CN114517094B - 一种丝网印刷电化学刻蚀用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电化学刻蚀用浆料及其制备方法和应用。所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料按质量百分含量计包括：氟化铵0.35‑15％、氟化氢0.05‑5％、增稠剂0.1‑10％，余量为溶剂。所述浆料可以用于丝网印刷电化学刻蚀技术，从而一步完成选择性刻蚀。

Description

一种丝网印刷电化学刻蚀用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电化学刻蚀用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，丝网印刷电化学刻蚀技术能够有效的在导体/半导体表面实现图案化的选择性刻蚀，具有较高的研究及应用价值。在光伏电池方面，常常需要对硅基底进行选择性刻蚀，以满足电池的制备需求，例如，在扩散后具有p-n结硅片上刻蚀掉部分区域的硅基底，实现选择性掺杂等。而现有的刻蚀通常采用溶液法刻蚀硅片，而溶液法刻蚀硅片只能整面面刻蚀，难以实现选择性。
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。
然而，上述方案中虽然利用了丝网印刷技术，但无法实现选择性刻蚀。
因此，开发一种能一步完成选择性刻蚀，且适用于丝网印刷电化学刻蚀用浆料是本领域目前研究的重点。
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电化学刻蚀用浆料及其制备方法和应用，所述浆料可以用于丝网印刷电化学刻蚀技术，从而一步完成选择性刻蚀。
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电化学刻蚀用浆料，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料按质量百分含量计包括：氟化铵0.35-15％、氟化氢0.05-5％、增稠剂0.1-10％，余量为溶剂。
本发明中，所述浆料中氟化铵、氟化氢、增稠剂和溶剂相互配合，使浆料可用于丝网印刷电化学刻蚀技术，从而一步完成选择性刻蚀；其中氟化铵、氟化氢提供必要的电化学氧化还原反应离子，在刻蚀时，电极作为阴极，发生还原反应，将氢离子还原成氢气；硅基底作为阳极，发生氧化反应，将硅氧化成硅离子，与氟离子结合生成氟硅酸盐，溶解在浆料中，从而硅片基底部分被刻蚀，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化学刻蚀。
以所述浆料含量为100％计，所述氟化铵含量为0.35-15％，例如可以是0.35％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％等。
以所述浆料含量为100％计，所述氟化氢含量为0.05-5％，例如可以是0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％等。
以所述浆料含量为100％计，所述增稠剂含量为0.1-10％，例如可以是0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、2％、4％、6％、8％、10％等。
优选地，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料按质量百分含量计包括：氟化铵2-4％、氟化氢1-2％、增稠剂2-4％，余量为溶剂。
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、季铵盐类、聚氨酯类、纤维素类或聚丙烯酸类中的任意一种或至少两种的组合，优选为黄原胶和聚氨酯增稠剂的组合。
在本发明中，以黄原胶和聚氨酯增稠剂复合作为增稠剂，二者相互配合有效调节浆料的触变性及稳定性，在满足丝网印刷要求的前提下，防止浆料沉积、絮凝等现象的发生。
优选地，所述聚氨酯增稠剂的固含量为30-60wt％，例如可以是30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％、40wt％、45wt％、48wt％、50wt％、55wt％、60wt％等，所述聚氨酯增稠剂的粘度为1500-3500cp，例如可以是1500cp、1800cp、2000cp、2500cp、3000cp、3200cp、3300cp、3500cp等。
在本发明中，所述聚氨酯增稠剂可由市售购得，包括但不限于南通市晗泰化工有限公司HT-820、亚乐顺RM-2020NPR、恒宇化工RM-8W等。
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％的聚氨酯增稠剂。
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，所述聚氨酯增稠剂的含量为30-50％，例如可以是30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％、50％等。
优选地，所述溶剂包括水，优选为去离子水。
优选地，所述溶剂还包括甲醇、乙醇、异丙醇、甲酸、乙酸或***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。
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。
在本发明中，以水作为主要溶剂，加入醇类等辅助溶剂，有助于提高浆料稳定性。
优选地，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料的粘度为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电化学刻蚀用浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将增稠剂与溶剂混合搅拌，得到第一预制浆料；
(2)将步骤(1)得到的第一预制浆料进行超声粉碎和研磨处理，得到第二预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第二预制浆料、氟化铵和氟化氢混合，搅拌分散，得到第三预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第三预制浆料静置、过滤，得到所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料。
在本发明中，先将溶剂预加热后再与增稠剂混合，能进一步提高电镀浆料中各组分的相容性，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，有助于氟化氢降低浆料中颗粒大小，提高浆料的丝网透过率。
优选地，步骤(1)中所述混合搅拌的温度为60-70℃，例如可以是60℃、62℃、64℃、66℃、68℃、70℃等，所述混合搅拌的转速为200-8000rpm，例如可以是200rpm、1000rpm、2000rpm、4000rpm、6000rpm、8000rpm等，所述混合搅拌的时间为20-60min，例如可以是20min、30min、40min、50min、60min等。
优选地，步骤(2)中所述超声粉碎的功率为1000-2000W，例如可以是1000W、1200W、1400W、1600W、1800W、2000W等，所述超声粉碎的时间为10-30min，例如可以是10min、15min、20min、25min、30min等。
优选地，步骤(2)中所述第二预制浆料的粒径为5-50μm，例如可以是5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm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，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＜20μm，例如可以是2μm、4μm、8μm、12μm、16μm、20μm等。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料在制备光伏电池中的应用。
优选地，所述光伏电池为p型选择发射极PERC电池。
第四方面，本发明提供一种p型选择发射极PERC电池的制备方法，所述p型选择发射极PERC电池的制备方法为：通过丝网印刷电化学刻蚀，配合第一方面所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，在硅片基底表面进行刻蚀，得到所述p型选择发射极PERC电池。
优选地，所述在硅片基底表面进行刻蚀具体为：将第一方面所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料添加于电化学丝网印刷装置的刻蚀网版中，使所述浆料透过所述刻蚀网版的开口部与所述硅片基底接触，进行所述丝网印刷电化学刻蚀；
优选地，所述电化学丝网印刷装置的印刷速度为0.02-0.50m/s，例如可以是0.02m/s、0.05m/s、0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s、0.4m/s、0.5m/s等，所述电化学丝网印刷装置的电源输出电压为5-15V，例如可以是5V、6V、7V、8V、9V、10V、11V、12V、13V、14V、15V等。
优选地，所述硅片基底表面的刻蚀深度为5-50nm，例如可以是5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm等。
优选地，在硅片基底表面进行刻蚀前需对硅片基底进行预处理，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；
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60-200min(例如可以是60min、80min、90min、100min、120min、150min、200min等)，通过磷扩散工艺在硅片表面形成PN结，PN结深控制在0.2-0.5μm(例如可以是0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm等)。
优选地，在硅片基底表面进行刻蚀后需对硅片基底进行清洗及烘干处理，所述清洗及烘干处理具体为：采用水冲洗硅片，并用氮气吹干后，在100-200℃(例如可以是100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃等)的大气或惰性气体环境下，烘干0.2-10min，例如可以是0.2min、0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min等。
优选地，所述清洗及烘干处理后还需对所述硅片基底进行进一步处理，所述处理具体包括以下步骤：
(A)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；
(B)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；
(C)激光开槽：使用激光在镀膜后的硅片基底开槽；
(D)印浆：在经激光开槽后的硅片基底的背面分别印刷银电极及铝电极，在基底正面印刷银电极，烘干；
(E)烧结：将印浆后的硅片基底进行烧结处理。
优选地，步骤(A)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(B)中镀膜得到的硅片基底的背面氧化铝膜厚度为5-15nm(例如可以是5nm、8nm、10nm、12nm、15nm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1.7-2.5(例如可以是1.7、1.9、2.0、2.1、2.2、2.5等)；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(C)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。
优选地，步骤(E)中所述烧结的温度为700-800℃，例如可以是700℃、720℃、740℃、760℃、780℃、800℃等。
采用本发明所述浆料对硅片基底表面进行丝网印刷电化学刻蚀中，刻蚀深度为8-45nm，例如可以是8nm、10nm、12nm、14nm、16nm、18nm、20nm、22nm、24nm、26nm、28nm、30nm、32nm、34nm、36nm、38nm、40nm、45nm等。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明丝网印刷电化学刻蚀用浆料搭配丝网印刷电化学刻蚀设备及方法，可以只通过一次印刷步骤，实现指定区域的选择性刻蚀。
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为本发明所述浆料配合丝网印刷电化学刻蚀技术刻蚀硅基底的方法步骤示意图；
图3为本发明所述p型选择发射极PERC电池制备方法步骤示意图；
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；
图5是刻蚀丝网网版图形示意图；
其中，101为网版未开口部，102为网版开口部，103为网版网框。
图6是刻蚀后硅片基底进行进一步处理形成电池的步骤示意图。
图7是基底正面印刷银电极的正银丝网网版图形的示意图；
其中，201为电池金属栅线，202为电池基底，203为电池边缘。
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。
图1为本发明所述浆料的制备方法步骤示意图，所述制备方法包括以下步骤：(1)将增稠剂与溶剂混合搅拌，得到第一预制浆料；(2)将步骤(1)得到的第一预制浆料进行超声粉碎和研磨处理，得到第二预制浆料；(3)将步骤(2)得到的第二预制浆料、氟化铵和氟化氢混合，搅拌分散，得到第三预制浆料；(4)将步骤(3)得到的第三预制浆料静置、过滤，得到所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料。
图2为本发明所述浆料配合丝网印刷电化学刻蚀技术刻蚀硅基底的方法步骤示意图，如图2所示，所述浆料配合丝网印刷电化学刻蚀技术刻蚀硅基底的方法依次包括：硅片基底预处理-丝网印刷-清洗烘干最终得到产品。
图3为本发明所述p型选择发射极PERC电池制备方法步骤示意图，如图3所示，清洗烘干所刻蚀的基底后再根据本发明所示的进一步处理方法进行处理，获得电池。
图4为本发明所述丝网印刷电镀装置示意图，如图4所示31为本发明所示的电化学浆料、41为硅片基底，通过该装置，实现本发明所述浆料配合丝网印刷电化学刻蚀技术刻蚀硅基底。
图5是刻蚀丝网网版图形示意图；其中，101为网版未开口部，102为网版开口部，103为网版网框。
图6是刻蚀后硅片基底进行进一步处理形成电池的步骤示意图，如图6所示，再依次经背面抛光-背面镀膜-正面镀膜-背面激光开槽-印刷正面图形-烧结，最终形成电池。
图7是基底正面印刷银电极的正银丝网网版图形的示意图，其中，201为电池金属栅线，202为电池基底，203为电池边缘。
下述实施例中部分组分来源：聚氨酯增稠剂购于：(厂家：恒宇化工，疏水改性聚氨酯增稠剂RM-12W)、氢氟酸购于：(厂家：国药，浓度：≥40％，CAS号：7664-39-3)。
实施例1
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将93g的去离子水预热至65℃后，加入1.5g的黄原胶和1g的聚氨酯增稠剂，再在65℃下以500rpm的转速搅拌20min，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10min后，采用三辊研磨机进行研磨，得到粒径为1-20μm的第二预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第二预制浆料、3g的氟化铵和1.5g的氢氟酸混合，在25℃下以200rpm的转速搅拌30min，得到第三预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第三预制浆料在25℃下静置30min，采用孔径为5μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料。
实施例2
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将94g的去离子水预热至65℃后，加入1g的黄原胶和1g的聚氨酯增稠剂，再在65℃下以500rpm的转速搅拌20min，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10min后，采用三辊研磨机进行研磨，得到粒径为1-20μm的第二预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第二预制浆料、2g的氟化铵和2g的氟氢酸混合，在25℃下以200rpm的转速搅拌30min，得到第三预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第三预制浆料在25℃下静置30min，采用孔径为5μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料。
实施例3
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将91g的去离子水预热至65℃后，加入2.8g的黄原胶和1.2g的聚氨酯增稠剂，再在65℃下以700rpm的转速搅拌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10min后，采用三辊研磨机进行研磨，得到粒径为1-10μm的第二预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第二预制浆料、4g的氟化铵和1g的氟氢酸混合，在25℃下以500rpm的转速搅拌30min，得到第三预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第三预制浆料在25℃下静置30min，采用孔径为5μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料。
实施例4
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，将93g的去离子水替换为73g的去离子水和20g的异丙醇的混合液，其他步骤与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，将93g的去离子水替换为93g的异丙醇，其他步骤与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，步骤(2)中黄原胶的添加量为1g，聚氨酯增稠剂的添加量为1.5g，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电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，步骤(2)中黄原胶的添加量为2g，聚氨酯增稠剂的添加量为0.5g，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例8
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，骤(2)中不再添加黄原胶，仅添加2.5g的聚氨酯增稠剂，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例9
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，骤(2)中不再添加聚氨酯增稠剂，仅添加2.5g的黄原胶，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例10
本实施例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料的制备方法包括以下步骤：
(1)将91g的去离子水预热至65℃后，加入2.8g的黄原胶、1.2g的聚氨酯增稠剂、4g的氟化铵和1g氢氟酸，再在65℃下以500rpm的转速搅拌30min，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10min后，采用三辊研磨机进行研磨，得到粒径为1-20μm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30min，采用孔径为5μm的聚酯网进行过滤，得到所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料。
对比例1
本对比例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，步骤(3)将3g的氟化铵替换为3g氟化钠，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，步骤(3)将1.5g的氟氢酸替换为1.5g盐酸，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，步骤(3)不添加氟氢酸，将氟化铵含量为4.5g，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例4
本对比例提供一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，与实施例1的区别仅在于，步骤(3)不添加氟化铵，将氟氢酸含量为4.5g，其他组分含量及制备方法同实施例1。
性能测试
分别使用上述实施例1-10提供的丝网印刷电化学刻蚀用浆料和对比例1-4提供的丝网印刷电化学刻蚀用浆料进行电镀，制备p型选择发射极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，制绒后硅片基底的平均减薄量为0.3g，硅片基底的平均反射率为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850℃，管式扩散炉的方块电阻控制在100±5Ω，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～0.2μm；
S2丝网印刷电化学刻蚀，所述刻蚀具体包括以下步骤：
分别将上述各实施例和对比例请的浆料添加于电化学丝网印刷装置的刻蚀网版中，使所述浆料透过所述刻蚀网版的开口部与所述硅片基底接触，进行所述丝网印刷电化学刻蚀，所述电化学丝网印刷装置的印刷平均速度为0.02mm/s，所述电化学丝网印刷装置的平均电源输出电压为8V，硅片基底表面的平均刻蚀深度为8-45nm；
S3清洗及烘干处理，所述清洗及烘干处理具体包括以下步骤：
采用去离子水冲洗硅片基底，并用氮气吹干后，再在150℃的大气环境下烘干5min；
对上述由实施例1-10提供的丝网印刷电化学刻蚀用浆料和对比例1-4提供的丝网印刷电化学刻蚀的时间、温度、刻蚀深度和刻蚀表面粗糙度进行记录，具体结果如下表1所示：
表1
由表1测试数据可知，使用本发明所述浆料对硅片基底表面进行丝网印刷电化学刻蚀中，刻蚀深度为8-45nm，刻蚀区域方阻105-160Ω。说明本发明所述浆料搭配丝网印刷电化学刻蚀设备及方法，可以只通过一次印刷步骤，实现指定区域的选择性刻蚀，刻蚀条件温度，刻蚀深度和刻蚀表面粗糙度均能得到相应保证。所述浆料中氟化铵、氢氟酸、增稠剂和溶剂相互配合，使浆料可用于丝网印刷电化学刻蚀技术，从而一步完成选择性刻蚀；其中氟化铵、氢氟酸提供必要的电化学氧化还原反应离子，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化学刻蚀。
接上述S3清洗及烘干处理，继续对硅片基底进一步处理，所述进一步处理具体包括以下步骤：
(A)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；
(B)镀膜：在经抛光处理后的硅片基底的背面沉积8nm的氧化铝膜和120nm的氮化硅膜，正面沉积80nm的氮化硅膜；
(C)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；
(D)印浆：在经激光开槽后的硅片基底的背面分别印刷银电极及铝电极，在～300℃烘干～30s，在基底正面印刷银电极，印刷后在～350℃下烘干～30s；
(E)在760℃大气环境下进行烧结处理～3min。
对上述由实施例1-10提供的丝网印刷电化学刻蚀用浆料和对比例1-5提供的丝网印刷电化学刻蚀用浆料制备得到的p型选择发射极PERC电池进行各项性能测试，加入对比例5：不进行S2步骤。具体测试结果如下表2所示：
表2
项目 Voc(mV) Isc(A) Rs(mΩ) Rsh(Ω) FF(％) Eta(％)
实施例1 8.5 0.086 0.03 144.0 0.03 0.41
实施例2 8.3 0.075 0.01 155.3 0.06 0.38
实施例3 7.3 0.077 0.04 31.8 -0.08 0.35
实施例4 8.0 0.088 0.05 45.5 -0.20 0.33
实施例5 0.3 0.012 0.02 -11.2 -0.09 -0.03
实施例6 6.3 0.045 0.33 -48.3 -0.65 0.13
实施例7 4.2 -0.020 0.62 -88.3 -1.28 -0.27
实施例8 0.8 0.022 0.02 13.8 0.02 0.07
实施例9 3.6 -0.045 0.88 48.8 -1.66 -0.43
实施例10 1.6 0.011 0.02 -11.6 -0.11 0.05
对比例1 4.4 0.046 0.12 88.7 -0.02 0.22
对比例2 0.4 -0.020 0.04 13.3 -0.06 -0.03
对比例3 0.7 -0.006 -0.01 -46.8 0.04 0.03
对比例4 5.5 0.056 0.25 72.0 -0.47 0.19
对比例5 0 0 0 0 0 0
表2中电池效率数据为各种电池与对比例5的相对变化。由表2测试数据可知，本发明所述刻蚀方法，不影响PERC电池转换效率。本发明丝网印刷电化学刻蚀用浆料搭配丝网印刷电化学刻蚀设备及方法，可以只通过一次印刷步骤，实现指定区域的选择性刻蚀。最终制备得到的电池，其相对于对比例5，Voc值变化可达7.3-8.5mV，Isc值变化可达0.075-0.088A，Rs值变化可达0.01～0.05mΩ，Rsh值变化可达31-156Ω，FF值变化可达-0.2～0.06％，Eta值变化可达0.33～0.41％(其中正数为提升，负数为降低)。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明所述丝网印刷电化学刻蚀用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 (29)

1.一种丝网印刷电化学刻蚀用浆料，其特征在于，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料按质量百分含量计包括：氟化铵0.35-15％、氟化氢0.05-5％、增稠剂0.1-10％，余量为溶剂；
所述增稠剂为黄原胶和聚氨酯增稠剂的组合。
2.根据权利要求1所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，其特征在于，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料按质量百分含量计包括：氟化铵2-4％、氟化氢1-2％、增稠剂2-4％，余量为溶剂。
3.根据权利要求1所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，其特征在于，所述聚氨酯增稠剂的固含量为30-60wt％，所述聚氨酯增稠剂的粘度为1500-3500cp。
4.根据权利要求1所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，其特征在于，所述增稠剂按质量百分含量计包括：50-70％的黄原胶和30-50％的聚氨酯增稠剂。
5.根据权利要求1所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，其特征在于，所述溶剂包括水。
6.根据权利要求5所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，其特征在于，所述溶剂还包括甲醇、乙醇、异丙醇、甲酸、乙酸或***中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求6所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，其特征在于，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。
8.根据权利要求1所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，其特征在于，所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料的粘度为20000-70000mPa·s。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将增稠剂与溶剂混合搅拌，得到第一预制浆料；
(2)将步骤(1)得到的第一预制浆料进行超声粉碎和研磨处理，得到第二预制浆料；
(3)将步骤(2)得到的第二预制浆料、氟化铵和氟化氢混合，搅拌分散，得到第三预制浆料；
(4)将步骤(3)得到的第三预制浆料静置、过滤，得到所述丝网印刷电化学刻蚀用浆料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合搅拌的温度为60-70℃，所述混合搅拌的转速为200-8000rpm，所述混合搅拌的时间为20-60min。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述超声粉碎的功率为1000-2000W，所述超声粉碎的时间为10-30min。
12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述第二预制浆料的粒径为5-50μm。
13.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述静置的温度为20-30℃，静置的时间为20-40min。
14.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述过滤采用聚酯网进行，所述聚酯网的孔径＜20μm。
15.根据权利要求1-8中任一项所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料在制备光伏电池中的应用。
16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述光伏电池为p型选择发射极PERC电池。
17.一种p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，所述p型选择发射极PERC电池的制备方法为：通过丝网印刷电化学刻蚀，配合权利要求1-8中任一项所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料，在硅片基底表面进行刻蚀，得到所述p型选择发射极PERC电池。
18.根据权利要求17所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，所述在硅片基底表面进行刻蚀具体为：将权利要求1-8中任一项所述的丝网印刷电化学刻蚀用浆料添加于电化学丝网印刷装置的刻蚀网版中，使所述浆料透过所述刻蚀网版的开口部与所述硅片基底接触，进行所述丝网印刷电化学刻蚀。
19.根据权利要求18所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，所述电化学丝网印刷装置的印刷速度为0.005-0.50m/s，所述电化学丝网印刷装置的电源输出电压为5-15V。
20.根据权利要求17所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，所述硅片基底表面的刻蚀深度为5-50nm。
21.根据权利要求17所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，在硅片基底表面进行刻蚀前需对硅片基底进行预处理，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。
22.根据权利要求21所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，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％。
23.根据权利要求21所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，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60-200min，通过磷扩散工艺在硅片表面形成PN结，PN结深控制在0.2-0.5μm。
24.根据权利要求17所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，在硅片基底表面进行刻蚀后需对硅片基底进行清洗及烘干处理，所述清洗及烘干处理具体为：采用水冲洗硅片，并用氮气吹干后，在100-200℃的大气或惰性气体环境下，烘干0.2-10min。
25.根据权利要求24所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，所述清洗及烘干处理后还需对所述硅片基底进行进一步处理，所述处理具体包括以下步骤：
(A)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；
(B)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；
(C)激光开槽：使用激光在镀膜后的硅片基底开槽；
(D)印浆：在经激光开槽后的硅片基底的背面分别印刷银电极及铝电极，在基底正面印刷银电极，烘干；
(E)烧结：将印浆后的硅片基底进行烧结处理。
26.根据权利要求25所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，步骤(A)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。
27.根据权利要求25所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，步骤(B)中镀膜得到的硅片基底的背面氧化铝膜厚度为5-15nm，硅片基底的背面的氮化硅膜厚度为50-200nm，折射率为1.7-2.5；硅片基底的正面的氮化硅膜厚度为50-150nm，折射率为1.9-2.4。
28.根据权利要求25所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，步骤(C)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。
29.根据权利要求25所述的p型选择发射极PERC电池的制备方法，其特征在于，步骤(E)中所述烧结的温度为700-800℃。
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