用于制备掩模图案的糊剂和使用该糊剂制备太阳能电池的方法技术

本发明专利技术提供一种用于制备蚀刻掩模图案的糊剂和使用该糊剂制备硅太阳能电池的方法。所述用于制备掩模图案的糊剂组合物用来形成硅太阳能电池的选择性发射极，包含无机粉末、有机溶剂、粘合剂树脂和增塑剂。由所述糊剂组合物制备的掩模图案具有与基板良好的粘合性，从而防止了卷边，以及在用于形成选择性发射极的回蚀工序中具有良好的抗蚀刻特性，从而能够形成稳定的发射极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，更具体而言，涉及一种使用丝网印刷形成蚀刻掩模图案的糊剂，该蚀刻掩模图案可以稳定地形成选择性发射极层，以及涉及一种使用该糊剂制备硅太阳能电池的方法。
技术介绍
近年来，预测常规能源例如石油或炭将枯竭，因此，对替代能源的关注与日俱增。在这些替代能源中，特别是太阳能电池具有丰富的能量资源且不会造成环境污染，因此，成 为关注的目标。太阳能电池分成太阳能热电池和太阳能光电池，太阳能热电池利用太阳热产生使涡轮运转所需要的蒸汽，太阳能光电池利用半导体的性能将光子转变成电能。一般地，太阳能光电池(在下文中称为太阳能电池)表示太阳能电池。太阳能电池根据原料主要包括硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池和级联太阳能电池。其中，硅太阳能电池引领太阳能电池市场。图I是图示说明硅太阳能电池的基本结构的横截面图。参照图1，硅太阳能电池包括P-型硅半导体基板101和η-型硅半导体发射极层102。在基板101和发射极层102之间的界面处以与二极管相似的方式形成有P-η结。当光线落在具有上述结构的太阳能电池上，在掺杂有杂质的硅半导体中由于光电效应而产生电子和电子空穴。具体地，在η-型硅半导体发射极层102中产生电子作为多数载流子，而在P-型硅半导体基板101中产生电子空穴作为多数载流子。由于光电效应产生的电子和电子空穴分别被吸向η-型硅半导体和P-型硅半导体，并分别移向发射极层102上方的前电极103和基板101下方的后电极104。当前电极103和后电极104彼此以电线连接时，即有电流流动。太阳能电池的输出特性使用太阳能电池的输出电流-电压曲线来评价。在输出电流-电压曲线上，由输出电流Ip乘以输出电压Vp得到IpXVp值最大时的点，被定义为最大输出Pm，且由最大输出Pm除以入射在太阳能电池上的总光能(SX I :S是装置面积，I是照射在太阳能电池上的光强度)被定义为转换效率H。为了改善转换效率Π，需要增加短路电流Isc(在输出电流-电压曲线上当V=O时的输出电流)或开路电压Voc(在输出电流-电压曲线上当I=O时的输出电压)或者需要增加度量输出电流-电压曲线的正方性(squareness)的填充因数。当填充因数接近I时，输出电流-电压曲线接近理想的正方性且转换效率H增加。当通过将η-型杂质扩散至P-型硅半导体基板的表面来形成发射极层时，在上述用于确定太阳能电池的转换效率的三个因素中，开路电压性能与η-型杂质的掺杂浓度密切相关。供作参考，η-型杂质的掺杂曲线显示出掺杂浓度在发射极层的表面处最大，并且根据高斯分布或误差函数朝着发射极层的内部减小。通常，倾向以杂质过量掺杂发射极层，以增加太阳能电池的开路电压。在此情形中，发射极层的最上部分(下文称为死层)具有比固体在硅半导体中的溶解度更高的η-型杂质掺杂浓度。供作参考，死层的厚度在约50 约200nm之间。结果，靠近发射极层表面的载流子的迁移率降低，载流子的复合率由于杂质过度扩散的影响而增加，且载流子的寿命缩短。为了解决上述问题，已经提出发射极回蚀法。发射极回蚀法是以这样的方式进行的在过度掺杂杂质的条件下通过扩散过程形成发射极层之后，通过使用硝酸和氢氟酸的混合物的湿式蚀刻或CF4等离子体蚀刻除去不利地影响太阳能电池性能的死层。然而，硝酸和氢氟酸的混合物或CF4等离子体具有差的蚀刻选择性和对于过度掺杂η-型杂质的区域蚀刻速率高的缺点。因此，在仅选择性地除去过度掺杂η-型杂质的区域(即，发射极层的表面)中，常规的发射极回蚀法具有低的方法再现性和低的稳定性。 在这种情形下，为了确保发射极回蚀法的方法再现性和稳定性，通常会发生过度蚀刻，即，和过度掺杂η-型杂质的区域上一样，甚至适当掺杂η-型杂质的区域的部分也被蚀刻。当发射极层被过度蚀刻时，由于发射极层表面的低杂质浓度，与发射极层连接的前电极的接触特性劣化。结果，前电极和发射极层之间的接触电阻增加，因此，太阳能电池的填充因数减小。而且，填充因数的减小导致了太阳能电池的转换效率的降低。同时，已经提出了选择性发射极法以克服发射极回蚀法的不足。选择性发射极法在发射极回蚀过程之后进行，并且选择性发射极法包括形成仅暴露待形成前电极的区域的掩模图案，进一步使η-型杂质扩散至通过掩模图案暴露出来的发射极层的表面中，使得仅在待形成前电极的区域处形成掺杂高浓度η-型杂质的发射极层。然而，选择性发射极法需要光刻法和额外的杂质扩散过程以形成掩模图案，结果，它具有使太阳能电池的制备工艺复杂化和增加制备成本的缺点。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种使用丝网印刷制备硅太阳能电池的方法，该方法可以确保形成选择性发射极层的工艺的可靠性和简单性以改善硅太阳能电池的效率，并且可以降低太阳能电池的制备成本。为了实现所述目的，根据本专利技术的用于制备掩模图案的糊剂组合物可以用于形成硅太阳能电池的选择性发射极层，并且可以包含无机粉末、有机溶剂、粘合剂树脂和增塑剂。在本专利技术的糊剂中，所述增塑剂可以包括，例如，苯二甲酸酯(phthalic acidester)、苯甲酸酯、磷酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、柠檬酸酯、己二酸酯和环氧化合物或其混合物。然而，就这一点而言，所述增塑剂不受限制。所述增塑剂可以是任何能够提供可塑性的溶剂。另外，为了实现所述目的，根据本专利技术的制备硅太阳能电池的方法可以包括(a)制备掺杂有第一导电杂质的娃半导体基板；(b)通过用具有与所述第一导电杂质相反极性的第二导电杂质掺杂所述基板的上部而在该基板上形成发射极层；(C)通过在所述发射极层上的前电极连接区域处丝网印刷包含无机粉末、有机溶剂、粘合剂树脂和增塑剂的糊剂而形成蚀刻掩模图案；(d)使用所述蚀刻掩模图案作为掩模来回蚀所述发射极层；(e)除去回蚀后残留的蚀刻掩模图案；(f)在所述基板的前表面上形成防反射膜；(g)穿过所述防反射膜在前电极和前电极连接区域之间建立连接；和(h)在后电极和所述基板的后表面之间建立连接。在所述制备方法中，所述第一导电杂质是P-型杂质，以及所述第二导电杂质是η-型杂质。优选地，在步骤(d)中，所述发射极层可以使用选择性湿式蚀刻剂来回蚀，在所述选择性湿式蚀刻剂中順03、HF、CH3COOH和H2O以10:0. I O. 01:1 3:5 10的体积比混合。在此情况下，所述选择性湿式蚀刻剂对发射极层中的高密度杂质区域可以具有O. 08 O. 12 μ m/sec的蚀刻速率，对发射极层中的低密度杂质区域可以具有O. 01 O. 03 μ m/sec的蚀刻速率。或者，在步骤(d)中，所述发射极层可以使用碱性湿式蚀刻剂例如KOH或使用干式 蚀刻剂例如CF4等离子体进行回蚀。专利技术效果根据本专利技术，通过回蚀过程由本专利技术的糊剂组合物形成的掩模图案不容易脱离，从而稳定地形成发射极。另外，在发射极回蚀过程中选择性湿式蚀刻剂的使用可以确保回蚀过程的稳定性和再现性。另外，与常规选择性发射极层形成过程完全不同，因为高温杂质掺杂仅进行一次，所以可以防止基板中杂质的活化。而且，因为丝网印刷用于形成蚀刻掩模图案，所以可以导致比光刻法更简单的制备工艺和更低的制备成本。此外，因为掩模图案由丝网印刷糊剂组合物而简易地形成，所以可以免除对真空沉积设备或高温炉的需要。附图说明从下面参考附图对实施方案的描述中，本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.13 KR 10-2009-00972971.一种用于制备掩模图案的糊剂组合物，包含 无机粉末、有机溶剂、粘合剂树脂和增塑剂。2.根据权利要求I所述的用于制备掩模图案的糊剂组合物，其中，所述增塑剂是选自苯二甲酸酯、苯甲酸酯、磷酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、柠檬酸酯、己二酸酯和环氧化合物中的任何一种，或者是其混合物。3.根据权利要求I所述的用于制备掩模图案的糊剂组合物，其中，每100重量份的所述糊剂组合物，所述增塑剂的含量是O. 01 30重量份。4.一种娃太阳能电池的制备方法,包括 (a)制备掺杂有第一导电杂质的硅半导体基板； (b)通过用具有与所述第一导电杂质相反极性的第二导电杂质掺杂所述基板的上部而在该基板上形成发射极层； (C)通过在所述发射极层上的前电极连接区域处丝网印刷包含无机粉末、有机溶剂、粘合剂树脂和增塑剂的糊剂而形成蚀刻掩模图案； (d)使用所述蚀刻掩模图案作为掩模来回蚀所述发射极层； (e)除去回蚀后残留的蚀刻掩模图案； (f)在所述基板的前表面上形成防反射膜； (g)穿过所述防反射膜在前电极和所述前电极连接区域之间建立连接；和 (h)在后电极和所述基板的后表面之...

【专利技术属性】
技术研发人员：金珉锄，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：