CN101276789B - 一种非晶硅太阳能电池铝膜蚀刻方法及蚀刻油墨 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蚀刻油墨及非晶硅太阳能电池铝膜蚀刻方法，采用碱性蚀刻浆料在非晶硅单元电池周边的背电极铝膜上丝印蚀刻出防短路的隔离槽，该碱性蚀刻浆料是一种在铝膜电极上丝印的油墨，其原料配比为：碱：2.7-9.1％(W/W)，水：81-86％(W/W)，增稠剂：5.4-7.3％(W/W)，水性消泡剂：0.3-0.7％(W/W)，水性流平剂：1.5-1.8％(W/W)。采用本发明提供的方法制备太阳能电池不仅能有效防止单元电池周边短路，而且成本低，蚀刻后易于清洗，提高了生产效率，有利于大规模连续化生产。

Description

一种非晶硅太阳能电池铝膜蚀刻方法及蚀刻油墨

技术领域

本发明涉及一种非晶硅太阳能电池铝膜蚀刻技术，是生产非晶硅太阳能电池，铝背电极图案的蚀刻剂及蚀刻方法。

背景技术

非晶硅太阳能电池的结构，是在玻璃板上沉积了一层SnO₂(或ITO)导电膜，经化学气相沉积在导电膜上沉积一层非晶硅，在非晶硅上沉积背电极铝膜。本申请人前期采用蚀刻非晶硅太阳能电池铝膜的方法是用三氯化铁-硫酸铜油墨进行蚀刻(已申请专利，申请号：200610156980.X)，这种蚀刻油墨及其蚀刻方法，能有效蚀刻太阳能电池铝膜，并形成各种复杂图案；但采用这种方法蚀刻后产生的铜、铁金属导电物质等残渣，并附着在非晶硅上，清洗困难，生产效率低，不适合大规模生产。中国专利200410038200.2“使用非晶硅碳罩幕蚀刻铝层的方法”，采用非晶硅形成碳罩幕进行保护，再用等离子体蚀刻铝层，该方法需用昂贵的等离子体设备，蚀刻工序多，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、易于清洗的蚀刻油墨。

另一个目的是提供一种非晶硅薄膜太阳能电池铝膜蚀刻方法，防止单元电池周边短路，提高生产效率，便于大规模连续化生产。

为了实现本发明的目的，本发明根据如下化学反应原理：

2Al+2OH^-1+6H₂O＝2[Al(OH)₄]^-1+3H₂↑

本发明所采用的技术方案是：一种非晶硅薄膜太阳能电池制造方法，由大规模集成串联式电池单元节构成，至少由一个电池单元节构成单元电池，以透明基板为衬底，依序层叠前电极层、薄膜电池层、铝背电极层，并用碱性蚀刻浆料在单元电池周边的背电极铝膜上丝印蚀刻出防短路的隔离槽。蚀刻的隔离槽可以是圆形、圆环、条形、扇形、方形或N边形。

所采用的碱性蚀刻浆料是一种在铝膜电极上丝印的油墨，其原料配比为：碱：2.7-9.1％(W/W)，水：81-86％(W/W)，增稠剂：5.4-7.3％(W/W)，水性消泡剂：0.3-0.7％(W/W)，水性流平剂：1.5-1.8％(W/W)。

所说的碱是氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，增稠剂是丙烯酸聚合物，消泡剂是水性消泡剂，流平剂是水性流平剂，溶剂是水。

本发明碱性蚀刻油墨制作方法如下：在一个耐碱性的容器中加入2.7-9.1份重量的氢氧化钠(或氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾)，再加81.0-86.0份重量的水，搅拌溶解后，加入5.4-7.3份重量的增稠剂W-115(或W-116)，搅拌增稠后，加入0.3-0.7份重量的水性消泡剂W-090(或W-096)，1.5-1.8份重量的水性流平剂。继续搅拌均匀即可。

蚀刻工艺步骤如下：

A.制作并准备碱性蚀刻油墨。

B.按要求制作丝网图案。

C.将碱性蚀刻油墨通过丝网漏印到非晶硅太阳能电池板上。

D.丝印后的电池板室温下水平放置30-60分钟。

E.用水冲洗干净。

本发明的积极效果是，采用碱性蚀刻油墨及生产工艺，能有效蚀刻非晶硅上铝膜，并形成各种复杂图案，能有效防止单元电池周边短路。蚀刻后产生的碱性金属离子容易清洗，提高了生产效率，有利于大规模连续化生产。采用廉价的水作为溶剂，降低了生产成本。丝印油墨后的产品，不需要加温腐蚀，能在室温下腐蚀，而不会产生毛刺现象。

附图说明

图1、是本发明非晶硅太阳能电池结构截面图。

图2、是本发明蚀刻后非晶硅太阳能电池结构截面图。

图3、是本发明蚀刻前方型非晶硅太阳能电池结构俯视图。

图4、是本发明蚀刻后方型非晶硅太阳能电池结构俯视图。

上述图中，1是透明基板，2是前电极层，3是非晶硅薄膜电池层，4是铝背电极层，5是隔离槽，6是背漆。

下面结合附图详细描述本发明。强光非晶硅太阳能电池的制作工艺程序，是在透明基板1上，沉积前电极层2，前电极层是SnO₂(或ITO)导电膜。用激光刻划SnO₂(或ITO)透明导电膜形成前电极图形，或使用化学试剂蚀刻透明导电膜形成前电极图形。将已清洗干净的透明导电玻璃装入特制的夹具里，送进烘箱中，在温度200℃-300℃条件下预热后，放入沉积室中，经化学气相沉积，在SnO₂导电膜上沉积非晶硅薄膜层。用激光刻划非晶硅形成非晶硅薄膜电池图形。用真空蒸镀或磁控溅射方法在非晶硅薄膜层上沉积铝背电极，并通过掩膜形成铝背电极图形。镀铝后的电池板，用高分子材料制成的UV-油墨丝印成背漆保护层，经3000瓦UV-紫外灯光固化后，再丝印正负极字符并光固化。经过事先设计，丝印后得到不同图案和不同尺寸大小的非晶硅薄膜电池。图案圆形、扇形、方形等，丝印背漆和字符后，单元电池7之间裸露的铝膜用碱性蚀刻油墨进行腐蚀，蚀刻后形成隔离槽5，可防止单元电池7周边短路。通过丝印碱性蚀刻油墨，在腐蚀铝膜的同时，又不会影响电池片的性能。最后丝印铜浆电极并在120℃-160℃烘箱中加热固化60-90分钟。

具体实施方式

实施例1

图3是本实施例示意图，规格70mm×70mm太阳能电池片。在SnO₂导电玻璃上，用激光刻划透明导电膜形成电极图案，用自动连续清洗机清洗已形成电极图案的透明导电玻璃。将已清洗干净的透明导电玻璃装入特制的夹具里，送进烘箱中，在温度250℃条件下预热后，在SnO₂导电膜上沉积非晶硅薄膜层。用激光刻划非晶硅形成非晶硅薄膜电池图形。在非晶硅薄膜层上，用真空蒸镀方法制备铝背电极层，并通过掩膜架形成铝背电极图形。镀铝后的电池板，用高分子材料制成的UV-油墨丝印成背漆保护层，经UV-紫外灯光固化后，再丝印正负极字符并光固化。经过设计，将丝印网制成长70mm、宽70mm方形图案，漏印后得到非晶硅薄膜电池。丝印背漆和字符。取1800克水，加200克NaOH，搅拌溶解后，加160克WT-115增稠剂，搅拌增稠后，加11克水性消泡剂W-090和36克水性流平剂Leaslip455后，搅拌均匀，制得碱性蚀刻油墨。单元电池7之间裸露的铝膜用碱性蚀刻油墨进行腐蚀，电池板水平放置40分钟，再用水冲洗，即得蚀刻后形成隔离槽5，可防止单元电池7周边短路。最后丝印铜浆电极并在150℃烘箱中加热固化60分钟。

实施例2

单元电池片50mm×50mm规格的制作过程同例1，不同之处是碱性蚀刻油墨的配制。取1790克水，加190克KOH，搅拌溶解后，加155克WT-115增稠剂，搅拌增稠后，加11克水性消泡剂W-090和36克水性流平剂Leaslip455后，搅拌均匀，制得碱性蚀刻油墨。

实施例3

单元电池片70mm×70mm规格的制作过程同例1，不同之处是碱性蚀刻油墨的配制。取1790克水，加100克NaOH，搅拌溶解后，加150克WT-115增稠剂，搅拌增稠后，加11克水性消泡剂W-090和36克水性流平剂Leaslip455后，搅拌均匀，制得碱性蚀刻油墨。

实施例4

圆形电池片ф50mm规格的制作过程同例1，不同之处是丝印网的制作。将丝印网制成直径ф50mm圆形图案，漏印后得到圆形电池片。

实施例5

条形电池片80mm×120mm规格的制作过程同例1，不同之处是丝印网的制作。将丝印网制成80mm×120mm条形，漏印后得到条形电池片。

实施例6

扇形电池片ф70mm规格的制作过程同例1，不同之处是丝印网的制作。将丝印网制成直径ф70mm扇形图案，漏印后得到扇形电池片。

Claims (2)

1.一种非晶硅薄膜太阳能电池制造方法，由大规模集成串联式电池单元节构成，至少由一个电池单元节构成单元电池，以透明基板为衬底，依序层叠前电极层、非晶硅薄膜电池层、铝背电极层，其特征在于用碱性蚀刻浆料在单元电池周边的背电极铝膜上丝印蚀刻出防短路的隔离槽，所说的碱性蚀刻浆料是一种在铝膜电极上丝印的油墨，其原料配比为：氢氧化钠或氢氧化钾：2.7-9.1％(W/W)，水：81-86％(W/W)，增稠剂：5.4-7.3％(W/W)，水性消泡剂：0.3-0.7％(W/W)，水性流平剂：1.5-1.8％(W/W)。

2.根据权利要求1所述的非晶硅薄膜太阳能电池制造方法，其特征在于所说的隔离槽是圆形、圆环、扇形、N边形中的一种。

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