半导体、太阳能电池用印刷掺杂浆料制造技术

本发明专利技术提供一种用于半导体、太阳能电池的印刷浆料，该浆料含有：掺杂剂A、聚合物B、有机硅C、增稠剂D、和混合溶剂E；其中，所述有机硅C为含有式1所示结构的聚合物：

Printing dopant for semiconductor and solar cell

【技术实现步骤摘要】
半导体、太阳能电池用印刷掺杂浆料
本专利技术涉及一种用于半导体、太阳能电池用的印刷掺杂浆料。具体涉及印刷用掺杂浆料的组成、以及使用此材料的半导体单元的掺杂方法。
技术介绍
在以往的半导体或者太阳能电池的制造中，在半导体基板中形成p型或者n型杂质扩散层或局部掺杂的情况下，虽然使用气体掺杂剂或者掺杂浆料的方法均被提出过。但是，使用前述现有气体掺杂剂或者掺杂浆料进行高温热扩散时，在形成图案，进行局部扩散时，或单面扩散时，为了防止对非扩散面的污染，需要扩散前在非扩散区域形成掩膜，扩散后再去除掩膜，从而导致工艺过程冗长、复杂。尤其是对于目前广受关注的双面电池，需要在正反两面进行p型和n型的掺杂，或者局部重掺杂，使用传统的气体扩散方法，工艺更加冗长、复杂，并且成本也相应提高(文献[1])。专利文献[1]：魏青竹、陆俊宇、连维飞、倪志春，N型双面电池及其制作方法：中国，CN201510020649.4[P].2015-01-15.[1]
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种印刷用掺杂浆料，以及可简单实施的整面或局部的掺杂方法，利用该浆料可以简化传统的扩散工艺，降低生产成本。该印刷掺杂浆料可以借助印刷的方法，将扩散源涂布在硅片表面，不需要掩膜即可形成所需图案，并且浆料组成中含有减少气中扩散，形成阻隔层的成分，在没有掩膜的情况下，使用传统的扩散工艺，也可实现两种掺杂剂同时或次第扩散，而不相互影响，最终达到减少工艺步骤、降低成本的效果。本专利技术公开了一种用于太阳能和半导体的可印刷掺杂浆料，含有：掺杂剂A、聚合物B、有机硅C、增稠剂D、和混合溶剂E；其中，所述有机硅C为含有式1所示结构的聚合物：其中，式1中R1为氢、羟基、烷基或烷氧基中的任意一种；R2为含杂原子的烷基或氢；p＝0～8，q＝0～8，且p+q＝1～8。由于考虑到溶解性优选R1为氢或羟基；R2为碳原子数为1～6且含杂原子的烷基，其中所含杂原子为O、S或N；由于考虑到结构稳定性，优选p＝0～6，q＝0～6，且p+q＝1～6。优选所述式1中结构为环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基、环氧戊烷基、1，3-环氧丙烷基、1，4-环氧丁烷基、1，5-环氧戊烷基或1，6-环氧己烷基中的任意一种；由于考虑到原料是否易得进一步优选环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基、1，3-环氧丙烷基、1，4-环氧丁烷基中的任意一种。除上述式1外，所述有机硅C中还含有由式1环氧基团开环得到的下述式2所示的结构片段：式2结构片段的摩尔含量即开环率r/(r+m)＝0～50％。由于开环率太高会影响浆料长期保存的稳定性，因此优选开环率r/(r+m)＝0～30％，进一步优选开环率r/(r+m)＝0～10％。基于稳定性和溶解性的考虑，有机硅C的重均分子量为1000～20000，优选有机硅C的重均分子量为3000～8000。基于浆料阻隔性和扩散性两方面的考虑，有机硅C的含量为浆料总重量的2％～25％。本专利技术对有机硅C的结构没有特别的限定，可列举出如下例子：由于考虑到原料是否易得，优选掺杂剂成分A为硼或磷化合物，出于成本考虑，掺杂剂A优选价格低廉，原料易得的无机硼化合物或无机磷化合物，进一步优选硼酸、三氧化二硼、磷酸、偏磷酸、五氧化二磷或氯化磷。更进一步优选硼酸或三氧化二硼中的一种或多种。出于杂质扩散成分分散均匀性、稳定性的考虑，优选掺杂剂成分A的含量为掺杂浆料总重量的1％～10％，进一步优选掺杂剂成分A的含量为掺杂浆料总重量的1％～5％。为了提高掺杂剂A在掺杂浆料中和后续印刷、干燥过程中的分散均匀性和稳定性，在体系中加入了聚合物B，基于溶解性的考虑，优选聚合物B为水溶性聚合物，聚合物B的重复单元中含有醇羟基，聚合物B中的羟基与掺杂剂A相互络合，生成了含有下式3或4所示结构的聚合物，既提高了掺杂剂A的分散均匀性，也提高了聚合物B在体系中的溶解性和稳定性。所述R4为氢、羟基或烷基中的一种。对于所述聚合物B没有特别的限定，优选聚丙烯酸、聚丙烯醇或聚乙烯醇中的任意一种或多种。基于溶解性和扩散时热分解难易的考虑，所述聚合物B的重均分子量为1000～300000，进一步优选所述聚合物B的重均分子量为3000～100000。聚合物B的含量为掺杂浆料总重量的1％～20％。基于溶解性的考虑，优选增稠剂D为水溶性聚合物，出于成本和是否易得考虑，进一步优选增稠剂D为甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯或聚氨酯中的一种或多种。为提高浆料的稳定性和减少絮凝和拉丝，增稠剂D的主体结构中不含醇羟基，更进一步优选增稠剂D为聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酸酯的一种或多种。出于热稳定性、分散性、流平行、透明性的考虑，再进一步优选聚氨酯、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。出于增稠效果的考虑增稠剂D的重均分子量为100000～2000000，增稠剂D的含量为掺杂浆料总重量的2％～20％，优选增稠剂D的含量为掺杂浆料总重量的4％～10％。出于对扩散剂A,聚合物B，增稠剂D的溶解性的考虑，混合溶剂E为水和有机溶剂的混合物，其中水的含量为0～50％，为提高印刷性能，有机溶剂优选为可与水互溶且沸点为100～300℃的有机溶剂。对于有机溶剂没有特别的限定，优选1-甲氧基-2-丙醇、二丙酮醇、3-甲氧基-3-甲基丁醇、二乙二醇甲乙醚、丙二醇、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、松油醇、二乙二醇单甲醚、一缩二乙二醇、乳酸甲酯或乳酸乙酯等。所述印刷掺杂浆料中掺杂剂成分A、聚合物B、有机硅C和增稠剂D的总含量为掺杂浆料总重量的5～25％，优选10～20％。本专利技术所述的印刷掺杂浆料，除上述的掺杂剂成分A、有机硅B、聚合物C、增稠剂D、和溶剂E以外，还可以含有其他助剂，如相转移催化剂、消泡剂等。相转移催化剂：提高浆料各组分间的相溶性。消泡剂：快速消除气泡，改善印刷品质。本专利技术所述的印刷掺杂浆料可以通过丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷、胶版印刷、喷墨印刷、辊涂或喷涂等方法进行处理和沉积。本专利技术还公开了一种杂质扩散层的形成方法，其含有以下步骤：使用上述所述的可印刷掺杂浆料在硅基板的一侧整面印刷，或在硅基板的一侧或两侧上局部印刷掺杂浆料，干燥得到涂源层；经扩散使涂源层中的硼扩散至基板中形成杂质扩散层或局部掺杂区。本专利技术提供的印刷用掺杂浆料，印刷性能优良，可有效解决印刷过程中常见的拉丝、均匀性差、保存不稳定等问题。其次，利用本专利技术提供的浆料进行杂质掺杂，不需要用使用掩膜，即可具有阻隔性，可有效抑制污染，简化了生产步骤，降低生产成本。再次，使用该印刷用掺杂浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于太阳能电池和半导体的可印刷掺杂浆料，其特征在于，含有：/n掺杂剂A、/n聚合物B、/n有机硅C、/n增稠剂D、和/n混合溶剂E；/n其中，/n所述有机硅C为含有式1所示结构片段的聚合物：/n

【技术特征摘要】
1.一种用于太阳能电池和半导体的可印刷掺杂浆料，其特征在于，含有：
掺杂剂A、
聚合物B、
有机硅C、
增稠剂D、和
混合溶剂E；
其中，
所述有机硅C为含有式1所示结构片段的聚合物：



其中，式1中R1为氢、羟基、烷基或烷氧基中的任意一种；
R2为含杂原子的烷基或氢；
p＝0～8，q＝0～8，且p+q＝1～8。


2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池和半导体的可印刷掺杂浆料，其特征在于：所述R1为氢或羟基。


3.根据权利要求1所述的用于太阳能电池和半导体的可印刷掺杂浆料，其特征在于：所述R2为碳原子数为1～6且含杂原子的烷基，其中所含杂原子为O、S或N。


4.根据权利要求1所述的用于太阳能电池和半导体的可印刷掺杂浆料，其特征在于：所述p＝0～6，q＝0～6，且p+q＝1～6。


5.根据权利要求4所述的用于太阳能电池和半导体的可印刷掺杂浆料，其特征在于：所述式1中结构为环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基、环氧戊烷基、1，3-环氧丙烷基、1，4-环氧丁烷基、1，5-环氧戊烷基或1，6-环氧己烷基中的任意一种。


6.根据权利要求1所述的用于太阳能电池和半导体的可印刷掺杂浆料，其特征在于：所述有机硅C中还含有由式1环氧基团开环得到的下述式2所示的结构片段：



所述式2结构片段的摩尔含量即开环率r/(r+m)＝0～50％。


7.根据权利要求6所述的用于太阳能电池和半导体的可印刷掺杂浆料，其特征在于：所述开环率r/(r+m)＝0～30％。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李平，徐芳荣，池田武史，
申请(专利权)人：东丽先端材料研究开发中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31