CN104854684A - 用于制造背面钝化太阳能电池的组合物和方法 - Google Patents

用于制造背面钝化太阳能电池的组合物和方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述了用于制造背面钝化硅太阳能电池的组合物和方法。本发明描述了一种将背表面切开以使硅与常规铝粉浆接触的新颖方法。本发明描述了多种新颖的可丝网印刷的抗蚀剂。首先，可将此类抗蚀剂印刷在背面钝化太阳能电池晶片的背面上。接着可以使用湿式蚀刻来去除钝化层，并接着可以去除抗蚀剂层。此外，可以任选地使用额外的湿式蚀刻步骤来深化通向所述硅的开口并增强BSF(背面场)。接着可以将铝粉浆印刷在目前所蚀刻的电池的整个背部上。接着将整个电池烧制。在本发明的示例性实施方案中，可以选择不会烧穿钝化层的粉浆。

Description

用于制造背面钝化太阳能电池的组合物和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年11月14日提交的美国临时专利申请No.61/726,223和2013年3月14日提交的美国临时专利申请No.61/782,462的权益。这些申请中每一者的公开都在此以引用的方式完整地并入本文中。
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造，且尤其是使用湿式蚀刻工艺制造背面钝化太阳能电池的组合物和方法。
发明背景
用于接触背面钝化太阳能电池的常规方法是使用硅片的激光烧蚀。在此类方法中，大功率激光器在电池的背表面上点火，此将所沉积的钝化层热烧蚀。此工艺具有若干缺点。首先，激光烧蚀对表面下面的硅的破坏降低了电池效率。其次，因为激光必须扫视整个表面区域，所以此工艺可能耗费时间。激光烧蚀无法在背表面上产生复杂的形状和高分辨率的细节。此外，此方法不能控制进入太阳能电池的深度。这是重要的，因为电池的最终效率可能依赖于切开表面的深度，且当激光烧蚀更多材料时，此一般对衬底产生更大的热损伤和对应更低的效率。
因此本领域中需要改良的制造背面钝化太阳能电池的方法，其克服了常规方法的问题，例如激光烧蚀。
发明概要
描述了用于制造背面钝化硅太阳能电池的组合物和方法。描述了一种新颖的将背表面切开以使硅与常规铝粉浆接触的方法。描述了多种新颖的可丝网印刷的抗蚀剂。首先，可以将此类抗蚀剂印刷在背面钝化太阳能电池晶片的背面上。接着可以使用湿式蚀刻来去除钝化层，并接着可以去除抗蚀剂层。此外，其它湿式蚀刻步骤可以任选地用于将开口深化至硅中并增强BSF(背面场)。接着可以将铝粉浆印刷在目前蚀刻的电池的整个背部上。接着将整个电池烧制。在本发明的示例性实施方案中，可以选择不会烧穿钝化层的粉浆。
附图说明
图1描绘根据本发明的示例性实施方案的示例性背面钝化硅太阳能电池制造方法；
图2展示在钝化太阳能电池上烧制的相同铝粉浆的两种SEM(扫描电子显微镜)影像，左侧使用常规方法，右侧根据本发明的示例性实施方案的方法；
图2A和2B分别为图2的两个图的放大版本；以及
图3描绘用于印刷根据本发明的示例性实施方案的抗蚀剂的示例性测试丝网图案。
发明详述
描述了制造背面钝化硅太阳能电池的方法。尤其是使用创新的抗蚀剂和湿式蚀刻制造背部钝化太阳能电池以连接电接触的组合物和方法。
如上所述，具有背面钝化的常规硅太阳能电池优于未钝化的晶片，但是必须穿过非传导性钝化层与硅片背部进行电接触。下文中，描述了一种新颖的制备太阳能电池的背表面以使硅与常规铝粉浆接触的方法。在本发明的示例性实施方案中，首先，可以将可丝网印刷的抗蚀剂图案印刷在钝化晶片的背面上，如例如图1中所示。接着可以使用湿式蚀刻来去除钝化层且因此图案化，并接着可以去除抗蚀剂层。此外，其它湿式蚀刻步骤可以任选地用于将孔口深化至硅中且增强BSF(背面场)。最后，接着可以将铝粉浆印刷在整个背部上且烧制。在本发明的示例性实施方案中，可以选择不会烧穿钝化层的粉浆。
湿式蚀刻技术比激光工艺高效，因为此类激光烧蚀工艺会引起破坏，如上所述。然而，在此以前，未曾研发出可以容许湿式化学蚀刻并入高通量背景中的解决方案。
在本发明的示例性实施方案中，解决了与激光烧蚀有关的各个问题。此类示例性方法被简化，其中小的细节可以容易地使用高分辨率的可印刷抗蚀剂进行丝网印刷，且其中所述化学蚀刻不会破坏晶片。此外，本发明者已经观测到与激光烧制的接触相比，由所提出的方法产生的背面场(“BSF”)更厚且与周围更好地保持一致。其已经进一步观测到在湿式蚀刻样品上形成BSF大于激光烧制的孔口(示例性比较影像参见图2)。注意到，BSF是当铝粉浆和硅熔融时产生且随后在烧制期间固化的退化铝掺杂硅区域。此层使电接触附近的电场增强，并增加流向接触的载流子数量。如果在钝化层附近的BSF中存在任何破裂，那么当表面附近的带相反电荷的载流子与多数载流子重组时此可以引起分流。因此优良的BSF厚度和形状对高效率来说是至关紧要的，且当使用根据本发明的方法时，和常规方法对比，这些特征得到改良。
根据本发明的示例性实施方案提供的商业优点是通量较高，而所需要的装备一般已经针对使用印刷/蚀刻/清洗方法的工厂而建立。
因此，在本发明的示例性实施方案中，背部介电钝化层或堆叠可以例如通过使用可丝网印刷的抗蚀剂，接着湿式蚀刻工艺来切开。所述可丝网印刷的抗蚀剂可以包含本文中描述的新颖组合物之一，因此促进了在通量更大和分辨率大得多下湿式蚀刻工艺的使用。如所述，在过去，提供抗蚀剂并使用光刻法(即使用紫外光使抗蚀剂图案化，以选择性地使抗蚀剂显影，然后将显影的抗蚀剂洗去)或通过使用等离子体蚀刻将抗蚀剂图案化是耗费时间的。然而，由申请人/受让人SunChemical of Parsippany(New Jersey,USA)提供的最新一代抗蚀剂可以(i)在极高分辩率下丝网印刷，(ii)迅速固化，以及(ii)用作抗蚀剂以将图案蚀刻至钝化发射极背面接触(PERC)太阳能电池的太阳能电池背部中，以便(iv)接着可以将铝粉浆在钝化层顶部上烧制。此类由Sun Chemical提供的新颖抗蚀剂粉浆的实例为CXT-0597；XZ77；和ESTA-1150。示例性调配物描述于下表1中。
此类抗蚀剂能够充分粘附衬底，从而保护印刷区域免受湿式化学蚀刻浴。此工艺可以例如仅仅去除钝化层，或例如还可以用于蚀刻硅背表面中的控制沟槽。接着可以使用剥离浴去除抗蚀剂,剥离浴将在不影响晶片暴露区域下迅速去除抗蚀剂。接着，需要时，可以使用不破坏钝化层的标准湿式蚀刻处方将另一沟槽湿式蚀刻至装置中。此类湿式蚀刻溶液的实例包括例如KOH或TMAH水溶液。
在本发明的示例性实施方案中，可以使用具有极高分辩率的细线印刷能力的可丝网印刷的抗蚀剂。此技术提供了若干优点。首先，组合物可以被设计成具有容许使用丝网印刷工艺将高精度特征图案化至钝化层中的流变特征。其次，调配物优选地可以很好地粘附至钝化层，从而(i)将蚀刻剂的底切减至最少且(ii)提高对蚀刻剂的抗性。在本发明的示例性实施方案中，高精度可印刷性与蚀刻剂抗性的组合容许高精度图案化，这是PERC工艺的一个关键特征。抗蚀剂的组分可以优选地具有高水平的对蚀刻剂的抗性，使得印刷晶片可以经得起足够的暴露时间而无降解。因此，在蚀刻步骤期间钝化层的印刷保护区完整无损，然而，抗蚀剂组合物可以例如优选地仍在去除步骤期间快速地降解，以维护所述工艺的高通量方面。容易去除性是可印刷的抗蚀剂的重要特征。在本发明的示例性实施方案中，在抗蚀剂剥离步骤期间印刷的抗蚀剂可以优选地完全去除，使得在去除步骤后没有抗蚀剂残余物留下。
在本发明的示例性实施方案中，抗蚀剂可以由以下组分中任一者或以下组分的各种组合构成：苯酚-甲醛树脂，例如酚醛清漆树脂或甲阶酚醛树脂；乙烯基聚合物或共聚物；乙酸乙烯酯聚合物或共聚物；松香树脂或改性松香树脂，例如顺丁烯二酸、反丁烯二酸、苯酚或以其它方式改性的松香或松香酯；松香聚酯；脂松香或脂松香的改性酯；虫胶；三聚氰胺或改性三聚氰胺树脂；环化橡胶；或硬沥青或硬沥青树脂。
在一个实例中，酚醛清漆树脂可以在5％至50％范围内，但优选地在15％-25％wt/wt范围内(注意到除非另作说明，否则本文中描述的所有百分比都以重量计)。还包括乙烯基共聚物，例如2-丁烯酸、乙酸乙烯酯共聚物，在1％至40％范围内，但优选地在5％-15％范围内。
在另一个实例中，系统可以包含虫胶、反丁烯二酸或顺丁烯二酸改性树脂、酚醛树脂和三聚氰胺树脂。虫胶可以在0.1％至30％范围内，且优选地在1％-10％范围内。顺丁烯二酸改性树脂可以在0.1％至50％范围内，且优选地在2％-8％范围内。酚醛树脂用量可以在0.1％至50％范围内，且优选地在15％-25％范围内。三聚氰胺树脂可以在0.1％至75％范围内，但优选地在5％-10％范围内。
抗蚀剂还可以含有用作流变改性剂且还赋予干燥薄膜优良的可印刷性、抗性和碱性可去除特性的无机物质。实例包括热解硅石，在1％至30％范围内，优选地在10％至20％范围内，包括经处理硅石，例如疏水性或亲水性硅石；和粘土，例如高岭石粘土、皂土、有机皂土、伊利石或白云母或绿泥石，或蒙脱土类型粘土，例如滑石，在0.1％至30％范围内，且优选地在5％-15％范围内。有机粘土用量也可以在0.1％至12％范围内，且优选地在1％-5％范围内。热解硅石玻璃用量也可以在0.1％至40％范围内，且优选地在5％-15％范围内。
着色剂也可以用于调配物中。适合的着色剂包括(但不限于)有机或无机颜料和染料。染料包括(但不限于)偶氮染料、蒽醌染料、占吨染料、吖嗪染料、其组合等等。有机颜料可以是一种颜料或颜料组合，例如颜料黄编号12、13、14、17、74、83、114、126、127、174、188；颜料红编号2、22、23、48:1、48:2、52、52:1、53、57:1、112、122、166、170、184、202、266、269；颜料橙编号5、16、34、36；颜料蓝编号15、15:3、15:4；颜料紫编号3、23、37；和/或颜料绿编号7。无机颜料可以是以下非限制性颜料之一：氧化铁、二氧化钛、氧化铬、氰亚铁酸铁铵、黑色氧化铁、颜料黑编号7和/或颜料白编号6和7。还可以采用其它的有机和无机颜料和染料，以及实现所需颜色的组合。优选为耐酸着色剂。
在本发明的示例性实施方案中，也可以使用调配物的透明型式，其不含着色剂。有或者没有着色剂的调配物可以含有光学增白剂或其它的目视指示剂或指示剂混合物。
例如酰胺或聚酰胺蜡等蜡添加至抗蚀剂调配物具有如下特性：同时改良抗蚀剂的流变性和可印刷性，而且提高对蚀刻剂浴(其可以是例如氢氟酸或酸组合，例如硝酸和氢氟酸，或酸与缓冲盐的组合)的抗性、蚀刻步骤后的碱性可剥离性的速率以及抗蚀剂的印刷分辨率。蜡用量可以在0.1％至45％范围内，优选范围是1％至10％。其它组分也可以用于实现这些特性，包括不饱和油或三酸甘油酯的衍生物，例如蓖麻油的改性衍生物，其中一个特定实例是ST，一种由ElementisSpecialties供应的有机改性蓖麻油衍生物。尤其优选的酰胺或聚酰胺蜡是Arkema Coating Resins生产的家族流变添加剂，例如蓖麻衍生物、酰胺改性的蓖麻衍生物和酰胺或聚酰胺。
在本发明的示例性实施方案中，使用的溶剂可以包括各种高沸点的二醇醚溶剂，且尤其可以包括：乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚醋酸酯、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚醋酸酯、二乙二醇单丙醚、二乙二醇丁基醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、丙二醇单乙醚、丙二醇单乙醚醋酸酯、丙二醇单丙醚、丙二醇单丙醚醋酸酯、丙二醇单丁醚、丙二醇苯基醚、丙二醇单丁醚醋酸酯、二丙二醇单甲醚、二丙二醇甲基醚醋酸酯或双丙酮醇、芳烃或芳烃混合物(例如Solvesso或石脑油)、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(Texanol)、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯(TXIB)或二价酸酯或二价酸酯的混合物，例如二羧酸的任何或全部酯，例如己二酸、戊二酸和丁二酸。
方法实施例
以下实施例说明本发明的特定示例性方面且不意图在任何方面限制其范围，且不应该如此理解。
图1展示用于接触示例性背面钝化太阳能电池的背面的示例性方法。参考图1，常规制造商典型地从已经用防反射涂层涂布在前面或正对太阳侧的硅片开始。晶片背面用介电钝化涂层涂布。接触晶片背面的方法通过两种主要方法之一进行。首先，可以如上所述，通过高功率激光将钝化层烧蚀掉，因此去除了背面钝化层。其次，可以将蚀刻剂粉浆印刷至晶片上，然后固化，以选择性地去除钝化部分。每个这些步骤后，晶片准备用于金属化。
在本发明的方法中，用前面抗反射涂层和背面钝化涂层加工示例性晶片后，将晶片用可丝网印刷的抗蚀剂涂布。晶片前面可以涂布或可以不涂布，取决于在蚀刻步骤期间保护其的需要。抗蚀剂粉浆干燥并固化后，晶片可以例如从蚀刻浴中飘过，蚀刻浴将化学蚀刻钝化层并可以蚀刻或可以不蚀刻至硅衬底中。蚀刻浴典型地由酸或酸混合物的水溶液组成，可以包括氢氟酸或氢氟酸与硝酸或其它酸混合。蚀刻浴将与晶片的暴露(未印刷)区域起化学反应，使其溶解掉，保持印刷的图案化区域完整。将抗蚀剂层调配成经得起蚀刻浴的化学侵蚀，并粘附衬底且预防晶片的非暴露印刷区域的底切。接着使用可以是碱性溶液、有机溶剂或其它流体的流体将抗蚀剂去掉。碱性剥离浴流体可以含有例如氢氧化钠或氢氧化钾等氢氧化物的稀水溶液。剥离过程可以包含采用例如静态浸渍或搅动、声波处理或喷雾的漂浮浴。可以使用最终蚀刻步骤，其将蚀刻的沟槽深化至硅片中。
因此本发明的方法消除了对激光蚀刻的需要，激光蚀刻会减慢加工时间且还会破坏晶片，导致效率较低。和湿式蚀刻法对比，蚀刻剂粉浆法还将引起较长的通过时间。蚀刻剂粉浆也不是针对任意的钝化层或层堆叠专门设计，且如实践中所常见，对变化的材料堆叠将效率更低。
图2展示在钝化太阳能电池上烧制的相同铝粉浆的两种SEM(扫描电子显微镜)影像。如图1所示，电池从具有抗反射涂层和背面钝化涂层的两种一致制造的电池开始。钝化中的孔口来自左边影像中的激光烧制的孔口，且本发明的方法在右边影像中。这些实验中的银粉浆一致并具有相同的粉浆沉积(每一面积印刷的重量)。接着在标准太阳能电池加工条件下在BTU熔炉中将电池烧制。烧制后，针对横截面显微术，将电池划线，并用氢氟酸/硝酸/乙酸浸泡化学抛光边缘。此浸泡仅仅抛光晶片边缘以便于通过显微术观察横截面，而不以任何其它的方式可测定程度地破坏晶片。
当烧制时，粉浆熔至硅衬底中，产生凹陷。凹陷周围的薄光晕样特征是背面场(BSF)。为实现优良的电池效率，本领域中已经展示此BSF将优选地与凹陷的整个形状保持一致，沿着凹陷的整个尺寸延伸，并尽可能厚。如所示，在本发明的方法下，同常规激光法比较起来，实现更厚且更均一厚度的BSF层。此外，与标准对比，在本发明的方法中BSF层完全沿着凹陷的外缘形成。此与如在现有技术方法中所见，在工艺期间缺乏对衬底的破坏联合，引起更高效率。
组合物实施例
下表1提供了本发明的实施例1、1A、2和3抗蚀剂以及比较实施例4和5(现有或已知的调配物)抗蚀剂的配方。注意到示例组合物1和1A除了存在颜料外都一致。实施例1包括颜料黑，且实施例1A包括光学增白剂，因此为透明的。抗蚀剂透明常常是有用的，以便可以看清其涂覆后的各个加工步骤的作用。
如参考表1可见，组合物1、1A和3中的新颖成分之一是微粉化酰胺蜡改性剂。如所见，其未包括在常规调配物实施例4或5中。此物质提供了以下相反的特征/需求：(i)对蚀刻浴的高抗性；和(ii)对剥离浴溶液的高敏感性。其帮助抗蚀剂非常快速地分解并在去除步骤期间完全分解，使得在流出物浴中没有未溶解的涂层薄片留下。另外，由于对蚀刻浴的高抗性，其防止抗蚀剂的底切，底切会使可以获得的可能分辨率明显降级。最后，微粉化蜡提供了高剪切变稀流变特性，这正好促进高分辨率印刷。因此，当挤过丝网并因此遭受高剪切力时，其变稀，因此在低粘度下流过丝网，一旦剪切力停止(即一旦通过丝网)，其就返回至高粘度状态，因此精确地“呆在”需要其的地方。注意到示例组合物2不包括微粉化蜡，但包括更多的滑石和热解硅石。此后一组分赋予迅速可剥离性。然而，注意到过高百分比下，其可能使对蚀刻浴的抗性受损。还看到本发明的实施例1、1A和3包括有机粘土。此提高了流变性和印刷分辨率。还注意到有机粘土像实施例1、1A和3的酰胺蜡一样，是一种流变改性剂。其用以延迟粘性的恢复，换句话说，其充当触变剂。其适用于类似的调配物中，但对于高清晰度印刷应用来说，本质上可能一般不充足。为此，实施例1、1A和3另外还包括酰胺蜡。
表1
本发明的实施例1、1A、2和3抗蚀剂以及比较实施例4和5抗蚀剂的配方(脚注在后一页上)
1Mowilith CT-5(Hoeschst Celanese Corp.)
2FRJ-425(SI Group)
3Alnovol PN320(Cytec)
4Cymel MI-12(Cytec)
5FlexRez 5700(Lawter)
6Regal 300R(Cabot Corp)
7Orgalon Blue 603(Kelly Chemical Corp)
8Tixogel TE(Southern Clay Products，Inc.)
9Cimpact 699(Imerys)
10Mistron ZSC prod(Imerys)
11Micro Talc IT(Norwegian Talc)
12Aerosil 200(Evonik)
13Cabosil M5(Cabot Corporation)
14Crayvallac Super(Arkema Inc.)
15Modaflow(Cytec)
16Benetex OB(Cytec)
注意到表1脚注中提供的示例化合物/产品为所列化合物的市售型式。需要时，具有相同特性的同等化合物显然可以取代。
实施例1、1A、2和3的本发明的抗蚀剂组合物与比较实施例4和5相比，具有可测定程度上更好的印刷细线的能力。这是因为高水平的滑石提高了流变性和粘附力。实施例1、1A和3中的滑石无包衣，且与例如实施例5中的包衣滑石相比，此类滑石更好地分散并给予更好的印刷分辨率。
使用由一系列逐渐变窄的线开口构成的丝网图案评估印刷分辨率。这些开口区域可以被印刷为凹下区，以测试抗蚀剂在不扩散下印刷明确的反向特征的能力。丝网图案展示于图3中。参考图3，黑线表示非印刷区域。白色区域是丝网的开口区域。印迹是具有明线的抗蚀剂的实底区域。图案由三组重复的以下宽度线组成∶200、175、150、125、100、75和50微米。因此，当印刷时，三组线没有抗蚀剂，因此其中钝化层将在蚀刻期间去除。
下表2概述了比较印刷分辨率，如通过图3的线列图案中的最细线所表示，所述印刷分辨率可以通过本文中描述的示例性印刷、蚀刻和剥离工艺获得。表2还列出了(i)在衬底未被蚀刻剂溶液底切下抗蚀剂可以耐受的10％w/w氢氟酸(HF)溶液接触时间；和(ii)在蚀刻步骤后的剥离步骤中将印刷的抗蚀剂剥离所需要的时间，以秒计。使用的剥离浴是在周围温度下3％KOH w/v水溶液。
表2-抗蚀剂特性的概述
1Daxin SCRP110
表2中概述的数据展示了示例性抗蚀剂组合物和现有技术调配物的印刷分辨率、氢氟酸抗性和可剥离性。以微米计之印刷分辨率描述了可以通过所述工艺获得的钝化层的最狭窄的反向开口线特征。此特征是未受保护，并在钝化层其余部分在工艺的蚀刻浴步骤期间受到保护时被蚀刻去的图案化区域。示例性的工艺包括印刷图3中所示的丝网图案，接着在10％氢氟酸溶液或氢氟酸与硝酸的混合物或另一蚀刻浴组合物中蚀刻印刷晶片，历时足够将氮化硅钝化层或其它的钝化层蚀刻去，达到衬底晶片的一定所需深度的时间。所需深度可以例如仅仅足够去除钝化层来暴露硅，或工艺可能需要更深的蚀刻，和与蚀刻浴更长的接触间隔，以除仅仅去除钝化层之外去除一些硅。此工艺的最终步骤是接着去掉抗蚀剂。已经通过抗蚀剂蚀刻去的切开的钝化层的最狭窄特征尺寸是针对印刷分辨率所报导的值。因此，所获得的特征的微米宽度的较低报导值是优选的，因为其指示更高印刷分辨率、更好的获得细线或更小特征的能力，和最后在生产最终产品时更复杂的图案和更大程度的控制。举例来说，在表1中列为比较实施例5的现有技术调配物具有175微米的印刷分辨率，其意指此为可以使用此特定抗蚀剂形成的最小特征。列出50微米的印刷分辨率的本发明的实施例1可以在50微米的特征可以使用所述工艺图案化的足够高的分辨率下丝网印刷。
表2的第二数据栏描述了10％HF蚀刻剂浴抗性，是印刷抗蚀剂的耐酸性的比较。所述值指示在保护区不分解和不允许其底切下印刷抗蚀剂可以经得起对标准蚀刻浴组合物的暴露的时间量，以分钟计。当发生底切时，蚀刻溶液穿透至印刷抗蚀剂下并蚀刻去一些钝化层或下层硅，这是不希望发生的。更耐酸的抗蚀剂将能够经得起更长的蚀刻浴暴露时间，于是将容许工艺更加灵活，因为获得最理想的蚀刻深度或去除各个钝化堆叠可能需要更长的暴露时间。最后，第三个数据栏呈现了抗蚀剂的可剥离性。此通过使用标准碱性剥离溶液完全去除抗蚀剂所需的时间(以秒计)来定义。此处希望较短的剥离时间，因为此提高工艺通量。完美的抗蚀剂对各个蚀刻浴都将具有高度的抗性和不渗透性，但对所需剥离溶液将具有很差的抗性。典型的剥离浴是碱金属水溶液，例如氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，在按重量计2％至5％范围内，和在20℃至50℃的温度范围内。为表2中报导的比较所选择的标准剥离溶液是22℃下3％KOH。
通过使用325目筛网和80硬度计涂刷器丝网印刷至涂有氮化硅钝化层的一英寸正方形单晶硅晶片上来评估抗蚀剂。用于这些测试的丝网图案展示于图3中。印刷晶片，使得印刷的线是反向特征。换句话说，图3的黑线表示晶片上未印刷的区域，其中蚀刻剂将去除钝化层。丝网图案由三组重复的以下宽度明线组成∶200、175、150、125、100、75和50微米。抗蚀剂在140℃下干燥三分钟。将印刷晶片暴露于10％w/w氢氟酸溶液蚀刻浴，历时指定时间间隔，然后使用自来水清洗。其次，在周围温度下使用3％w/vol.KOH水溶液的剥离浴去除抗蚀剂。在略微搅动下晶片浸渍于剥离浴中10秒时间间隔，直至抗蚀剂已经去除。使晶片风干，接着检查作为用抗蚀剂覆盖的区域的钝化层区域的质量。印刷分辨率通过可以由所述工艺获得的去除的钝化层的最狭窄的完整线来确定。氢氟酸溶液抗性通过将印刷晶片浸渍于10％w/w氢氟酸的蚀刻浴中可变时间段，然后分析钝化层的抗蚀剂印刷区域的质量来确定。具有较低蚀刻剂抗性的抗蚀剂显示在印刷抗蚀剂且意图避免蚀刻浴的区域中相对较短的蚀刻剂接触时间后对印刷钝化层的破坏。印刷区域中抗蚀剂的分解可检测为颜色的视觉变化，和在轻微破坏下出现下层氮化硅，或在对抗蚀剂层严重破坏下印刷区域中完全去除氮化硅钝化直至下层硅。用于此测试的最长接触时间是5分钟。具有最佳氢氟酸(HF)抗性的抗蚀剂是在10w/w HF蚀刻浴中5分钟的接触时间后对钝化层的印刷区域未显示破坏的抗蚀剂。
因此，根据本发明的示例性组合物都提供如上文关于表2所述的适用功能性组合。即，细印刷分辨率(例如100微米或者更小)、其中未发生衬底底切的高抗蚀剂时间(例如大于五分钟)和在蚀刻步骤后的剥离步骤中将印刷抗蚀剂剥离所需要的时间短(例如60秒或者更短)。如上所述，除非另作说明或从上下文显而易见，否则本文中描述的所有百分比都以重量计(w/w)。
已经详细地描述了本发明，包括其各个优选的示例性实施方案。然而，应了解本领域技术人员在考虑本公开后可以对本发明进行在本发明的范围和精神内的修改和/或改良。

Claims (44)

1.一种适用作制造钝化发射极背面接触(PERC)太阳能电池的方法中的抗蚀剂或抗电镀剂的物质组合物，其包含：
包含以下各者中的任一者或以下各者的组合的有机化合物：
苯酚-甲醛树脂，例如酚醛清漆树脂或甲阶酚醛树脂；乙烯基聚合物或共聚物；乙酸乙烯酯聚合物或共聚物；松香树脂或改性松香树脂，例如顺丁烯二酸、反丁烯二酸、苯酚或以其它方式改性的松香或松香酯；松香聚酯；脂松香或脂松香的改性酯；虫胶；三聚氰胺或改性三聚氰胺树脂、环化橡胶、或硬沥青树脂；
一种或多种溶剂；以及
流变改性剂。
2.如权利要求1所述的物质组合物，其中所述流变改性剂包含以下各者中的至少一者：(i)微粉化酰胺蜡、(ii)硅石、(iii)硅石和粘土、(iv)滑石以及(v)滑石和粘土。
3.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其中所述有机化合物包括以下中的一者：(i)1.0％至40％乙酸乙烯酯共聚物和5.0％至50％苯酚型酚醛清漆；和(ii)5.0％至15％乙酸乙烯酯共聚物和15％至25％苯酚型酚醛清漆。
4.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其中所述有机化合物包括以下中的一者：(i)0.1％至30％虫胶树脂、0.10％至50％酚醛树脂、0.10％至75％部分异丁基化三聚氰胺树脂、0.10％至50％顺丁烯二酸改性松香酯；以及(ii)1.0％至10％虫胶树脂、15％至25％酚醛树脂、1.0％至5.0％部分异丁基化三聚氰胺树脂以及2.0％至8.0％顺丁烯二酸改性松香酯。
5.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其中所述一种或多种溶剂包括以下中的一者：(i)5％-30％乙二醇单丁醚和10％-40％二乙二醇单乙醚乙酸酯；以及(ii)15％-20％乙二醇单丁醚和25％-30％二乙二醇单乙醚乙酸酯。
6.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其中所述一种或多种溶剂包括以下中的一者：(i)5％-35％乙二醇单丁醚和5％-25％二乙二醇丁基醚；以及(ii)20％-25％乙二醇单丁醚和10％-15％乙二醇丁基醚。
7.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其中所述一种或多种溶剂包括以下中的一者：5％-30％二乙二醇单乙醚和10％-40％二乙二醇单乙醚乙酸酯；以及(ii)15％-20％二乙二醇单乙醚和25％-30％二乙二醇单乙醚乙酸酯。
8.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其中所述流变改性剂包括以下中的一者：(i)0.1％至12％有机粘土流变添加剂、2.0％至35％无包衣滑石以及0.1％至15％酰胺蜡流变改性剂或微粉化酰胺蜡流变改性剂；以及(ii)1.0％至5.0％有机粘土流变添加剂、10％至15％无包衣滑石以及3.0％至6.0％酰胺蜡流变改性剂或微粉化酰胺蜡流变改性剂。
9.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其中所述流变改性剂包括以下中的一者：(i)1.0％至30％滑石、1.0％至40％热解硅石以及0.1％至15％聚丙烯酸酯助流剂；以及(ii)20％至25％滑石、5.0％至15％热解硅石以及1.0％至5.0％聚丙烯酸酯助流剂。
10.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其中所述有机化合物包括5％-20％乙酸乙烯酯共聚物和10％-30％苯酚型酚醛清漆。
5.如权利要求1至2中任一项所述的物质组合物，其进一步包含以下中的至少一者：(i)一种或多种无机填料、(i)着色颜料或染料以及(iii)光学增白剂。
6.如权利要求1至2所述的物质组合物，其中所述流变改性剂包含不饱和油或甘油三酸酯的衍生物。
7.如权利要求6所述的物质组合物，其中所述不饱和油或甘油三酸酯以2.5％-5％存在，且包含微粉化酰胺蜡。
8.如权利要求6所述的物质组合物，其中所述不饱和油或甘油三酸酯的衍生物是所述不饱和油或甘油三酸酯的环氧化、顺丁烯二酸化或反丁烯二酸化衍生物。
9.如权利要求6所述的物质组合物，其中所述不饱和油或甘油三酸酯的衍生物是改性蓖麻油。
10.如权利要求1至2所述的物质组合物，其中所述流变改性剂包括烃或酰胺或聚酰胺蜡。
11.如权利要求10所述的物质组合物，其中所述烃或酰胺或聚酰胺蜡以(i)0.1％至25％以及(ii)1％-10％中的一者存在。
12.如权利要求1至2所述的物质组合物，其充分剪切变稀，且具有可丝网印刷的流变性和粘性。
13.如权利要求3所述的物质组合物，其充分剪切变稀，且具有可丝网印刷的流变性和粘性。
14.如权利要求4所述的物质组合物，其充分剪切变稀，且具有可丝网印刷的流变性和粘性。
15.如权利要求5所述的物质组合物，其中所述溶剂足够高沸点从而具有丝网稳定性。
16.如权利要求6所述的物质组合物，其中所述溶剂足够高沸点从而具有丝网稳定性。
17.如权利要求7所述的物质组合物，其中所述溶剂足够高沸点从而具有丝网稳定性。
18.一种制造PERC电池的方法，其包括将如权利要求1至2所述的物质组合物中的任一者作为抗蚀剂印刷在硅太阳能电池晶片上，将所述晶片湿式蚀刻，并对所述晶片进行抗蚀剂去除工艺。
19.一种制造PERC电池的方法，其包括将如权利要求3所述的物质组合物作为抗蚀剂印刷在硅太阳能电池晶片上，将所述晶片湿式蚀刻，并对所述晶片进行抗蚀剂去除工艺。
20.一种制造PERC电池的方法，其包括将如权利要求4所述的物质组合物作为抗蚀剂印刷在硅太阳能电池晶片上，将所述晶片湿式蚀刻，并对所述晶片进行抗蚀剂去除工艺。
21.一种制造PERC电池的方法，其包括将如权利要求5所述的物质组合物作为抗蚀剂印刷在硅太阳能电池晶片上，将所述晶片湿式蚀刻，并对所述晶片进行抗蚀剂去除工艺。
22.一种制造PERC电池的方法，其包括将如权利要求6所述的物质组合物作为抗蚀剂印刷在硅太阳能电池晶片上，将所述晶片湿式蚀刻，并对所述晶片进行抗蚀剂去除工艺。
23.一种制造PERC电池的方法，其包括将如权利要求7所述的物质组合物作为抗蚀剂印刷在硅太阳能电池晶片上，将所述晶片湿式蚀刻，并对所述晶片进行抗蚀剂去除工艺。
24.一种制造PERC电池的方法，其包括将如权利要求8所述的物质组合物作为抗蚀剂印刷在硅太阳能电池晶片上，将所述晶片湿式蚀刻，并对所述晶片进行抗蚀剂去除工艺。
25.一种制造PERC电池的方法，其包括将如权利要求9所述的物质组合物作为抗蚀剂印刷在硅太阳能电池晶片上，将所述晶片湿式蚀刻，并对所述晶片进行抗蚀剂去除工艺。
26.一种用于在硅太阳能电池的背表面上切开绝缘层以供接触的方法，其包括∶
将可丝网印刷的抗蚀剂沉积在所述背表面；
将所述绝缘/钝化层蚀刻；以及
通过喷雾或液体浸渍工艺将所述抗蚀剂去除。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述抗蚀剂是如权利要求1至2所述的物质组合物。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述抗蚀剂是如权利要求3所述的物质组合物。
29.如权利要求26所述的方法，其中所述抗蚀剂是如权利要求4所述的物质组合物。
30.如权利要求26所述的方法，其中所述抗蚀剂是如权利要求5所述的物质组合物。
31.如权利要求26所述的方法，其中所述抗蚀剂是如权利要求6所述的物质组合物。
32.如权利要求26所述的方法，其中所述抗蚀剂是如权利要求7所述的物质组合物。
33.如权利要求26所述的方法，其中所述抗蚀剂是如权利要求8所述的物质组合物。
34.如权利要求26所述的方法，其中所述抗蚀剂是如权利要求9所述的物质组合物。
35.如权利要求26所述的方法，其进一步包括通过第二次湿式蚀刻将所述硅选择性地蚀刻。
36.如权利要求27至34中任一项所述的方法，其进一步包括通过第二次湿式蚀刻将所述硅选择性地蚀刻。
37.如权利要求26所述的方法，其中所述蚀刻使用常规湿式蚀刻工艺进行。
38.如权利要求36所述的方法，其中所述蚀刻使用常规湿式蚀刻工艺进行。
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