CN106531286A - 一种刻蚀浆料及刻蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种刻蚀浆料，包括：30％～60％的有机聚合物，5％～30％的刻蚀剂，5％～20％的有机粘结剂，10％～30％的有机溶剂和5％～10％的助剂，所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊二酰亚胺和光刻胶中的一种或多种；所述刻蚀剂为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂。与现有技术相比，采用本发明的刻蚀浆料能够刻蚀出线宽在20微米以下的细线宽图形，有利于提高电池效率。本发明还提供了一种刻蚀方法，本发明提供的刻蚀方法操作简单、易行，在制备出细线宽图案的同时降低了刻蚀技术的复杂性，便于大规模产业化应用。

Description

一种刻蚀浆料及刻蚀方法
技术领域
本发明涉及刻蚀技术领域，特别涉及一种刻蚀浆料及刻蚀方法。
背景技术
刻蚀是太阳能电池生产中的一个重要步骤，其是指在太阳能电池片中的电介质薄膜上蚀刻出一定的图形，使电池片表面图形化或构化，便于制备电极栅线，从而使太阳能电池具有收集和运输电子的作用；而降低刻蚀图形的线宽能够提高电极栅线的高宽比，从而提高电池收集和运输电子的能力，同时，降低线宽还能够有效降低电池片表面的遮光面积，从而提高电池的转换效率。因此，降低刻蚀图形线宽一直是业内广泛关注的焦点。
目前，对太阳能电池刻蚀使电池片的电介质薄膜图形化的方式主要有以下三种：1)激光刻蚀技术，利用高能脉冲激光束照射电池基片薄膜，被照射区域快速升温、融化、形成蚀刻痕迹，将激光束沿一定的图形轨迹照射，便在电池基片表面形成相应的蚀刻图案；2)光刻技术，先利用光刻和硬烘等手段将目标图形复制到光刻胶薄膜上，再主要利用湿法刻蚀技术将图形刻蚀到电池基片上；3)网版刻蚀技术，将刻蚀浆料透过具有图形的网版涂抹在电池基片表面的电介质薄膜上，再在薄膜上刻蚀出相应图形，即得表面图形化的电池片。
上述三种刻蚀方式中，激光刻蚀成本高且容易损伤电池基片材料，从而影响基片的后续使用效果，而且，现有的激光刻蚀技术很难刻蚀出线宽在20微米以下的图案；光刻技术中需要利用湿法刻蚀技术，其操作过程十分复杂，且刻蚀过程中容易损伤光刻胶，从而难以获得完整图案；而网版刻蚀成本低、损伤小，成为刻蚀电池基片的首选方式，但是，现有的刻蚀浆料主要包括刻蚀剂和溶剂，其综合性能较差、易扩散，线宽在30微米以下时便难以刻蚀出完整图形了，只能进行线宽在30微米以上的图形刻蚀。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种刻蚀浆料及刻蚀方法，采用本发明提供的刻蚀浆料能够降低刻蚀图形线宽，刻蚀出线宽在20微米以下的细线宽图形。同时，本申请提供的刻蚀方法简单、易行，便于大规模产业化应用。
本发明提供了一种刻蚀浆料，以质量分数计，包括以下组分：
所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊二酰亚胺和光刻胶中的一种或多种；
所述刻蚀剂为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂。
优选的，所述有机聚合物中包括光刻胶。
优选的，所述光刻胶为SU-8光刻胶和/或XV750光刻胶。
优选的，所述酸性刻蚀剂为氢氟酸、硝酸和磷酸中的一种或几种；
所述碱性刻蚀剂为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。
优选的，所述有机粘结剂为纤维素树脂。
优选的，所述纤维素树脂为羧甲基纤维素树脂、乙酸丁酸纤维素和氰基丙烯酸酯-乙酰化羟丙基纤维素中的一种或几种。
优选的，所述助剂包括增塑剂和稳定剂。
优选的，所述刻蚀浆料的粘度为10000～40000MPa·S。
优选的，所述有机溶剂为松油。
本发明还提供了一种刻蚀方法，包括以下步骤：
A)在电池片的电介质薄膜上涂覆刻蚀浆料，形成刻蚀浆料层；
B)透过光掩膜对所述刻蚀浆料层曝光，除去所述刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，形成具有图形的刻蚀浆料层；
C)对所述具有图形的刻蚀浆料层升温活化，使其对电介质薄膜进行刻蚀，去除所述具有图形的刻蚀浆料层，得到表面图形化的电池片；
所述步骤A)中的刻蚀浆料为上述技术方案所述的刻蚀浆料。
本发明提供了一种刻蚀浆料，包括：30％～60％的有机聚合物，5％～30％的刻蚀剂，5％～20％的有机粘结剂，10％～30％的有机溶剂和5％～10％的助剂，所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊二酰亚胺和光刻胶中的一种或多种；所述刻蚀剂为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂。与现有技术相比，采用本发明的刻蚀浆料能够刻蚀出线宽在20微米以下的细线宽图形，有利于提高电池效率。本发明还提供了一种刻蚀方法，本发明提供的刻蚀方法操作简单、易行，在制备出细线宽图案的同时降低了刻蚀技术的复杂性，便于大规模产业化应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的刻蚀方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种刻蚀浆料，以质量分数计，包括以下组分：
所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊二酰亚胺和光刻胶中的一种或多种；
所述刻蚀剂为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂。
本发明提供的刻蚀浆料由上述各组分搭配形成，其综合性能好，采用该刻蚀浆料能够刻蚀出线宽在20微米以下的细线宽图形，有利于提高电池效率。
本发明提供的刻蚀浆料包括有机聚合物；所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊二酰亚胺和光刻胶中的一种或多种；优选包括光刻胶，即优选为聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚甲基戊二酰亚胺与光刻胶的混合物，或为光刻胶。本发明中，所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚甲基戊二酰亚胺与光刻胶的混合物时，该混合物中，聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚甲基戊二酰亚胺：光刻胶的质量比优选为1:(15～20)。本发明中，所述光刻胶优选为SU-8光刻胶和/或XV750光刻胶。本发明对所述有机聚合物中各组分物质的来源没有特殊限制，为一般市售品即可，如所述XV750光刻胶可以为购自SunChemical的XV750光刻胶。本发明中，所述有机聚合物的用量优选为30％～60％，更优选为40％～50％。
本发明提供的刻蚀浆料中还包括刻蚀剂；所述刻蚀剂为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂。本发明中，所述酸性刻蚀剂优选为氢氟酸、硝酸和磷酸中的一种或几种；所述碱性刻蚀剂优选为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。本发明对所述刻蚀剂中各组分物质的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本发明中，所述刻蚀剂的用量优选为5％～30％，更优选为10％～25％。
本发明提供的刻蚀浆料中还包括有机粘结剂；本发明中，所述有机粘结剂优选为纤维素树脂；如在一些实施例中，所述纤维素树脂可以为羧甲基纤维素树脂、乙酸丁酸纤维素和氰基丙烯酸酯-乙酰化羟丙基纤维素中的一种或几种。本发明中，所述有机粘结剂的用量优选为5％～20％，更优选为5％～15％。
本发明提供的刻蚀浆料中还包括有机溶剂；本发明中，所述有机溶剂的用量优选为10％～30％，更优选为15％～25％。本发明中，所述有机溶剂优选为松油。本发明对有机溶剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明提供的刻蚀浆料中还包括助剂；所述助剂的种类没有特殊限制，为本领域中常规助剂即可；本发明中，所述助剂优选包括增塑剂和稳定剂。本发明对所述增塑剂和稳定剂的种类无特殊限制，采用本领域中常规种类即可；如在一些实施例中，所述增塑剂可以为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二甲酯中的一种或几种；所述稳定剂可以为巴斯夫光稳定剂Tinuvin 328和辅助热稳定剂甘露醇中的一种或几种。本发明中，所述助剂的用量优选为5％～10％。
本发明中，所述刻蚀浆料的粘度优选为10000～40000MPa·S，更优选为20000～30000MPa·S。
本发明中，所述刻蚀浆料可以按照如下制备方法制得：将有机聚合物，刻蚀剂，有机粘结剂，有机溶剂和助剂按质量百分比混合并搅拌均匀，得到刻蚀浆料。
本发明提供的刻蚀浆料包括上述各种组分，在上述特定组分的搭配作用下，使刻蚀浆料具有优异的刻蚀效果，与普通刻蚀浆料相比，本发明的刻蚀浆料能够降低刻蚀图形线宽，刻蚀出线宽在20微米以下的细线宽图形。
本发明还提供了一种刻蚀方法，包括以下步骤：
A)在电池片的电介质薄膜上涂覆刻蚀浆料，形成刻蚀浆料层；
B)透过光掩膜对所述刻蚀浆料层曝光，除去所述刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，形成具有图形的刻蚀浆料层；
C)对所述具有图形的刻蚀浆料层升温活化，使其对电介质薄膜进行刻蚀，去除所述具有图形的刻蚀浆料层，得到表面图形化的电池片；
所述步骤A)中的刻蚀浆料为上述技术方案所述的刻蚀浆料。
按照本发明，先在电池片的电介质薄膜上涂覆刻蚀浆料，形成刻蚀浆料层。
本发明中，所述刻蚀浆料与上述技术方案所述刻蚀浆料一致，在此不再赘述。本发明对在电池片的电介质薄膜上涂覆刻蚀浆料的方式没有特殊限制，能够将刻蚀浆料均匀涂覆即可。
按照本发明，在电介质薄膜上形成刻蚀浆料层后，透过光掩膜对所述刻蚀浆料层曝光，除去所述刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，形成具有图形的刻蚀浆料层。
本发明中，所述光掩膜为具有镂空图形的遮光板，将光掩膜置于刻蚀浆料层上，在光照下能够使刻蚀浆料层产生局部曝光；刻蚀浆料层中的曝光部位发生化学反应，再除去未曝光区域的刻蚀浆料，形成具有图形的刻蚀浆料层。本发明中，优选采用显影液溶解除去未曝光区域的刻蚀浆料；所述显影液的种类没有特殊限制，能够溶解所述未曝光区域的刻蚀浆料即可，如在一些实施例中，所述显影液可以为二甲苯、正庚烷和碳酸钾中的一种或几种。未曝光区域的刻蚀浆料除去后，便形成了具有图形的刻蚀浆料层。
按照本发明，在形成具有图形的刻蚀浆料层后，对所述具有图形的刻蚀浆料层升温活化，使其对电介质薄膜进行刻蚀，去除所述具有图形的刻蚀浆料层，得到表面图形化的电池片。
本发明中，所述升温活化的温度优选为40～150℃。本发明中，对所述具有图形的刻蚀浆料层升温活化，活化的刻蚀浆料能够对电介质薄膜产生刻蚀作用，刻蚀完毕，再去除刻蚀浆料层，电介质薄膜上便形成相应图形，得到表面图形化的电池片。
本发明提供的刻蚀方法，简单易行，不仅形成细线宽图案，还大大降低了刻蚀技术的复杂性，便于大规模产业化应用。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
将50％的SU-8光刻胶、10％的氢氟酸与硝酸的混合液(氢氟酸与硝酸的质量比为1:4)、10％的羧甲基纤维素树脂、25％的松油、3％的邻苯二甲酸二辛酯和2％的巴斯夫光稳定剂Tinuvin 328混合均匀，得到粘度为30000MPa·S的刻蚀浆料。取一片经过制绒、前清洗、扩散、后清洗、SiNx沉积、烧结后得到的含有电介质薄膜的氮化硅电池片作为基片，将上述刻蚀浆料均匀涂抹在基片的电介质薄膜上，形成刻蚀浆料层；利用光掩膜对刻蚀浆料层进行曝光，再利用显影液溶解去除刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，在电池基片上形成了具有图形的刻蚀浆料层；将具有图形的刻蚀浆料层在100℃下升温活化，使活化的刻蚀浆料对基片的电介质薄膜刻蚀，再除去刻蚀浆料即得到表面图形化的电池片，刻蚀流程如图1所示。经检测，所得电池片表面图案的线宽为18微米。
实施例2
将40％的SU-8光刻胶和XV750光刻胶的混合物(SU-8光刻胶：XV750光刻胶的质量比为1:1)、20％的氢氟酸与硝酸的混合液(氢氟酸与硝酸的质量比为1:4)、10％的乙酸丁酸纤维素、20％的松油、4％的邻苯二甲酸二辛酯和6％的巴斯夫光稳定剂Tinuvin 328混合均匀，得到粘度为25000MPa·S的刻蚀浆料。取一片经过制绒、前清洗、扩散、后清洗、SiNx沉积、烧结后得到的含有电介质薄膜的氮化硅电池片作为基片，将上述刻蚀浆料均匀涂抹在基片的电介质薄膜上，形成刻蚀浆料层；利用光掩膜对刻蚀浆料层进行曝光，再利用显影液溶解去除刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，在电池基片上形成了具有图形的刻蚀浆料层；将具有图形的刻蚀浆料层在80℃下升温活化，使活化的刻蚀浆料对基片的电介质薄膜刻蚀，再除去刻蚀浆料即得到表面图形化的电池片。经检测，所得电池片表面图案的线宽为17微米。
实施例3
将50％的SU-8光刻胶和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物(聚甲基丙烯酸甲酯：SU-8光刻胶的质量比为1：20)、10％的氢氟酸与硝酸的混合液(氢氟酸与硝酸的质量比为1:4)、10％的羧甲基纤维素树脂、25％的松油、3％的邻苯二甲酸二辛酯和2％的巴斯夫光稳定剂Tinuvin 328混合均匀，得到粘度为30000MPa·S的刻蚀浆料。取一片经过制绒、前清洗、扩散、后清洗、SiNx沉积、烧结后得到的含有电介质薄膜的氮化硅电池片作为基片，将上述刻蚀浆料均匀涂抹在基片的电介质薄膜上，形成刻蚀浆料层；利用光掩膜对刻蚀浆料层进行曝光，再利用显影液溶解去除刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，在电池基片上形成了具有图形的刻蚀浆料层；将具有图形的刻蚀浆料层在100℃下升温活化，使活化的刻蚀浆料对基片的电介质薄膜刻蚀，再除去刻蚀浆料即得到表面图形化的电池片。经检测，所得电池片表面图案的线宽为11微米。
实施例4
将45％的SU-8光刻胶和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物(聚甲基丙烯酸甲酯：SU-8光刻胶的质量比为1:20)、25％的氢氧化钠、10％的氰基丙烯酸酯-乙酰化羟丙基纤维素、15％的松油、2.5％的邻苯二甲酸二辛酯和2.5％的巴斯夫光稳定剂Tinuvin 328混合均匀，得到粘度为20000MPa·S的刻蚀浆料。取一片经过制绒、前清洗、扩散、后清洗、SiNx沉积、烧结后得到的含有电介质薄膜的氮化硅电池片作为基片，将上述刻蚀浆料均匀涂抹在基片的电介质薄膜上，形成刻蚀浆料层；利用光掩膜对刻蚀浆料层进行曝光，再利用显影液溶解去除刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，在电池基片上形成了具有图形的刻蚀浆料层；将具有图形的刻蚀浆料层在120℃下升温活化，使活化的刻蚀浆料对基片的电介质薄膜刻蚀，再除去刻蚀浆料即得到表面图形化的电池片。经检测，所得电池片表面图案的线宽为12微米。
实施例5
将45％的XV750光刻胶和聚甲基戊二酰亚胺的混合物(聚甲基戊二酰亚胺：XV750光刻胶的质量比为1:15)、25％的氢氧化钠、10％的氰基丙烯酸酯-乙酰化羟丙基纤维素、15％的松油、2.5％的邻苯二甲酸二甲酯和2.5％的甘露醇混合均匀，得到粘度为20000MPa·S的刻蚀浆料。取一片经过制绒、前清洗、扩散、后清洗、SiNx沉积、烧结后得到的含有电介质薄膜的氮化硅电池片作为基片，将上述刻蚀浆料均匀涂抹在基片的电介质薄膜上，形成刻蚀浆料层；利用光掩膜对刻蚀浆料层进行曝光，再利用显影液溶解去除刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，在电池基片上形成了具有图形的刻蚀浆料层；将具有图形的刻蚀浆料层在120℃下升温活化，使活化的刻蚀浆料对基片的电介质薄膜刻蚀，再除去刻蚀浆料即得到表面图形化的电池片。经检测，所得电池片表面图案的线宽为12微米。
由以上实施例可知，采用本发明的刻蚀浆料刻蚀出的图案为在线宽在20微米以下的细线宽图案，有利于提高电池效率；另外，电池片的电介质薄膜刻蚀完全，电池片表面呈均匀多孔化，有利于增强后续镀层的粘附力。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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 (10)

1.一种刻蚀浆料，其特征在于，以质量分数计，包括以下组分：
所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊二酰亚胺和光刻胶中的一种或多种；
所述刻蚀剂为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂。
2.根据权利要求1所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述有机聚合物中包括光刻胶。
3.根据权利要求1或2所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述光刻胶为SU-8光刻胶和/或XV750光刻胶。
4.根据权利要求1所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述酸性刻蚀剂为氢氟酸、硝酸和磷酸中的一种或几种；
所述碱性刻蚀剂为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述有机粘结剂为纤维素树脂。
6.根据权利要求5所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述纤维素树脂为羧甲基纤维素树脂、乙酸丁酸纤维素和氰基丙烯酸酯-乙酰化羟丙基纤维素中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述助剂包括增塑剂和稳定剂。
8.根据权利要求1所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述刻蚀浆料的粘度为10000～40000MPa·S。
9.根据权利要求1所述的刻蚀浆料，其特征在于，所述有机溶剂为松油。
10.一种刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)在电池片的电介质薄膜上涂覆刻蚀浆料，形成刻蚀浆料层；
B)透过光掩膜对所述刻蚀浆料层曝光，除去所述刻蚀浆料层中未曝光区域的刻蚀浆料，形成具有图形的刻蚀浆料层；
C)对所述具有图形的刻蚀浆料层升温活化，使其对电介质薄膜进行刻蚀，去除所述具有图形的刻蚀浆料层，得到表面图形化的电池片；
所述步骤A)中的刻蚀浆料为权利要求1～9中任一项所述的刻蚀浆料。
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