CN105355721A - 一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，包括以下步骤：向圆底烧瓶中分别加入原硅酸四烷酯和/烷氧基硅烷、水、有机溶剂，混合均匀；向混合反应物中加入固体催化剂，固体催化剂的量占混合反应物的1-20％，搅拌均匀；将混合反应物加热至30-150℃，反应2-20h；反应结束后，将固体催化剂过滤除去，然后旋蒸除去有机溶剂，获得阻挡隔离层产物；将阻挡隔离层产物配成涂膜溶液，然后将涂膜溶液涂膜至掺杂剂膜表面。本发明合成制备方法简化了工艺步骤，并且解决了传统扩散技术和涂膜型硼磷掺杂剂的交叉掺杂问题，无需掩膜保护和后续繁杂的清除工艺，降低了成本，并且提高了太阳能电池的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于光伏技术领域，尤其是太阳能电池的扩散阻挡隔离层，具体涉及一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法。
背景技术
气相掺杂是一种半导体材料掺杂方法，半导体电学性质对杂质非常敏感，因此掺杂技术中对掺杂浓度控制非常重要，在气相外延中要掺入的掺杂剂通常以化合物形式按照一定量加入到气态反应混合物中，使得外延膜获得合适的电学性能。气相掺杂法是传统太阳能电池生产中常规的技术，但是随着光伏和半导体产业日益壮大，太阳能电池技术跟随着日新月异的发展，传统的气相掺杂技术已经不能满足高端太阳能电池生产技术。
近年来，光伏和半导体业界开始积极研发新的替代气相掺杂法的技术，例如丝网印刷、喷墨涂覆等。但是，这些技术都存在着磷和硼交叉掺杂问题，并且需要掩膜保护和后续繁杂的清除工艺，使得工艺复杂，成本昂贵，具有局限性。因此，为了更好的发展光伏行业，解决交叉掺杂问题势必会带来光伏行业的革命性变革，解决了交叉掺杂问题，为先进高端太阳能电池采取一次性高温共扩散形成各种设计所需要的p-n结构，将简化工艺步骤和提高电池可靠性，从而降低成本和提高了电池效率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，本发明通过将一种新型扩散阻挡层涂在掺杂剂表面，然后进行高温扩散，这样保证了扩散剂只能向硅片里扩散，但是不挥发至气相中，从而消除或者大大降低交叉掺杂，并且阻挡层和扩散层容易清洗，简化后续工艺。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，包括以下步骤：
步骤一、向圆底烧瓶中分别加入原硅酸四烷酯和/烷氧基硅烷、水、有机溶剂，混合均匀；
步骤二、向步骤一中的混合反应物中加入固体催化剂，所述固体催化剂的量占混合反应物的1-20％，搅拌均匀；
步骤三、将步骤二中的混合反应物加热至30-150℃，反应2-20h，在加热反应的同时进行搅拌；
步骤四、反应结束后，将所述固体催化剂过滤除去，然后旋蒸除去所述有机溶剂，获得阻挡隔离层产物；
步骤五、将所述阻挡隔离层产物配成涂膜溶液，然后将涂膜溶液涂膜至掺杂剂膜表面。
在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述固体催化剂为酸性固体催化剂，所述酸性固体催化剂的pH值为2-4。
在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述酸性固体催化剂包括amberlyst系列的离子交换树脂催化剂。
在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述水为去离子水。
在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述阻挡隔离层产物的粘度为5-5000cps。
在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，步骤五中将所述涂膜溶液涂膜至掺杂剂膜表面的工艺包括：喷墨工艺、丝印工艺、旋涂工艺。
本发明的有益效果是:
其一、本发明公开了一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，该方法合成一种聚硅氧烷均聚物或者聚硅氧烷共聚物作为扩散阻挡层，它能够在高温下形成致密的玻璃结构，能用以隔离扩散，并且在该合成方法中采用了酸性固体催化剂，使得产品容易通过过滤纯化，并获得可调分子量、不同粘度的高稳定性产品。
其二、本发明的合成了一种涂膜型耐高温扩散阻挡层，其可以直接涂膜在硼磷扩散剂的上面，然后进行高温扩散，这样保证了扩散剂只能向硅片里扩散但不挥发至气相中，从而消除或者大大降低了交叉扩散，并且阻挡层和扩散层能够很容易的清洗掉，简化了后续工艺。
其三、本发明合成制备方法简化了工艺步骤，并且解决了传统扩散技术和涂膜型硼磷掺杂剂的交叉掺杂问题，无需掩膜保护和后续繁杂的清除工艺，降低了成本，并且提高了太阳能电池的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明将阻挡隔离层涂膜到掺杂剂层后产品的结构示意图。
其中，1-阻挡隔离层，2-掺杂剂层，3-硅片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中公开了一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)分别称量21.0434gTEOS(0.1mol)，1.44g水(0.08mol)，9.015g异丙醇(0.15mol)，9.2512gPGMEA(0.07mol)，将上述组分混合均匀，加入单口圆底烧瓶中。
(2)向上述反应混合物中加入2.5252gamberlyst15作为固体催化剂，上述固体催化剂的pH为2，在上述单口圆底烧瓶中加入搅拌子，放入60℃的油浴搅拌器内，反应5h。
(3)待反应结束，将反应混合物过滤除去固体催化剂，旋蒸除去异丙醇、PGMEA、水等，获得阻挡隔离层产物，测试产物粘度，粘度为43.16cps，收集产物待用。
实施例2
实施例2中公开了一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，该方法的具体步骤为：
(1)用烧杯称量1.8g去离子水(0.1mol)，9.015g异丙醇(0.15mol)，4.2087gTEOS(0.02mol)，14.5551gMTEOS(0.08mol)混合均匀；
(2)称量1.0522gamberlyst16作为固体催化剂(相当于0.1molTEOS的5％)，固体催化剂的pH为3，将上述固体催化剂放入圆底烧瓶中，然后将(1)中的混合物也加入圆底烧瓶中，再加入搅拌子，将烧瓶放入油浴搅拌器内；油浴搅拌器温度设定为80℃，反应4h。
(3)上述反应结束后，用抽滤漏斗过滤掉上述固体催化剂，反应溶液称重135.936g。
(4)将上述反应溶液旋蒸，旋蒸温度60℃，旋蒸1小时，除去异丙醇，和去离子水等，产物称重118.4414g。
(5)使用brookfieldDV2TLV型号粘度测试装置测粘度(转子SC4-18，转速80rpm/min)，粘度为14.48cps，收集产物，备用。
上述实施例1-2制备获得的产物为阻挡隔离层产物，将上述阻挡隔离层产物配成涂膜溶液，将上述涂膜溶液用喷墨工艺涂膜至掺杂剂膜表面，形成图1中的结构，由上到下依次是阻挡隔离层1、掺杂剂层2和硅片3。
实施例1-2中获得的涂膜型耐高温扩散阻挡层，其可以直接涂膜在硼磷扩散剂的上面，然后进行高温扩散，这样保证了扩散剂只能向硅片里扩散但不挥发至气相中，从而消除或者大大降低了交叉扩散，并且阻挡层和扩散层能够很容易的清洗掉，简化了后续工艺。
上述方法合成一种聚硅氧烷均聚物或者聚硅氧烷共聚物作为扩散阻挡层，它能够在高温下形成致密的玻璃结构，能用以隔离扩散，并且在该合成方法中采用了酸性固体催化剂，使得产品容易通过过滤纯化，并获得可调分子量、不同粘度的高稳定性产品。
并且，上述方法简化了工艺步骤，并且解决了传统扩散技术和涂膜型硼磷掺杂剂的交叉掺杂问题，无需掩膜保护和后续繁杂的清除工艺，降低了成本，并且提高了太阳能电池的可靠性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、向圆底烧瓶中分别加入原硅酸四烷酯和/烷氧基硅烷、水、有机溶剂，混合均匀；
步骤二、向步骤一中的混合反应物中加入固体催化剂，所述固体催化剂的量占混合反应物的1-20％，搅拌均匀；
步骤三、将步骤二中的混合反应物加热至30-150℃，反应2-20h，在加热反应的同时进行搅拌；
步骤四、反应结束后，将所述固体催化剂过滤除去，然后旋蒸除去所述有机溶剂，获得阻挡隔离层产物；
步骤五、将所述阻挡隔离层产物配成涂膜溶液，然后将涂膜溶液涂膜至掺杂剂膜表面。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，其特征在于，所述固体催化剂为酸性固体催化剂，所述酸性固体催化剂的pH值为2-4。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，其特征在于，所述酸性固体催化剂包括amberlyst系列的离子交换树脂催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，其特征在于，所述水为去离子水。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，其特征在于，所述阻挡隔离层产物的粘度为5-5000cps。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池扩散阻挡隔离层的合成制备方法，其特征在于，步骤五中将所述涂膜溶液涂膜至掺杂剂膜表面的工艺包括：喷墨工艺、丝印工艺、旋涂工艺。
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