CN113561635A - 一种高精度图案转印浆料载板结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高精度图案转印浆料载板结构，该图案转印浆料载板结构包括浆料载板本体，设置在浆料载板本体第一表面的凹槽，该凹槽的表面设置有光能吸收层，在该浆料载板第一表面凹槽以外的区域设置有反射体；该凹槽表面设置的光能吸收层可以使靠近凹槽壁的浆料的有机成分气化，使浆料快速、完全的整体转印，反射体反射了照射在浆料载板凹槽以外区域的光照，避免了浆料载板凹槽之外区域残留的浆料受热后发生转印，大大降低了刮涂浆料的难度，同时提高了光能的利用率，提高了光源的使用寿命，降低了使用成本；以刚性的玻璃作为浆料载板本体，避免夹持和光照下产生变形，可以实现转印图形的高精度和对准的高精度。

Description

一种高精度图案转印浆料载板结构

技术领域

本申请涉及精密印刷技术领域，尤其涉及一种高精度图案转印浆料载板结构。

背景技术

金属化作为太阳能电池片制备的关键工艺步骤之一，主要是使用银浆制作太阳能电池的电极栅线，对于不同技术类型的电池片来说，银浆成本是仅次于硅片的第二大成本占比，尤其对于TOPCon、HJT太阳能电池，银浆成本从PERC太阳能电池制造成本的10％显著提升至20％，甚至将超过30％，太阳能电池片金属化过程中使用的高成本银浆已成为制约太阳能电池产业化推广的重要因素。

目前，丝网印刷是制备太阳能电池金属电极栅线最成熟的方法，另外有部分采用电镀铜栅线方法制备太阳能电池电极栅线。而电镀铜栅线工艺需要通过PVD制备导电种子层，接着采用干膜掩膜，曝光显影形成凹槽图案，然后在图案化的凹槽中进行电镀铜锡栅线，最后经过化学刻蚀和清洗形成电池电极栅线。该工艺步骤复杂，化学清洗及刻蚀方法对环境存在一定的污染，综合成本并不低，所以电镀铜栅线工艺未被产业化完全接受。相对成熟的丝网印刷经过了革命性洗礼，使用丝网印刷制备的栅线宽度可以小到25μm，但受制于网版及浆料技术的限制，制备宽度小于20μm的栅线仍然存在一定的难度，同时低温银浆丝网印刷速率受浆料本身性能的限制，无法实现快速印刷，产能受到一定的影响。

针对以上问题，现有技术提供了一种图案转印技术，该技术是采用脉冲激光诱导图案化凹槽中作为填充浆料的APET或塑料薄膜实现图案的转印，应用该技术虽然能够在电池片上制备宽度小于25μm的电极栅线，但是该技术中使用的APET或塑料薄膜存在受热变形的问题，也就无法实现对栅线的精度控制，并且浆料在转印过程中金属颗粒受热，进而使金属颗粒周围的有机成分受热气化，使得转印过程中存在大量的爆裂残渣分布于金属栅线两边，影响光线入射到太阳能电池片中，使用该技术时，在完成填料后必须清除凹槽以外的浆料残留物，否侧转印过程中浆料残余物将被转移到太阳能电池片上，同样会影响电池片对光的吸收。

发明内容

本申请提供了一种高精度图案转印浆料载板结构，以解决传统的图案转印技术在制备太阳能电池金属栅线时存在的上述问题。

本申请为解决上述技术问题提供一种高精度图案转印浆料载板结构，包括：浆料载板本体、凹槽、反射体、光能吸收层，所述浆料载板本体包括玻璃载板，所述凹槽设置在所述浆料载板本体第一表面，所述反射体包括若干层金属薄膜层和若干层保护薄膜层，所述金属薄膜层设置在所述浆料载板本体第一表面中所述凹槽以外的区域上，所述保护薄膜层设置在所述金属薄膜层上，所述光能吸收层设置在所述凹槽的内壁上。

进一步的，所述金属薄膜层包括铝薄膜层、银薄膜层、锌薄膜层或铜薄膜层中的至少一种。

进一步的，所述保护薄膜层包括铜薄膜层、镍薄膜层、铬薄膜层、钛薄膜层或镍铬合金薄膜层中的至少一种。

进一步的，所述光能吸收层包括黑镍涂层、黑铬涂层、黑色氧化铜涂层、硫化铅薄膜涂层或铝-氮/铝涂层中的至少一种。

进一步的，所述图案型凹槽的横截面形状包括正方形、长方形、三角形、梯形、半圆形或半椭圆形。

进一步的，所述凹槽的开口宽度为1-1000μm，深度为1-100μm。

进一步的，所述玻璃载板包括普通玻璃、石英玻璃、高硼硅玻璃或有机玻璃，所述浆料载板本体的厚度为1-10mm。

进一步的，所述金属薄膜层的厚度为10-1000nm。

进一步的，所述光能吸收层的厚度为1-5000nm。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请的技术方案提供了一种高精度图案转印浆料载板结构，该图案转印浆料载板结构包括以玻璃载板作为浆料载板的浆料载板本体，设置在浆料载板本体第一表面的凹槽，该凹槽的表面设置有光能吸收层，在该浆料载板第一表面未设置凹槽的区域设置有反射体，反射体包括金属薄膜层和保护薄膜层，使用该图案转印浆料载板，在作为待印刷基板的太阳电池片上制备金属栅线，相比于现有的图案转印技术，该图案转印浆料载板的凹槽表面设置的光能吸收层可以加快靠近凹槽壁的浆料有机成分气化，可以使浆料快速、完全的整体转印，反射体反射了照射在浆料载板凹槽之间区域的光照，避免了浆料载板凹槽之间区域残留的浆料受热后发生转印，同时提高了光能的利用率，以具有低热膨胀系数的玻璃载板作为浆料载板本体，避免凹槽的形状在光照受热后产生变形，可以实现高精度的金属栅线的快速制备。

附图说明

图1为本申请提供的第一实施例浆料载板结构示意图；

图2为本申请提供的第二实施例浆料载板结构示意图；

图3为本申请提供的第三实施例浆料载板结构示意图；

图4为本申请提供的第四实施例浆料载板结构示意图；

图5为使用本申请提供的第一实施例浆料载板制备的银浆栅线的照片；

图6为使用本申请提供的第二实施例浆料载板制备的银浆栅线的照片；

图7为使用本申请提供的第三实施例浆料载板制备的银浆栅线的照片。

附图标记说明：11-浆料载板本体；12-凹槽；13-浆料载板本体第一表面；21-金属薄膜层；22-保护薄膜层；23-光能吸收层。

具体实施方式

为便于对申请的技术方案进行描述和理解，以下首先对本申请所涉及到的一些概念进行说明。

异质结太阳电池在制造过程中，需要在其表面制造结构非常精细的栅线，本申请实施例提供一种可以在异质结太阳电池片上快速制备出高精度栅线的图案转印浆料载板。

本申请实施例提供了一种高精度图案转印浆料载板结构，参见图1，本申请实施例提供的第一实施例浆料载板结构示意图，该浆料载板包括浆料载板本体11和设置在浆料载板本体第一表面13上的凹槽12，该浆料载板选择透明材质的玻璃，可以选择普通玻璃、石英玻璃、高硼硅玻璃或者有机玻璃作为浆料载板本体1，浆料载板本体1的厚度为1-10mm，采用激光刻蚀设备，将石英玻璃板置于激光刻蚀设备中，按照预先设计的凹槽12分布方式和凹槽12的形状，在石英玻璃板的一面刻蚀出若干条相互平行的凹槽12，或者按照需要刻蚀出若干条相交的凹槽12，凹槽12的宽度为90±5μm，深度为30±1μm，在具有凹槽12的石英玻璃浆料载板的凹槽12中刮涂填充银浆，并清除载板上未设置凹槽区域的银浆，凹槽12中的银浆呈饱满状态，且银浆表面与石英玻璃浆料载板的表面平行，即，刮涂填充的银浆表面未超出石英玻璃浆料载板的表面，也未低于石英玻璃浆料载板的表面，将填充有银浆的石英玻璃浆料载板置于强脉冲光下进行图案转印，即将银浆转印到待转印的异质结太阳电池片上，石英玻璃浆料载板具有银浆的一面与第一待转印的异质结太阳电池片待制备栅线的一面相对设置，两者相对的表面之间的距离设置为200μm，且两者相对的表面相互平行，采用的强脉冲光为脉冲氙灯，脉冲宽度为毫秒级，脉冲电压为100至10000W，打开脉冲氙灯，产生脉冲光，浆料载板在脉冲光的照射下，吸收脉冲光的能量，温度迅速升高，使靠近凹槽壁的银浆中的有机成分气化，产生气体，从而在银浆和凹槽12之间产生气压，在该气压的作用下，银浆被推动，从凹槽12中分离出来，转印到第一待转印的异质结太阳电池片表面上，在第一待转印的异质结太阳电池片表面上形成银浆栅线。

选择玻璃作为浆料载板本体11，是因为玻璃具有低热膨胀系数，在完成图案转印的过程中，短时间受到光照后，玻璃不会发生形变，也就不会引起转印的银浆栅线的位置发生变化，可以保证制备的银浆栅线位置和形状的精确度，对制备好银浆栅线的第一异质结太阳电池在显微镜下进行观测，获得如图5所示的具有银浆栅线的第一异质结太阳电池的照片，图中的白色条纹即为银浆栅线，从图5中可知，仅使用石英玻璃制成的浆料载板在完成银浆栅线的转印后，在异质结太阳电池片上制备的银浆栅线的线形不完整，存在断开的银浆栅线，并且在银浆栅线之间存在大量的浆料散点，也就是说，在转印的过程中，第一实施例浆料载板未设置凹槽12的区域残存的银浆也转印到了待转印的异质结太阳电池片表面上，这对异质结太阳电池的质量有较大的影响，异质结太阳电池表面形成的浆料散点会遮挡部分入射的太阳光，影响异质结太阳电池的使用质量。

参见图2，本申请实施例提供的第二实施例浆料载板结构示意图，该浆料载板包括浆料载板本体11，设置在浆料载板本体第一表面13上的凹槽12，以及设置在浆料载板本体第一表面13上未设置凹槽12的区域的金属薄膜层21，第二实施例的浆料载板同样选择石英玻璃作为浆料载板本体11，与第一实施例浆料载板不同的是，第二实施例的浆料载板在进行激光刻蚀凹槽12之前，先在石英玻璃载板本体的表面制备了一层材质为铝的铝薄膜层，该金属薄膜层21的材料还可以选择银、锌、铜等金属，金属薄膜层21的厚度为10-1000nm，该铝薄膜层测量的厚度为1000±50nm，再对石英玻璃载板表面具有铝薄膜层的一面按照预设的凹槽12形状和分布方式进行激光刻槽，形成同样的宽度为90±5μm，深度为30±1μm，且相互平行的若干条凹槽12，也可以选择使用化学湿法刻蚀工艺，在石英玻璃板上形成横截面为正方形、长方形、梯形、半圆形或半椭圆形的凹槽12，同样的，在凹槽12中刮涂填充银浆，并清除凹槽12之外区域的银浆，使用与上述相同的方式进行图案转印，得到制备好银浆栅线的第二异质结太阳电池。

对制备好银浆栅线的第二异质结太阳电池在显微镜下进行观测，获得如图6所示的具有银浆栅线的第二异质结太阳电池的照片，图中的白色条纹即为银浆栅线，从图6中可知，第二异质结太阳电池的银浆栅线的线形比较完整，并且银浆栅线之间的区域基本不存在浆料散点，在银浆栅线的边缘存在少量的浆料散点，这说明在石英玻璃浆料载板本体11的表面增加设置的铝薄膜层对脉冲氙光进行了反射，使得石英玻璃浆料载板本体11的凹槽12之间的表面区域未完全清除的银浆不会吸收足够的热量，这一部分的银浆也就不会发生气化，进而不会发生转印，使得第二异质结太阳电池的银浆栅线之间的区域基本不会产生浆料散点，但转印得到的银浆栅线宽度比凹槽12的宽度有所增加，且银浆栅线边缘存在少量的散点，这是因为脉冲氙灯光照射在凹槽12中的银浆上时，银浆中的金属颗粒吸收了热量，使得金属颗粒周围的有机成分气化，发生爆散，从而在银浆栅线边缘形成散点，而银浆栅线边缘形成的散点同样会遮挡部分太阳光的入射，影响异质结太阳电池的使用质量。

参见图3，本申请实施例提供的第三实施例浆料载板结构示意图，该浆料载板包括浆料载板本体11，设置在浆料载板本体第一表面13上的凹槽12，设置在浆料载板本体第一表面13上未设置凹槽12的区域的金属薄膜层21，以及设置在凹槽12表面的光能吸收层23，第三实施例的浆料载板同样选择石英玻璃作为浆料载板本体11，与第二实施例浆料载板不同的是，第三实施例的浆料载板在进行激光刻蚀凹槽12之后，再在凹槽12的表面制备一层材质为黑铬的光能吸收层23，该黑铬光能吸收层的厚度为500±50nm，光能吸收层23覆盖在凹槽12的表面，其材料还可以选择黑镍、黑色氧化铜、PbS薄膜或铝-氮/铝等，其厚度为1-5000nm，采用与上述相同的方式，在凹槽12中刮涂填充银浆，然后进行图案转印，得到制备好银浆栅线的第三异质结太阳电池。

对制备好银浆栅线的第三异质结太阳电池在显微镜下进行观测，获得如图7所示的具有银浆栅线的第三异质结太阳电池的照片，图中的白色条纹即为银浆栅线，从图7中可知，异质结太阳电池的银浆栅线之间的区域和银浆栅线边缘均不存在散点，并且银浆栅线具有较好的线形，银浆栅线的横截面宽度与凹槽12的宽度基本一致，高度也与凹槽12的深度基本一致，这说明凹槽12中的银浆实现了完全的整体转印，这是由于黑铬光能吸收层吸收热量，使得靠近凹槽壁的银浆中的有机成分快速气化，并产生气压，推动银浆整体脱离石英玻璃浆料载板的凹槽12，从而在异质结太阳电池片上形成银浆栅线，因为设置了光能吸收层，银浆中的金属颗粒在未吸收到足够的热量时，靠近凹槽壁的银浆有机成分已经气化，并产生足够的气压将其整体推动脱离凹槽，也就不会在银浆栅线边缘产生散点。使用本申请实施例提供的第三实施例浆料载板制备银浆栅线后得到的异质结太阳电池，相比于使用本申请实施例提供的第一、二实施例浆料载板制备银浆栅线后得到的异质结太阳电池，银浆栅线结构完整、边缘未产生散点，银浆栅线之间的区域也未产生散点，不会产生多余的遮光，可以增加异质结太阳电池对光的利用。

参见图4，本申请实施例提供的第四实施例浆料载板结构示意图，该浆料载板包括浆料载板本体11，设置在浆料载板本体第一表面13上的凹槽12，设置在浆料载板本体第一表面13上未设置凹槽12的区域的金属薄膜层21，设置在金属薄膜层21表面上的保护薄膜层22，设置在凹槽12表面的光能吸收层23，与第三实施例浆料载板不同的是，第四实施例浆料载板增加了设置在金属薄膜层21表面上的保护薄膜层22，金属薄膜层21和保护薄膜层22形成反射体，保护薄膜层22的材料可以选择镍、铬、钛或镍铬合金中的一种，其厚度为1-1000nm，其主要作用是保护金属薄膜层21在每次清除浆料载板表面残存的银浆时不被破坏，提高浆料载板的使用寿命。

通过上述内容可知，本申请实施例提供的高精度图案转印浆料载板结构，该图案转印浆料载板结构包括以石英玻璃板作为浆料载板的浆料载板本体，设置在浆料载板本体第一表面的凹槽，该凹槽的表面设置有光能吸收层，光能吸收层上设置有疏水涂层，在该浆料载板第一表面未设置凹槽的区域设置有反射体，反射体包括金属薄膜层和保护薄膜层，使用该图案转印浆料载板，在作为待印刷基板的太阳电池片上制备银浆栅线，该图案转印浆料载板的凹槽表面设置的光能吸收层可以加快靠近凹槽壁的浆料升温速度，可以使浆料快速、完全的整体转印，在太阳电池片上快速制备银浆栅线，且银浆栅线边缘不存在散点，反射体反射了照射在浆料载板凹槽之间的区域的光照，避免了浆料载板凹槽之间的区域残留的浆料受热后发生转印，以具有低热膨胀系数的玻璃载板作为浆料载板本体，避免凹槽的形状在光照受热后产生变形，实现了高精度的银浆栅线的快速制备。

Claims (9)

1.一种高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，包括：浆料载板本体、凹槽、反射体、光能吸收层，所述浆料载板本体包括玻璃载板，所述凹槽设置在所述浆料载板本体第一表面，所述反射体包括若干层金属薄膜层和若干层保护薄膜层，所述金属薄膜层设置在所述浆料载板本体第一表面中所述凹槽以外的区域上，所述保护薄膜层设置在所述金属薄膜层上，所述光能吸收层设置在所述凹槽的内壁上。

2.根据权利要求1所述的高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，所述金属薄膜层包括铝薄膜层、银薄膜层、锌薄膜层或铜薄膜层中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，所述保护薄膜层包括铜薄膜层、镍薄膜层、铬薄膜层、钛薄膜层或镍铬合金薄膜层中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，所述光能吸收层包括黑镍涂层、黑铬涂层、黑色氧化铜涂层、硫化铅薄膜涂层或铝-氮/铝涂层中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，所述图案型凹槽的横截面形状包括正方形、长方形、三角形、梯形、半圆形或半椭圆形。

6.根据权利要求5所述的高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，所述凹槽的开口宽度为1-1000μm，深度为1-100μm。

7.根据权利要求1所述的高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，所述玻璃载板包括普通玻璃、石英玻璃、高硼硅玻璃或有机玻璃，所述浆料载板本体的厚度为1-10mm。

8.根据权利要求2所述的高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，所述金属薄膜层的厚度为10-1000nm。

9.根据权利要求4所述的高精度图案转印浆料载板结构，其特征在于，所述光能吸收层的厚度为1-5000nm。

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