的损耗也很重要，从而向外分散电能。
[0089]具体实施例
[0090]下文中，将通过实施例详细说明本公开。然而，本公开并不限于此。
[0091]创造性实施例1
[0092]在将热塑性的热熔型油墨注入贮存器中之后，将贮存器的温度设定为85°C，然后进行喷射操作。使用SE-128喷墨头(Dimatix，Inc制造)通过施加65V电压的全部128个喷嘴进行喷射操作。具有不均匀性的硅基板被用作基板。在具有不均匀性的硅基板上，以30μηι的间距(pitch interval) 一次喷射线宽约为30 μ m和高度约为20 μ m的印刷图案，从而形成底面。底面具有印刷图案的7条线，并且基板被完全覆盖，以便在印刷图案之间没有形成诸如针孔的空隙。底面的总宽度为约200 μ m,其厚度为约20 μ m。之后,分别在构成底面的印刷图案中的第一印刷图案、第二印刷图案、第六印刷图案和第七印刷图案上进行一次喷射操作，从而形成壁表面。如此在基板上形成沟槽结构，在该沟槽结构中构成底部表面的印刷图案的线数为7，构成壁表面的印刷图案的层数为2。沟槽结构的底部表面的内部宽度为约100 μ m，沟槽结构的壁表面的内部高度为约20 μ m。
[0093]在使用Unijet设备、50 μ m的喷嘴，以20μπι的间距，在沟槽结构中喷射含有50wt%固体量的银纳米油墨之后，在室温下对其进行6次干燥。填充有填料的沟槽结构在350°C至500°C的烘箱中热处理5分钟至2小时，从而去除该沟槽结构。
[0094]相应形成的图案的线宽为约100 μ m，所述图案的厚度为约20 μ m，所述图案的长宽比为约5:1。
[0095]创造性实施例2
[0096]在与创造性实施例1相同的方式形成具有印刷图案的7条线的底部表面之后，分别在构成底部表面的印刷图案中的第一印刷图案、第二印刷图案、第六印刷图案和第七印刷图案上进行三次喷射操作，从而形成壁表面。如此在基板上形成沟槽结构，在该沟槽结构中构成底部表面的印刷图案的线数为7，构成壁表面的印刷图案的层数为3。沟槽结构的底部表面的内部宽度为约100 μ m，沟槽结构的壁表面的内部高度为约60 μ m。
[0097]之后，与以创造性实施例1相同的方式实施用填料填充沟槽结构内部并去除该沟槽结构的工艺。相应形成的图案的线宽为约100 μ m，所述图案的厚度为约60 μ m，所述图案的长宽比为约5:3。
[0098]创造性实施例3
[0099]在与创造性实施例1相同的方式形成具有印刷图案的7条线的底部表面之后，分别在构成底部表面的印刷图案中的第一印刷图案、第二印刷图案、第六印刷图案和第七印刷图案上进行五次喷射操作，从而形成壁表面。如此在基板上形成沟槽结构，所述沟槽结构中构成底部表面的印刷图案的线数为7，构成壁表面的印刷图案的层数为5。沟槽结构的底部表面的内部宽度为约100 μ m，沟槽结构的壁表面的内部高度为约100 μ m。
[0100]之后，与以创造性实施例1相同的方式实施用填料填充沟槽结构内部并去除该沟槽结构的工艺。相应形成的图案的线宽为约ΙΟΟμ--，所述图案的厚度为约ΙΟΟμ--，所述图案的长宽比为约1:1。
[0101]同时，通过使根据上述创造性实施例1至3形成的沟槽结构成像而获得的光学图像示于图6中。由图6(a)至图6(c)可以看出，在印刷图案的层数提高的情况下，沟槽结构的底部表面和壁表面的颜色对比度很明显，并因此，能够证实即使当印刷图案的层数提高时，沟槽结构的形状也不萎陷，被牢固地形成。
[0102]对比实施例1
[0103]由DMP2800喷墨设备喷射含有50wt %固体量的银纳米油墨，在这种情况下，每个喷嘴喷射1pl的液滴。
[0104]在表面未处理的玻璃基板上以20 μ m的间距进行喷射操作。相应形成的线性图案的线宽为约110 μ m至114 μ m，所述线性图案的厚度为约0.4 μ m至0.7 μ m，所述线性图案的长宽比为约275:1。形成的图案的光学图像示于图7中。图7的黑色部分对应于所形成的图案。观看图7的左下部分，能够证实观察到了油墨的铺展现象。
[0105]对比实施例2
[0106]使用纤维素溶液和表面活性剂彼此混合的混合溶液通过实施旋涂法对玻璃基板进行表面处理。不同的是，使用如上所述的表面经处理的基板，在与对比实施例1相同的条件下进行喷射操作。因此，相应形成的线性图案的线宽为约43 μ m，所述线性图案的厚度为约1.5μπι，所述线性图案的长宽比为约28.7:1。所形成的图案的光学图像示于图8中。图8的黑色部分对应于所形成的图案。与对比实施例1相比较(图7)，可以证实所述图案的线宽较窄。尽管与对比实施例1的图案相比，对比实施例2的图案具有高的长宽比，但是对比实施例2的图案与创造性实施例的图案相比，仍具有显著低的长宽比。
[0107]实验实施例1:使用光学轮廓仪测量沟槽结构的形状
[0108]使用光学轮廓仪测量通过与创造性实施例1至3相同的方法形成的沟槽结构，其结果示于图9至图11。图9示出根据创造性实施例1的方法在基板上形成单个沟槽结构的状态。图10示出根据创造性实施例2的方法在基板上形成两个彼此相邻的沟槽结构的状态。图11示出根据创造性实施例3的方法在基板上形成两个彼此相邻的沟槽结构的状态。比较创造性实施例1至3的沟槽结构的测量值和图9至图11，在一定范围内产生了沟槽结构测量值之间的差异。这是由于使用光学轮廓仪测量时产生的测量误差。在此情况下，在图9至图11中，左侧视图示出三维形状。此处,X轴和Y轴的单位为mm, ζ轴的单位为μ m。此外，右侧视图不出在垂直于Y轴方向上切开的表面轮廓。同时，将图9至图11的三张视图彼此相比较，从而能够证实沟槽结构的槽的宽度和高度的变化。
[0109]实验实施例2:阿尔法台阶仪法测量的沟槽结构的形状
[0110]根据创造性实施例1形成的沟槽结构通过阿尔法台阶仪法测量，其结果示于图12中。根据图12，沟槽结构的高度为约40 μ m，沟槽结构的槽的高度为约20 μ m，槽的宽度为约90 μ m M100 μ m。
[0111][附图标号说明]
[0112]2:形成沟槽结构的印刷图案
[0113]10:基板
[0114]15:掺杂层
[0115]20:沟槽结构
[0116]30:填料
[0117]40:图案
[0118]40':电极
[0119]W:沟槽结构的内部宽度
[0120]T:沟槽结构的内部厚度
【权利要求】
1.一种制备图案的方法，包括: 在基板上形成沟槽结构； 用填料填充所述沟槽结构的内部；以及 去除所述沟槽结构， 其中，使用热熔油墨通过喷墨法形成所述沟槽结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沟槽结构由多个用于形成沟槽结构的印刷图案构成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沟槽结构的内部高度与内部宽度的比例为6:1 至 I =10
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热熔油墨为热塑性热熔油墨或紫外线固化热溶油墨。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述填料包括导电材料或者绝缘材料，所述导电材料含有选自银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、氧化铟锡(ITO)、金(Au)、镍(Ni)、碳纳米管(CNT)和聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)中的一种或多种，所述绝缘材料含有选自丙烯酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺和环氧树脂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沟槽结构的去除包括选自热处理工艺和溶液处理工艺中的一种或多种。
7.一种图案，所述图案通过权利要求1至6中任一项所述的方法制备。
8.一种制备太阳能电池的方法，包括: 在基板上形成掺杂层； 在所述掺杂层上形成沟槽结构； 蚀刻所述掺杂层； 用填料填充所述沟槽结构的内部；以及 去除所述沟槽结构， 其中，使用热熔油墨通过喷墨法形成所述沟槽结构。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述沟槽结构由多个用于形成沟槽结构的印刷图案构成。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述沟槽结构的内部高度与内部宽度的比例为6:1 至 I =10
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述热熔油墨为热塑性热熔油墨或紫外线固化热熔油墨。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基板为硅片。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述填料包括导电材料，所述导电材料含有选自银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、氧化铟锡(ITO)、金(Au)、镍(Ni)、碳纳米管(CNT)和聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)中的一种或多种。
14.根据权利要求8所述的方法，还包括:在蚀刻所述掺杂层之后，在所述基板上形成防反射层。
15.一种太阳能电池，所述太阳能电池根据权利要求8至14中任一项所述的方法制备。
【文档编号】H01L31/18GK104247050SQ201480000866
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2013年4月15日
【发明者】具勇成, 金俊衡 申请人:Lg化学株式会社