(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910500983.8
(22)申请日 2019.06.11
(71)申请人 厦门市豪尔新材料股份有限公司
地址 361000 福建省厦门市翔安区火炬高
新区（翔安）产业区翔虹路29号
(72)发明人 蔡锦云 符维强 李步龙 许丹杰
陈泗实
(74)专利代理机构 厦门市精诚新创知识产权代
理有限公司 35218
代理人 赖秀华
(51)Int.Cl.
C09K 13/06(2006.01)
H01L 31/18(2006.01)
H01L 21/306(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种
刻蚀浆料及其制备方法和应用以及太阳能电池
水性增稠树脂、填料和酸液，所述水性基体树脂
在150～170℃下高温烘烤之后基本不会变稀且
具有耐酸性。与激光刻蚀对比，本发明采用特定
的刻蚀浆料进行刻蚀开槽的速度更快，不会损伤
非晶硅基材；与光刻胶-湿法刻蚀相比，本发明采
用特定的刻蚀浆料进行刻蚀开槽能够以更低的
成本实现相当的刻蚀效果；与遮蔽油墨-湿法刻
蚀相比，本发明采用特定的刻蚀浆料进行刻蚀开
槽的工艺刻蚀浆料残留更少，工艺更为简单(工
序减少了一半)、
成本更低。权利要求书1页 说明书6页 附图1页CN 110218563 A 2019.09.10
C N 110218563
A
1.一种刻蚀浆料，其特征在于，所述刻蚀浆料含有水性基体树脂、水性增稠树脂、填料和酸液，所述水性基体树脂在150～170℃下高温烘烤之后基本不会变稀且具有耐酸性。
2.根据权利要求1所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述刻蚀浆料中含有水性基体树脂15～40重量份、水性增稠树脂0.5～5重量份、填料5～30重量份以及酸液20～40重量份。
3.根据权利要求1或2所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述水性基体树脂选自水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯和水性酚醛树脂中的至少一种；所述水性基体树脂的数均分子量为100,000以下，优选为80000～90000。
4.根据权利要求1或2所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述水性增稠树脂选自冷结胶、可得然胶、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、魔芋胶、古尔胶、阿拉伯胶、聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种；所述水性增稠树脂的数均分子量为20000～80000。
5.根据权利要求1或2所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述填料选自锂基蒙脱土、水性有机膨润土、高岭土、丙烯酸类光扩散剂、钛白粉、亲水二氧化硅、凹凸棒土、氢氧化铝、氯化钙、碳酸钙和硫酸钡中的
至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述酸液选自磷酸、焦磷酸、植酸、磷酸氢二钠水合物、硝酸、草酸、甲酸和盐酸中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述刻蚀浆料还含有溶剂和/或助剂；优选地，当所述刻蚀浆料中含有溶剂时，以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述溶剂的含量为10～30wt％；优选地，当所述刻蚀浆料中含有助剂时，以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述助剂的含量为1～5wt％；优选地，所述溶剂选自水、双氧水、丙三醇和乙二醇中的至少一种；优选地，所述助剂选自分散剂、消泡剂、流平剂和乳化剂中的至少一种；优选地，所述刻蚀浆料由水性基体树脂、水性增稠树脂、填料、酸液、溶剂和助剂组成，且以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述水性基体树脂的含量为15～40wt％，所述水性增稠树脂的含量为0.5～5wt％，所述填料的含量为5～30wt％，所述酸液的含量为20～40wt％，所述溶剂的含量为10～30wt％，所述助剂的含量为1～5wt％。
8.权利要求1～7中任意一项所述的刻蚀浆料的制备方法，其特征在于，该方法包括将所述水性基体树脂、水性增稠树脂、填料和酸液以及任选的溶剂和助剂混合均匀，得到刻蚀浆料；优选地，当所述刻蚀浆料含有溶剂和助剂时，所述混合的方式为将所述水性基体树脂和部分助剂在40～70℃下以50～200rpm的速率搅拌分散40～100min，之后在均质条件下以100～120g/min的速率滴加溶剂，滴加完毕
之后再继续均质20～60min，再加入水性增稠树脂并以50～200rpm的速率搅拌分散20～60min，加入填料继续以80～150rpm的速率搅拌分散5～20min，最后加入酸液和剩余部分助剂并以200～300rpm的速率搅拌分散5～20min。
9.权利要求1～7中任意一项所述的刻蚀浆料在刻蚀太阳能电池的P型硅和N型硅、P型硅和N型硅异质结结构、减反射层中至少一者中的应用。
10.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述太阳能电池交叉异质结P型硅和N型硅采用权利要求1～7中任意一项所述的刻蚀浆料进行刻蚀开槽。
权 利 要 求 书1/1页CN 110218563 A
一种刻蚀浆料及其制备方法和应用以及太阳能电池的制造
方法
技术领域
[0001]本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种刻蚀浆料及其制备方法和应用以及太阳能电池的制造方法。
背景技术
[0002]太阳能电池包括SE电池、PERC电池、IBC电池和HBC电池。其中，HBC电池所采用的是HIT和IBC相结合的技术，可以使电池效率进一步提升，其结构如下：在硅片表面同时采用本征的非晶硅进行表面钝化，在背面分别采用N型和P型的非晶硅薄膜形成异质结。HBC电池的优点是利用非晶硅优越的表面钝化性能，并结合IBC结构没有金属遮挡的结构优点，采用相同的器件结构，这是HBC电池的重要发展方向，目前日本松下和夏普公司取得了25％以上的电池效率。
[0003]目前制作太阳能电池交叉异质结P型和N型区域需要做掩膜开槽刻蚀，所采用的刻蚀方法主要有激光刻蚀法、光刻胶-湿法刻蚀法和遮蔽油墨-湿法刻蚀法。其中，激光刻蚀最简便，但是由于开槽面积大，激光开槽所需要的时间长，会造成硅片损伤。光刻胶-湿法刻蚀所采用的光刻胶均为进口光刻胶，价格太高，并且需要特定的涂布设备加工。遮蔽油墨-湿法刻蚀线路精度不够，并且清洗不净，会造成有机物残留。因此，亟需开发一种新的刻蚀方法以克服激光刻蚀、光刻胶-湿法刻蚀法和遮蔽油墨-湿法刻蚀的以上缺陷。
发明内容
[0004]本发明的目的是为了克服采用现有的激光刻蚀、光刻胶-湿法刻蚀和遮蔽油墨-湿法刻蚀对太阳能电池交叉异质结P型和N型区域做开槽刻蚀时存在的以上缺陷，而提供一种具有较快刻蚀速率的刻蚀浆料及
其制备方法和应用以及太阳能电池的制造方法。[0005]具体地，本发明提供了一种刻蚀浆料，其中，所述刻蚀浆料含有水性基体树脂、水性增稠树脂、填料和酸液，所述水性基体树脂在150～170℃下高温烘烤之后基本不会变稀且具有耐酸性。
[0006]进一步的，所述刻蚀浆料中含有水性基体树脂15～40重量份、水性增稠树脂0.5～5重量份、填料5～30重量份以及酸液20～40重量份。
[0007]进一步的，所述水性基体树脂选自水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯和水性酚醛树脂中的至少一种。
[0008]进一步的，所述水性基体树脂的数均分子量为100,000以下，优选为80000～90000。
[0009]进一步的，所述水性增稠树脂选自冷结胶、可得然胶、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、魔芋胶、古尔胶、阿拉伯胶、聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种。
[0010]进一步的，所述水性增稠树脂的数均分子量为20000～80000。
[0011]进一步的，所述填料选自锂基蒙脱土、水性有机膨润土、高岭土、丙烯酸类光扩散剂、钛白粉、亲水二氧化硅、凹凸棒土、氢氧化铝、氯化钙、碳酸钙和硫酸钡中的至少一种。[0012]进一步的，所述
酸液选自磷酸、焦磷酸、植酸、磷酸氢二钠水合物、硝酸、草酸、甲酸和盐酸中的至少一种。
[0013]进一步的，所述刻蚀浆料还含有溶剂和/或助剂。
[0014]进一步的，当所述刻蚀浆料中含有溶剂时，以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述溶剂的含量为10～30wt％。
[0015]进一步的，当所述刻蚀浆料中含有助剂时，以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述助剂的含量为1～5wt％。
[0016]进一步的，所述溶剂选自水、双氧水、丙三醇和乙二醇中的至少一种。
[0017]进一步的，所述助剂选自分散剂、消泡剂、流平剂和乳化剂中的至少一种。[0018]进一步的，所述刻蚀浆料由水性基体树脂、水性增稠树脂、填料、酸液、溶剂和助剂组成，且以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述水性基体树脂的含量为15～40wt％，所述水性增稠树脂的含量为0.5～5wt％，所述填料的含量为5～30wt％，所述酸液的含量为20～40wt％，所述溶剂的含量为10～30wt％，所述助剂的含量为1～5wt％。
[0019]进一步的，本发明提供的刻蚀浆料的制备方法包括将所述水性基体树脂、水性增稠树脂、填料和酸液以及任选的溶剂和助剂混合均匀，得到刻蚀浆料。
[0020]进一步的，当所述刻蚀浆料含有溶剂和助剂时，所述混合的方式为将所述水性基体树脂和部分助剂在40～70℃下以50～200rpm的速率搅拌分散40～100min，之后在均质条件下以100～120g/min的速率滴加溶剂，滴加完毕之后再继续均质20～60min，再加入水性增稠树脂并以50～200rpm的速率搅拌分散20～60min，加入填料继续以80～150rpm的速率搅拌分散5～20min，最后加入酸液和剩余部分助剂并以200～300rpm的速率搅拌分散5～20min。
[0021]本发明还提供了所述刻蚀浆料在刻蚀太阳能电池的P型硅和N型硅、P型硅和N型硅异质结结构、减反射层中至少一者中的应用。
[0022]此外，本发明还提供了一种太阳能电池的制造方法，其中，所述太阳能电池交叉异质结P型硅和N型硅采用上述刻蚀浆料进行刻蚀开槽。
[0023]与激光刻蚀对比，本发明采用特定的刻蚀浆料进行刻蚀开槽的速度更快，不会损伤非晶硅基材；与光刻胶-湿法刻蚀相比，本发明采用特定的刻蚀浆料进行刻蚀开槽能够以更低的成本实现相当的刻蚀效果；与遮蔽油墨-湿法刻蚀相比，本发明采用特定的刻蚀浆料进行刻蚀开槽的工艺刻蚀浆料残留更少，工艺更为简单(工序减少了一半)、成本更低。
附图说明
[0024]图1为本发明提供的太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
[0025]以下将更详细地描述本发明。
[0026]在本发明中，所述水性基体树脂可以为现有的各种在150～170℃下高温烘烤之后基本不会变稀且具有耐酸性的水性树脂，其数均分子量优选为100,000以下，更优选为
80000～90000，其能够完全分散于水、水溶性溶剂或者油溶性溶剂中，形成透明状或者乳液状。所述水性基体树脂的具体实例包括但不限于：水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯和水性酚醛树脂中的至少一种。
[0027]在本发明中，所述水性增稠树脂主要作用是提升刻蚀浆料的粘度，其具体实例包括但不限于：冷结胶、可得然胶、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、魔芋胶、古尔胶、阿拉伯胶、聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种。此外，所述水性增稠树脂的数均分子量优选为20000～80000。
[0028]在本发明中，所述填料的具体实例包括但不限于：锂基蒙脱土、水性有机膨润土、高岭土、丙烯酸类光扩散剂、钛白粉、亲水二氧化硅、凹凸棒土、氢氧化铝、氯化钙、碳酸钙和硫酸钡中的至少一种。其中，所述锂基蒙脱土、水性有机膨润土、高岭土、钛白粉、亲水二氧化硅、氢氧化铝、氯化钙、
碳酸钙和硫酸钡的粒径优选为1μm以下。所述丙烯酸类光扩散剂的粒径优选为5μm以下。此外，所述锂基蒙脱土、水性有机膨润土优选具有10～20倍的遇水膨胀值。
[0029]在本发明中，所述酸液的具体实例包括但不限于：磷酸、焦磷酸、植酸、磷酸氢二钠水合物、硝酸、草酸、甲酸和盐酸中的至少一种。
[0030]在本发明中，所述水性基体树脂和水性增稠树脂的质量比优选为100:(10～30)，更优选为100:(20～30)。根据本发明的一种优选实施方式，所述刻蚀浆料中含有水性基体树脂15～40重量份、水性增稠树脂0.5～5重量份、填料5～30重量份以及酸液20～40重量份。
[0031]在本发明中，所述刻蚀浆料还可以含有溶剂和/或助剂。当所述刻蚀浆料中含有溶剂时，以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述溶剂的含量可以为10～30wt％。当所述刻蚀浆料中含有助剂时，以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述助剂的含量可以为1～5wt％。所述溶剂的具体实例包括但不限于：水、双氧水、丙三醇和乙二醇中的至少一种。所述助剂的具体实例包括但不限于：分散剂、消泡剂、流平剂和乳化剂中的至少一种。根据本发明的一种优选实施方式，所述刻蚀浆料由水性基体树脂、水性增稠树脂、填料、酸液、溶剂和助剂组成，且以所述刻蚀浆料的总重量为基准，所述水性基体树脂的含量为15～40wt％，所述水性增稠树脂的含量为0.5～5wt％，所述填料的含量为5～30wt％，所述酸液的含量为20～40wt％，所述溶剂的含量为10～30wt％，所述助剂的含量为1～5wt％。
[0032]本发明提供的刻蚀浆料的制备方法包括将所述水性基体树脂、水性增稠树脂、填料和酸液以及任选的溶剂和助剂混合均匀，得到刻蚀浆料。
[0033]根据本发明的一种优选实施方式，当所述刻蚀浆料含有溶剂和助剂时，所述混合的方式为将所述水性基体树脂和部分助剂在40～70℃下以50～200rpm的速率搅拌分散40～100min，之后在均质条件下以100～120g/min的速率滴加溶剂，滴加完毕之后再继续均质20～60min，再加入水性增稠树脂并以50～200rpm的速率搅拌分散20～60min，加入填料继续以80～150rpm的速率搅拌分散5～20min，最后加入酸液和剩余部分助剂并以200～300rpm的速率搅拌分散5～20min。
[0034]本发明还提供了所述刻蚀浆料在刻蚀太阳能电池的P型硅和N型硅、P型硅和N型硅异质结结构、减反射层中至少一者中的应用。即，所述刻蚀浆料可以分别刻蚀太阳能电池生产中的P型硅和N型硅。所述刻蚀浆料可以刻蚀太阳能电池生产中的P型硅和N型硅异质结结
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