CN114517314A - 一种丝网印刷用电镀浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种丝网印刷用电镀浆料及其制备方法和应用。所述丝网印刷用电镀浆料按质量百分含量计由如下组分组成：第一金属盐5‑30％、第二金属盐5‑35％和增稠剂0.1‑10％，余量为溶剂；所述第一金属盐为铜盐、镍盐、锡盐、铝盐或银盐中的任意一种或至少两种的组合，所述第二金属盐为钾盐和/或钠盐。所述电镀浆料适用于丝网印刷电镀方法，能在导体/半导体表面形成连续致密尺寸可控的金属图案，且本发明所述浆料形成金属电极的步骤中，所有温度均低于600℃，有效降低电池制造工艺中的能耗和成本。

Description

一种丝网印刷用电镀浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池制造领域，具体涉及一种丝网印刷用电镀浆料及其制备方法和应用。
背景技术
太阳电池是一种清洁环保的的能源技术，近几十年以来晶硅太阳电池技术得到快速发展。钝化发射结和背面电池(PERC)技术是一种低成本高效的新型电池技术，其优秀的背表面钝化效果能够大幅降低电池背表面复合，从而提升电池的光电转换效率，目前p型PERC技术已经实现产业化。
而电化学丝网印刷技术是微电子及光伏等行业丝网印刷的一个发展方向，其有效的将丝网印刷机电化学相结合，在器件基底上选择性的进行电化学反应。作为此技术的一个应用方向，丝网印刷电镀技术能够有效的在导体及半导体上选择性的沉积金属电极，将传统的丝网印刷技术与电镀技术有机结合，具有很高的研究及应用价值。现有的电镀浆料存在两大问题：1、常规的丝网印刷浆料，主要原料包含金属银等贵金属，成本较高，且想要形成连续致密可控的电极膜层，需要在高温(＞750℃)烧结才能得到；2、常规的金属电镀溶液，均为牛顿流体，不具有丝网印刷可使用性能。因此，现阶段还没有一款适用于丝网印刷电镀方法的电化学浆料。
CN106328765A公开了一种高效PERC晶体硅太阳能电池的制备工艺及方法。依次包括制绒、扩散、刻蚀，镀Al2O3、镀背面SiNx、镀正面SiNx、丝网印刷和烧结步骤，得到PERC晶体硅太阳能电池。
CN107123702A公开了一种背面抛光PERC电池的制备方法，包括以下步骤：(1)在硅片背面沉积单面保护膜；(2)将镀有单面保护膜的硅片进行制绒，在制绒后的酸洗过程中去除硅片上的单面保护膜；(3)将单面制绒的硅片进行扩散；(4)进行常规二次清洗；(5)背面沉积氧化铝/氮化硅叠层钝化膜，然后激光开槽，经丝网印刷和烧结，得到背面抛光PERC电池。
CN109888061A公开了一种碱抛光高效PERC电池的制备工艺，包括以下步骤：步骤S01、制绒；步骤S02、扩散；步骤S03、SE工艺；步骤S04、热氧；步骤S05、去PSG；步骤S06、碱抛光；步骤S07、退火；步骤S08、背钝化；步骤S09、背膜；步骤S10、正膜；步骤S11、激光开槽；步骤S12、印刷烧结：经过丝网印刷完成背面和正面印刷，然后进行烧结工艺；步骤S13、电注入：通过光衰炉或者电注入炉；步骤S14、测试分检：最后对电池片进行电池测试分档。
然而，上述方案中虽然利用了丝网印刷技术，但由于它们采用的丝网印刷浆料并不十分适用于丝网印刷电镀技术，因此制备得到的金属电极需要在在高温(＞750℃)烧结才能得到；且制备得到的金属电极对硅基底的表面有一定破坏作用，降低电池转化效率；同时上述电极与硅片之间存在一层玻璃层，对电荷从硅基底到电极的传输具有一定的阻碍作用。
于之相比，丝网印刷电镀技术制备的正面金属电极无需高温烧结(电极沉积后处理温度＜300℃)；整个过程对硅基底没有腐蚀或破坏作用；金属电极直接与硅接触，保证电荷的有效传输。因此，开发一种适用于丝网印刷电镀方法的电化学浆料是十分重要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种丝网印刷用电镀浆料及其制备方法和应用。所述电镀浆料适用于丝网印刷电镀方法，能在导体/半导体表面形成连续致密尺寸可控的金属图案，且本发明所述浆料形成金属电极的步骤中，所有温度均可低于600℃；同时本发明使用镍、铜等廉价金属全部或部分代替地球储量较少的银作为电池的电极，从而有效降低电池制造工艺中的能耗和成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种丝网印刷用电镀浆料，所述丝网印刷用电镀浆料按质量百分含量计由如下组分组成：第一金属盐5-30％、第二金属盐5-35％和增稠剂0.1-10％，余量为溶剂。
所述第一金属盐为铜盐、镍盐、锡盐、铝盐或银盐中的任意一种或至少两种的组合，所述第二金属盐为钾盐和/或钠盐。
在本发明中，第一金属盐为在导体/半导体基底上提供沉积金属，第二金属盐用于提高浆料导电性，增稠剂能很好地调节浆料的状态，使其更加适用于丝网印刷电镀方法。本发明以最优配比的第一金属盐、第二金属盐、增稠剂和溶剂组成，使得在丝网印刷过程中，能在导体/半导体表面形成连续致密尺寸可控的金属图案，且本发明所述浆料形成金属电极的步骤中，所有温度均低于600℃，有效降低电池制造工艺中的能耗和成本。
以所述丝网印刷用电镀浆料质量为100％计，所述第一金属盐的添加量为5-30％，例如可以是5％、10％、15％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％等。
以所述丝网印刷用电镀浆料质量为100％计，所述第二金属盐的添加量为5-35％，例如可以是5％、10％、15％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％等。
以所述丝网印刷用电镀浆料质量为100％计，所述增稠剂的添加量为0.1-10％，例如可以是0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等。
优选地，所述第一金属盐为铜盐、镍盐、锡盐或铝盐中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，优选不添加银盐，这是由于本发明以最优配比的第一金属盐、第二金属盐、增稠剂和溶剂组成，使得在丝网印刷过程中，不需要添加银盐即可达到和添加银盐同等效率，在导体/半导体表面形成连续致密尺寸可控的金属图案。
优选地，所述第一金属盐选自硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍或硫酸铝中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述银盐为硝酸银。
优选地，所述第二金属盐选自硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钠、氯化钠或硫酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述增稠剂的添加量为1-2％。
优选地，所述增稠剂选自黄原胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、硅酸铝镁、二氧化硅、硅酸镁钠、水合二氧化硅、蒙脱土、硅酸锂镁钠、水辉石中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述增稠剂按质量百分含量计包括：50-70％的黄原胶和30-50％的水合二氧化硅。
在本发明中，以恰当比例的黄原胶和水合二氧化硅复合作为增稠剂。两种粘稠剂通过一定比例混合，可以调节浆料的粘稠度、触变性及整体的一致性，从而使其满足丝网印刷的要求，且能保持较好的导电性。
以所述增稠剂的质量为100％计，所述黄原胶的含量为50-70％，例如可以是50％、52％、54％、56％、58％、60％、62％、64％、66％、68％、70％等。
以所述增稠剂的质量为100％计，所述水合二氧化硅的含量为30-50％，例如可以是30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％、50％等。
优选地，所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、异丙醇、甲酸、乙酸或乙醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述溶剂按质量百分含量计包括：70-100％的水和0-30％的异丙醇。
在本发明中，以水作为溶剂，或以水和异丙醇的混合液作为溶剂溶解性能最优，有助于制备过程中的溶解效率，并有助于最终形成合适粘度的浆料。
以所述溶剂的质量为100％计，所述水的含量为70-100％，例如可以是70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％等。
以所述溶剂的质量为100％计，所述异丙醇的含量为0-30％，例如可以是0％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％等。
优选地，所述丝网印刷用电镀浆料的粘度为20000-70000mPa·s，例如可以是20000mPa·s、25000mPa·s、30000mPa·s、35000mPa·s、40000mPa·s、45000mPa·s、50000mPa·s、55000mPa·s、60000mPa·s、70000mPa·s等。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的丝网印刷用电镀浆料的制备方法，所述丝网印刷用电镀浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将第一金属盐、第二金属盐和溶剂混合，搅拌分散，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热搅拌后，再与增稠剂混合，得到第一预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第一预制浆料超声粉碎后，进行研磨，得到第二预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第二预制浆料静置、过滤，得到所述丝网印刷用电镀浆料。
在本发明中，先将第一金属盐、第二金属盐和溶剂混合，搅拌分散，再对其预加热后再与增稠剂，能进一步提高电镀浆料中各组分的溶解性或分散性，避免增稠剂外层吸水膨胀成胶团，阻止水分进入里层，从而影响作用的发挥；再经超声粉碎、研磨、静置，有助于降低预制浆料中颗粒的大小，避免发生沉淀和絮凝，并能够有效提高丝网印刷步骤的透过率，避免丝网堵网现象的发生。(如图1所示，图1为本发明所述浆料的制备方法步骤示意图。)
优选地，步骤(1)中所述搅拌分散的温度为20-30℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃等，所述搅拌分散的转速为10-1000rpm，例如可以是10rpm、100rpm、200rpm、400rpm、600rpm、800rpm、1000rpm等，所述搅拌分散的时间为1-200min，例如可以是1min、10min、50min、100min、150min、200min等。
优选地，步骤(2)中所述加热搅拌的温度为30-80℃，例如可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃等，所述加热搅拌转速为10-2000rpm，例如可以是10rpm、100rpm、200rpm、400rpm、600rpm、800rpm、1000rpm、1500rpm、2000rpm等，所述加热搅拌的时间为1-200min，例如可以是1min、10min、50min、100min、150min、200min等。
优选地，步骤(3)中所述超声粉碎的功率为100-5000W，例如可以是100W、200W、500W、1000W、2000W、3000W、4000W、5000W等，所述超声粉碎的时间为1-200min，例如可以是1min、10min、50min、100min、150min、200min等。
优选地，步骤(3)中所述第二预制浆料的粒径为1-100μm，例如可以是1μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm等。
优选地，步骤(4)中所述静置的温度为20-30℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃等，所述静置的时间为20-40min，例如可以是20min、25min、30min、35min、40min等
优选地，步骤(4)中所述过滤采用聚酯网进行，所述聚酯网的孔径为1-150μm，例如可以是1μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、150μm等。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的丝网印刷用电镀浆料在制备太阳能电池中的应用。
优选地，所述太阳能电池为p型PERC电池。
第四方面本发明提供一种p型PERC电池的制备方法，所述p型PERC电池的制备方法为：通过丝网印刷电镀的方法，配合第一方面所述的丝网印刷用电镀浆料，在硅片基底上沉积金属电极，得到所述p型PERC电池。
如图2所示，图2为本发明所述p型PERC电池的制备方法步骤示意图。
优选地，所述硅片基底在丝网印刷电镀前需进行预处理，所述预处理具体包括以下步骤：
(a)制绒：使用腐蚀液对硅片基底进行制绒；
(b)扩散：使用高温扩散磷在制绒处理后的硅片基底的正面形成PN结；
(c)抛光：使用强酸溶液对扩散处理后的硅片基底的背面进行抛光，并通过强酸溶液除去硅片基底正面和背面的磷硅玻璃层；
(d)镀膜：在经抛光处理后的硅片基底的背面沉积氧化铝膜和氮化硅膜，正面沉积氮化硅膜；
(e)激光开槽：使用激光在镀膜后的硅片基底开槽；
(f)印浆：在经激光开槽后的硅片基底的背面印刷上银浆和铝浆后烘干，在进行烧结处理。
如图3所示，图3为本发明所述预处理的步骤的示意图。
优选地，步骤(a)中所述制绒具体为：将硅片基底浸泡在氢氧化钾溶液，在50-70℃(例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等)下中进行制绒处理3-30min(例如可以是3min、5min、10min、15min、20min、25min、30min等)，在硅片上刻蚀出凹坑绒面，制绒后硅片基底的减薄量为0.2-0.6g(例如可以是0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g等)，硅片基底的反射率为8-20％(例如可以是8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％等。
优选地，步骤(b)中所述扩散具体为：将制绒处理后的硅片基底置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在600-900℃(例如可以是600℃、700℃、800℃、900℃等)，管式扩散炉的方块电阻控制在80-160Ω(例如可以是80Ω、90Ω、100Ω、110Ω、120Ω、140Ω、160Ω等)，磷扩散处理的时间控制在60-300min(例如可以是60min、80min、100min、150min、200min、250min、300min等)，通过磷扩散工艺在硅片表面形成PN结，PN结深控制在0.15-0.4μm(例如可以是0.15μm、0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.35μm、0.4μm等)。
优选地，步骤(c)中所述抛光具体为：使用HF和HNO3的混合溶液对硅片基底的背面进行抛光，并使用HF溶液去除正背面的磷硅玻璃层。
优选地，步骤(d)中所述硅片基底的背面的氧化铝膜厚度为5-20nm(例如可以是5nm、10nm、15nm、20nm等)，硅片基底的背面的氮化硅膜厚度为50-200nm(例如可以是50nm、100nm、150nm、200nm等)，折射率为1.8-2.5(例如可以是1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.5等)。
优选地，步骤(d)中所述硅片基底的正面的氮化硅膜厚度为50-150nm(例如可以是50nm、60nm、80nm、100nm、125nm、150nm等)，折射率为1.9-2.4(例如可以是1.9、2.0、2.1、2.2、2.4等)。
优选地，步骤(e)中所述激光开槽具体为：利用波长为400-1200nm(例如可以是400nm、600nm、800nm、1000nm、1200nm等)、输出功率为3-30W(例如可以是3W、5W、7W、10W、15W、20W、25W、30W等)的激光器，在所述基底背面开槽，打穿背面膜；利用波长为400-1200nm(例如可以是400nm、600nm、800nm、1000nm、1200nm等)、输出功率为3-30W(例如可以是3W、5W、7W、10W、15W、20W、25W、30W等)的激光器，在所述基底正面开槽，打穿背面膜。
优选地，步骤(f)中所述印浆具体为：在经激光开槽后的硅片基底的背面使用背电极浆液进行印刷，印刷后在100-400℃(例如可以是100℃、200℃、300℃、400℃等)下烘干0.1-10min(例如可以是0.1min、2min、4min、6min、8min、10min等)。
优选地，步骤(f)中所述烧结处理的温度为550-650℃，例如可以是550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、650℃等。
优选地，所述丝网印刷电镀具体为：在电化学丝网印刷电镀装置中的丝网上添加第一方面所述的丝网印刷用电镀浆料，进行印刷，浆料中的金属离子沉积到预处理后的硅片基底的正面开槽区域，形成铜电极。
优选地，所述电化学丝网印刷电镀装置包括：印刷机台、丝网网版、电化学装置和导线及电极等。如图4所示，图4为本发明所述丝网印刷电镀装置示意图。
优选地，所述电化学丝网印刷电镀装置的输出电压为1-10V，例如可以是1V、4V、4.5V、5V、5.5V、6V、10V等。
优选地，经丝网印刷电镀得到的p型PERC电池还需进行清洗、退火和烘干处理。
优选地，所述清洗采用水和质量浓度为10-99.9％的酒精的混合液，例如可以是10％、20％、40％、60％、80％、99.9％等。
优选地，所述退火的温度为100-300℃，例如可以是100℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃等，所述退火的时间为0.5-10min，例如可以是0.5min、1min、2min、4min、6min、8min、10min等。
优选地，所述烘干的温度为100-300℃，例如可以是100℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃等。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述电镀浆料适用于丝网印刷电镀方法，能在导体/半导体表面形成连续致密尺寸可控的金属图案；同时本发明所述导电浆料较为廉价的金属代替银作为电极，且所述浆料形成金属电极的步骤中，所有温度均低于600℃，有效降低电池制造工艺中的能耗和成本；
(2)最终制备得到的电池，其相对于比对比例1，Voc值可达到变化可达2.3-3.3mV，Isc变化可达值可达到0.011-0.025A，Rs变化可达值可达到-1.8～-2.8mΩ，Rsh变化可达值可达到155-265Ω，FF值变化可达可达到8.14-9.03％，Eta值变化可达可达到2.33～2.56％，(正数为提升，负数为降低)。浆用量可控制在0.050以内。
附图说明
图1为本发明所述浆料的制备方法步骤示意图；
图2为本发明所述p型PERC电池的制备方法步骤示意图；
图3为本发明所述预处理的步骤的示意图；
图4为本发明所述丝网印刷电镀装置示意图；
其中，11为印刷机滑动部件、12为印刷机滑动轨道、13为回墨刀升降部件、14为回墨刀、15为刮胶升降部件、16为刮胶、17为金属电极、18为印刷机载片平台、21为网框、22为绝缘的有机物薄膜、23为丝网、24为网版开口部(有丝网无有机薄膜)、31为电化学浆料、41为硅片基底、51为导线、52为电源及电源控制装置。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，所述丝网印刷用电镀浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将100g的硝酸铜、250g的硝酸钾和645g的去离子水混合，在25℃下以200rpm的转速搅拌分散10min，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热至70℃，以500rpm的转速搅拌30min后，再与3g的黄原胶和2g的水合二氧化硅混合，得到第一预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第一预制浆料在1000W的功率下超声粉碎30min后，进行研磨，得到粒径范围为5-50μm内的第二预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第二预制浆料在25℃下静置120min，采用孔径为25μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷用电镀浆料。
实施例2
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，所述丝网印刷用电镀浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将150g的氯化铜、200g的氯化钾、600g的去离子水和40g异丙醇的混合，在25℃下以400rpm的转速搅拌分散15min，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热至70℃，以700rpm的转速搅拌25min后，再与7g的黄原胶和3g的水合二氧化硅混合，得到第一预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第一预制浆料在1500W的功率下超声粉碎15min后，进行研磨，得到粒径范围为3-40μm内的第二预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第二预制浆料在25℃下静置200min，采用孔径为15μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷用电镀浆料。
实施例3
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，所述丝网印刷用电镀浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将80g的硫酸铜、300g的氯化钠、600g的去离子水和10g异丙醇的混合，在25℃下以300rpm的转速搅拌分散10min，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热至65℃，以700rpm的转速搅拌30min后，再与6g的黄原胶和4g的水合二氧化硅混合，得到第一预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第一预制浆料在1500W的功率下超声粉碎25min后，进行研磨，得到粒径范围为5-50μm内的第二预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第二预制浆料在25℃下静置60min，采用孔径为20μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷用电镀浆料。
实施例4
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，与实施例1的区别仅在于，将645g的去离子水替换为645g的异丙醇，其他步骤与实施例1相同。
实施例4反应过慢，电池电极不完成，无法测试。
实施例5
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，与实施例1的区别仅在于，步骤(2)中黄原胶的添加量为1g，水合二氧化硅的添加量为4g，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，与实施例1的区别仅在于，步骤(2)中黄原胶的添加量为4g，水合二氧化硅的添加量为1g，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，与实施例1的区别仅在于，骤(2)中不再添加黄原胶，仅添加5g的水合二氧化硅。
实施例7提供的电镀浆料粘度过高，无法印刷。
实施例8
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，与实施例1的区别仅在于，骤(2)中不再添加水合二氧化硅，仅添加5g的黄原胶。
实施例9
本实施例提供一种丝网印刷用电镀浆料，所述丝网印刷用电镀浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将100g的硝酸铜、200g的硝酸钾、3g的黄原胶和2g的水合二氧化硅和645g的去离子水混合，在25℃下以200rpm的转速搅拌分散10min，得到第一预制浆料；
(2)将步骤(1)得到的第一预制浆料在1000W的功率下超声粉碎30min后，进行研磨，得到粒径为100-2000μm的第二预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第二预制浆料在25℃下静置120min，采用孔径为25μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷用电镀浆料。
实施例9浆料颗粒过大，无法透过印刷网版，因此无法印刷。
对比例1
本对比例提供一种丝网印刷用电镀浆料，所述丝网印刷用电镀浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将150g的硝酸铜和645g的去离子水混合，在25℃下以200rpm的转速搅拌分散10min，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热至70℃，以500rpm的转速搅拌30min后，再与3g的黄原胶和2g的水合二氧化硅混合，得到第一预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第一预制浆料在1000W的功率下超声粉碎30min后，进行研磨，得到粒径为5-50μm的第二预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第二预制浆料在25℃下静置120min，采用孔径为25μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷用电镀浆料。
性能测试
分别使用上述实施例1-9提供的丝网印刷用电镀浆料和对比例1提供的丝网印刷用电镀浆料进行电镀，制备p型PERC电池，具体制备方法为：
S1预处理，所述预处理具体包括以下步骤
(a)制绒：将硅片基底浸泡在质量浓度为8wt％的氢氧化钾溶液，在60℃下中进行制绒处理15min，在硅片上刻蚀出凹坑绒面，制绒后硅片基底的减薄量为0.35g，硅片基底的反射率为10％；
(b)扩散：将制绒处理后的硅片基底置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在830℃，管式扩散炉的方块电阻控制在140Ω，磷扩散处理的时间控制在100min，通过磷扩散工艺在硅片表面形成PN结，PN结深控制在0.25μm；
(c)抛光：使用HF和HNO3的混合溶液对硅片基底的背面进行抛光，并使用HF溶液去除正背面的磷硅玻璃层；
(d)镀膜：在经抛光处理后的硅片基底的背面沉积10nm的氧化铝膜和140nm的氮化硅膜，正面沉积80nm的氮化硅膜；
(e)激光开槽：利用波长为560nm、输出功率为15W的激光器，在所述基底背面开槽，打穿背面膜；利用波长为560nm、输出功率为15W的激光器，在所述基底正面开槽，打穿背面膜；
(f)印浆：在经激光开槽后的硅片基底的背面使用背电极浆液进行印刷，印刷后在600℃下烘干5min，其中，背电极浆液为质量比为银浆和铝浆的混合物，在550℃大气环境下进行烧结处理。
S2丝网印刷电镀：在电化学丝网印刷电镀装置中的丝网上添加以上实施例4所述的丝网印刷用镍电镀浆料，进行印刷，浆料中的镍离子沉积到预处理后的硅片基底的正面开槽区域，形成镍电极，输出电压为5V，其厚度为1.5μm；
在电化学丝网印刷电镀装置中的丝网上添加其它实施例和对比例所述的丝网印刷用铜电镀浆料，进行印刷，浆料中的铜离子沉积到预处理后的硅片基底的正面开槽区域，形成铜电极，输出电压为5V，其厚度为15μm；
S3清洗、退火和烘干：采用水和质量浓度为5％的酒精的混合液对硅片基底进行清洗，并在250℃的大气环境下，退火及烘干处理15min。
对上述由实施例1-9中部分提供的丝网印刷用电镀浆料和对比例1提供的丝网印刷用电镀浆料制备得到的p型PERC电池进行各项性能测试，具体测试结果如下表1所示：
表1
项目 Voc(mV) Isc(A) Rs(mΩ) Rsh(Ω) FF(％) Eta(％) 浆用量(g)
实施例1 3.0 0.024 -2.3 265 8.63 2.48 0.032
实施例2 2.3 0.011 -2.8 178 9.03 2.56 0.024
实施例3 3.3 0.025 -1.8 155 8.14 2.33 0.050
实施例5 -0.6 0.013 -0.7 -18 1.92 -0.52 0.029
实施例6 -2.2 -0.184 -4.8 66 9.63 -2.03％ 0.029
实施例8 -13.2 0.387 -5.0 -44 9.33 -1.22％ 0.066
对比例1 0 0 0 0 0 0 0.063
表中所列效率数据(Voc、Isc、Rs、Rsh、FF及Eta)为各种电池相对于对比例1数据的相对变化，浆用量数据为印刷前后基底重量变化。由表1测试数据可知，本发明所述印刷方法，不影响PERC电池转换效率，以最优配比的第一金属盐、第二金属盐、增稠剂和溶剂组成，使得在丝网印刷过程中，能在导体/半导体表面形成连续致密尺寸可控的金属图案，且本发明所述浆料形成金属电极的步骤中，所有温度均低于600℃，有效降低电池制造工艺中的能耗和成本。最终制备得到的电池，其相对于比对比例1，Voc值变化可达2.3-3.3mV，Isc变化可达.011-0.025A，Rs变化可达-1.8～-2.8mΩ，Rsh变化可达155-265Ω，FF值变化可达8.14-9.03％，Eta值变化可达2.33～2.56％(正数为提升，负数为降低)。浆用量可控制在0.050以内。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明所述丝网印刷用电镀浆料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种丝网印刷用电镀浆料，其特征在于，所述丝网印刷用电镀浆料按质量百分含量计由如下组分组成：第一金属盐5-30％、第二金属盐5-35％和增稠剂0.1-10％，余量为溶剂；
所述第一金属盐为铜盐、镍盐、锡盐、铝盐或银盐中的任意一种或至少两种的组合，所述第二金属盐为钾盐和/或钠盐。
2.根据权利要求1所述的丝网印刷用电镀浆料，其特征在于，所述第一金属盐为铜盐、镍盐、锡盐或铝盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第一金属盐选自硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍或硫酸铝中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述银盐为硝酸银；
优选地，所述第二金属盐选自硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钠、氯化钠或硫酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的丝网印刷用电镀浆料，其特征在于，所述增稠剂的添加量为1-2％；
优选地，所述增稠剂选自黄原胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、硅酸铝镁、二氧化硅、硅酸镁钠、水合二氧化硅、蒙脱土、硅酸锂镁钠、水辉石中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述增稠剂按质量百分含量计包括：50-70％的黄原胶和30-50％的水合二氧化硅；
优选地，所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、异丙醇、甲酸、乙酸或乙醚中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述溶剂按质量百分含量计包括：70-100％的水和0-30％的异丙醇；
优选地，所述丝网印刷用电镀浆料的粘度为20000-70000mPa·s。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的丝网印刷用电镀浆料的制备方法，其特征在于，所述丝网印刷用电镀浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将第一金属盐、第二金属盐和溶剂混合，搅拌分散，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热搅拌后，再与增稠剂混合，得到第一预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第一预制浆料超声粉碎后，进行研磨，得到第二预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第二预制浆料静置、过滤，得到所述丝网印刷用电镀浆料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌分散的温度为20-30℃，所述搅拌分散的转速为10-1000rpm，所述搅拌分散的时间为1-200min；
优选地，步骤(2)中所述加热搅拌的温度为30-80℃，所述加热搅拌转速为10-2000rpm，所述加热搅拌的时间为1-200min；
优选地，步骤(3)中所述超声粉碎的功率为100-5000W，所述超声粉碎的时间为1-200min；
优选地，步骤(3)中所述第二预制浆料的粒径为1-100μm；
优选地，步骤(4)中所述静置的温度为20-30℃，所述静置的时间为20-40min；
优选地，步骤(4)中所述过滤采用聚酯网进行，所述聚酯网的孔径为1-150μm。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的丝网印刷用电镀浆料在制备太阳能电池中的应用；
优选地，所述太阳能电池为p型PERC电池。
7.一种p型PERC电池的制备方法，其特征在于，所述p型PERC电池的制备方法为：通过丝网印刷电镀的方法，配合权利要求1-3中任一项所述的丝网印刷用电镀浆料，在硅片基底上沉积金属电极，得到所述p型PERC电池。
8.根据权利要求7所述的p型PERC电池的制备方法，其特征在于，所述硅片基底在丝网印刷电镀前需进行预处理，所述预处理具体包括以下步骤：
(a)制绒：使用腐蚀液对硅片基底进行制绒；
(b)扩散：使用高温扩散磷在制绒处理后的硅片基底的正面形成PN结；
(c)抛光：使用强酸溶液对扩散处理后的硅片基底的背面进行抛光，并通过强酸溶液除去硅片基底正面和背面的磷硅玻璃层；
(d)镀膜：在经抛光处理后的硅片基底的背面沉积氧化铝膜和氮化硅膜，正面沉积氮化硅膜；
(e)激光开槽：使用激光在镀膜后的硅片基底开槽；
(f)印浆：在经激光开槽后的硅片基底的背面印刷上银浆和铝浆后烘干，在进行烧结处理；
优选地，步骤(a)中所述制绒具体为：将硅片基底浸泡在氢氧化钾溶液，在50-70℃下中进行制绒处理3-30min，在硅片上刻蚀出凹坑绒面，制绒后硅片基底的减薄量为0.2-0.6g，硅片基底的反射率为8-20％；
优选地，步骤(b)中所述扩散具体为：将制绒处理后的硅片基底置于管式扩散炉内进行磷扩散处理，管式扩散炉的温度控制在600-900℃，管式扩散炉的方块电阻控制在80-160Ω，磷扩散处理的时间控制在60-300min，通过磷扩散工艺在硅片表面形成PN结，PN结深控制在0.15-0.4μm；
优选地，步骤(c)中所述抛光具体为：使用HF和HNO3的混合溶液对硅片基底的背面进行抛光，并使用HF溶液去除正背面的磷硅玻璃层；
优选地，步骤(d)中所述硅片基底的背面的氧化铝膜厚度为5-20nm，硅片基底的背面的氮化硅膜1-4层，总厚度为50-200nm，加权折射率为1.8-2.5；
优选地，步骤(d)中所述硅片基底的正面的氮化硅膜1-4层，总厚度为50-150nm，加权折射率为1.9-2.4；
优选地，步骤(e)中所述激光开槽具体为：利用波长为400-1200nm、输出功率为3-30W的激光器，在所述基底背面开槽，打穿背面膜；利用波长为400-1200nm、输出功率为3-30W的激光器，在所述基底正面开槽，打穿背面膜；
优选地，步骤(f)中所述印浆具体为：在经激光开槽后的硅片基底的背面使用背电极浆液进行印刷，印刷后在100-400℃下烘干0.1-10min；
优选地，步骤(f)中所述烧结处理的温度为500～650℃。
9.根据权利要求7或8所述的p型PERC电池的制备方法，其特征在于，所述丝网印刷电镀具体为：在电化学丝网印刷电镀装置中的丝网上添加权利要求1-3中任一项所述的丝网印刷用电镀浆料，进行印刷，浆料中的金属离子沉积到预处理后的硅片基底的正面开槽区域，形成铜电极；
优选地，所述电化学丝网印刷电镀装置包括：印刷机台、丝网网版、电化学装置和导线及电极等；
优选地，所述电化学丝网印刷电镀装置的输出电压为1-10V。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的p型PERC电池的制备方法，其特征在于，经丝网印刷电镀得到的p型PERC电池还需进行清洗、退火和烘干；
优选地，所述清洗采用水和质量浓度为10-99.9％的酒精的混合液；
优选地，所述退火的温度为100-300℃，所述退火的时间为0.5-10min；
优选地，所述烘干的温度为100-300℃。
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