一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法与流程

本发明涉及一种太阳能电池的电极制备工艺，尤其是一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法。

背景技术：

1、电极(金属栅线)是太阳能电池必不可少的，其收集电池体内的光生载流子传输至电池外部。常规的太阳能电池电极图形通过不同的网版图形匹配浆料(主要是银浆，或银包铜，或铜包银)，利用丝网印刷技术印刷到太阳能电池的表面。这些技术在中国发明专利申请：cn2023105341552、cn2023107624217、cn2023105128265、中国发明专利cn2019112546137、cn2020115956456等都有介绍说明。

2、电极的主要材料为银(ag)，是一种贵金属材料，其价格不断上涨，导致太阳能电池价格升高，不符合太阳能电池降本的趋势。因此，一种替代银的电镀成为当前研究和产业化的热点，如中国发明专利申请cn2022112158576、cn2021111750139、cn2021102290070、cn2014800331892等都采用电镀金属化工艺取代丝印银浆方案，因为电镀铜不但可降本，还可增效。常规电镀金属化工艺包括丝印光阻油墨、曝光、显影、电镀铜、去膜等工艺流程，如中国发明专利申请cn2022111440885、cn2022117061967等。常规电镀金属化工艺依赖曝光等工艺，作为掩膜，成本增加，技术难度也增加；同时在透光区(非栅线区域)容易存在铜残留，导致电池效率低。

3、作为一种低成本的掩膜方法，丝印也被研究或使用，如中国发明专利申请cn2023109835829、cn2023102756949，就采用丝印掩膜。但这些常规丝印掩膜容易存在图1所示的油墨(或浆料)外扩或溢流，根据不同的丝印工艺，外扩或溢流区域的长度从几个微米到数个毫米不等。如果直接使用该丝印掩膜，会导致后续的金属栅线和电池片接触不牢固，产生脱栅、掉栅；同时，会导致金属栅线和电池片的接触电阻率大，影响电池效率。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，能够减少或避免常规丝印掩膜的外扩或溢流问题，还能够替代常规电镀金属化工艺，具体技术方案为：

2、一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，包括以下步骤：衬底、第一次掩膜、第二次掩膜、固化处理、薄膜沉积、刻蚀；其中，所述第一次掩膜采用丝印的方法，丝印油墨为低粘度油墨，所述低粘度油墨的粘度为10000±5000cps；所述第二次掩膜使用高粘度油墨；所述高粘度油墨的粘度比所述低粘度油墨的粘度至少大1000cps。

3、优选的，所述高粘度油墨的接触角≥70。

4、进一步的，所述第一掩膜的区域宽度l1＝l11+l12+l13，其中，0.03≤(l11+l12)/l1≤0.5。

5、进一步的，所述第一掩膜层的干膜厚度t1为5um～50um；所述第二掩膜层的干膜厚度t2为5um～50um。

6、进一步的，1.0≤t2/t1≤3.0。

7、进一步的，(t1+t2)/ft≥1.1，所述ft为所需栅线的厚度。

8、进一步的，采用电镀沉积制备膜时，(t1+t2)/ft≤5，所述ft为所需栅线的厚度。

9、优选的，电极的栅线的宽度w为15um～100um。

10、优选的，所述第二次掩膜包括丝印、转印、压印、喷墨打印、胶印、旋涂、喷涂中的一种或多种。

11、优选的，所述固化处理包括紫外线固化、热固化、电子束固化、自由基固化中的一种或多种。

12、与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

13、本发明提供的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法在保持性能不变的基础上降低了制备成本，能够减少或避免常规丝印掩膜的外扩或溢流问题，制备高质量的栅线，还能够替代常规电镀金属化工艺。

技术特征：

1.一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，包括以下步骤：衬底、第一次掩膜、第二次掩膜、固化处理、薄膜沉积、刻蚀；

2.根据权利要求1所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，所述高粘度油墨的接触角≥70。

3.根据权利要求1所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，所述第一掩膜的区域宽度l1＝l11+l12+l13，其中，0.03≤(l11+l12)/l1≤0.5。

4.根据权利要求1所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，所述第一掩膜层的干膜厚度t1为5um～50um；所述第二掩膜层的干膜厚度t2为5um～50um。

5.根据权利要求4所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，1.0≤t2/t1≤3.0。

6.根据权利要求4所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，(t1+t2)/ft≥1.1，所述ft为所需栅线的厚度。

7.根据权利要求4所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，采用电镀沉积制备膜时，(t1+t2)/ft≤5，所述ft为所需栅线的厚度。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，电极的栅线的宽度w为15um～100um。

9.根据权利要求1所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，所述第二次掩膜包括丝印、转印、压印、喷墨打印、胶印、旋涂、喷涂中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，其特征在于，所述固化处理包括紫外线固化、热固化、电子束固化、自由基固化中的一种或多种。

技术总结
本发明涉及一种太阳能电池的电极制备工艺，尤其是一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法，包括以下步骤：衬底、第一次掩膜、第二次掩膜、固化处理、薄膜沉积、刻蚀；其中，所述第一次掩膜采用丝印的方法，丝印油墨为低粘度油墨，所述低粘度油墨的粘度为10000±5000cps；所述第二次掩膜使用高粘度油墨；所述高粘度油墨的粘度比所述低粘度油墨的粘度至少大1000cps。本发明提供的一种采用薄膜掩膜制备太阳能电池电极的方法在保持性能不变的基础上降低了制备成本，能够减少或避免常规丝印掩膜的外扩或溢流问题，制备高质量的栅线，还能够替代常规电镀金属化工艺。

技术研发人员：王学卫,谷士斌,何立山
受保护的技术使用者：无锡釜川科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27