一种用于新型C-HJT电池制程的耐电镀光刻胶的制作方法

一种用于新型c-hjt电池制程的耐电镀光刻胶
技术领域
1.本发明涉及光伏c-hjt电池制程技术领域，具体涉及一种用于新型c-hjt电池制程的耐电镀光刻胶。


背景技术：

2.相较于传统的太阳能电池而言，hjt电池采用了单晶硅衬底和非晶薄膜异质结的结构，其在晶体硅上沉积非晶硅薄膜做法，让hjt电池兼具了晶体硅与薄膜电池的优势。hjt电池具有结构简单、稳定性高、工艺温度低、光转换效率高、温度特性好、双面发电等众多的特点，hjt电池逐渐成为电池行业从业者公认的未来电池技术终极解决方案。
3.但是异质结太阳能电池一般采用树脂型低温固化银浆作为金属电极，电阻率高，导电性差，为了提高导电性，需要提高金属电极的宽度或者高度，导致电池的银浆耗量增加。单片耗银量是以往perc电池耗银量的2.62倍。随着c-hjt(铜栅异质结电池)工艺的出现，用铜栅电极取代传统银栅电极，从而达到降低成本的意愿。但目前的铜栅电极，用干膜进行栅线的制程，干膜经压膜、曝光、撕膜、显影、电镀形成电极栅线。干膜成本高，工艺自动化流程产速低，且栅线精度低，不能完全满足工业化制造要求，因此现需提供一种光刻胶替代干膜，进行c-hjt铜栅电极制程，既要降低成本，又要实现完全自动化工艺流程达到6000片/小时的产速，而且保持电极栅线高精细，达到15μm的线径，从而降低电极布线在电池表面所占面积，最大限度提高光转换效率，使c-hjt电池效能有一个大的提升。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于新型c-hjt电池制程的耐电镀光刻胶。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于新型c-hjt电池制程的耐电镀光刻胶，按照重量份数计包括如下组分的原料：高分子粘合剂10-50份、光聚合单体20-40份、光引发剂3-5份，所述高分子粘合剂的重均分子量在2000以上，数均分子量在1000以上；所述光聚合单体具有乙烯型不饱和官能基。
6.作为一种具体的实施方式，所述高分子粘合剂的重均分子量在3000-50000间，数均分子量在2000-40000之间。
7.作为一种具体的实施方式，所述高分子粘合剂包括但不限于丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、环氧树脂、酰胺树脂、酰胺环氧树脂、聚酰亚胺前驱物、醇酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、由环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应获得的环氧丙烯酸酯树脂、由环氧丙烯酸酯树脂与酸酐反应获得的酸改性环氧丙烯酸酯树脂中的至少一种。
8.作为一种具体的实施方式，所述光聚合单体中的乙烯型不饱和官能基采用了丙烯酸酯基，所述光聚合单体包括但不限于1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊基乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊基乙二醇二(甲基)丙烯酸酯己二酸酯、新戊基乙二醇二甲基丙烯酸羟基特戊酸酯、二(甲基)丙烯
酸二环戊二烯酯、己内酯改质的二(甲基)丙烯酸二环戊二烯酯、烯丙基化的二(甲基)丙烯酸环己酯、二(甲基)丙烯酸异氰尿酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三甲基三(甲基)丙烯酸甲酯、三(丙烯氧乙基)异氰酸尿酯、乙氧基改质的三甲醇丙烷三丙烯酸酯、甘油丙氧基化物三丙烯酸酯、乙氧基化双酚a二甲基丙烯酸酯、脂肪族胺基甲酸酯预聚体中的至少一种。
9.作为一种具体的实施方式，所述光引发剂采用了苯偶姻及苯偶姻烷基醚类、苯乙酮类、蒽醌类、缩酮类、有机过氧化物类、硫醇化合物类、有机卤化物类、二苯酮类或噻唑酮类、苯基膦类中的一种或多种。
10.这里所选用的光引发剂，其为吸收波长为400nm左右的光聚引发剂，优选的，光引发剂可以选自苯偶姻，苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚等苯偶姻及苯偶姻烷基醚；苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮等苯乙酮类；2-甲基甲基硫代)苯基]-2-吗啉基丙酮-1,2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷酮、n,n-二甲基胺基苯乙酮类；2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、1-氯蔥醌等蒽醌类；2,4-二甲基噻唑酮、2,4-二乙基噻唑酮、2-氯噻唑酮、2,4-二异丙基噻唑酮等噻唑酮类；苯乙酮二甲基缩酮、苄基二甲基缩酮等缩酮类；过氧化苯甲酰、过氧化异丙苯基等有机过氧化物；2,4,5-三芳香基咪唑二元体、核黄素四丁酯、2-硫基苯并咪唑、2-硫基苯并噁唑、2-硫基苯并噻唑等硫醇化合物；2,4,6-三-s-三嗪、2,2,2-三溴乙醇、三溴甲基苯基酮等有机卤化物；二苯酮、4,4'-双二乙基胺基二苯甲酮等二苯酮类或噻唑酮类；2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物等。以上所列举光引发剂可单独使用或使用两种以上的混合物。
11.作为一种具体的实施方式，所述原料中还添加有光引发助剂，所述光引发助剂包括但不限于n,n-二甲基胺基安息香酸乙基酯、n,n-二甲基胺基安息香酸异戊基酯、戊基-4-二甲基胺基苯甲酸酯、三乙基胺、三乙醇胺中的一种或多种。
12.作为一种具体的实施方式，所述光引发剂采用了购自强力新材股份有限公司生产的光引发剂907及购自国药集团化学试剂有限公司生产的光引发剂detx。
13.作为一种具体的实施方式，所述原料中还包括0.5-1份表面活性剂，所述表面活性剂选自含氟表面活性剂、硅氧烷表面活性剂中的至少一种。
14.所述光刻胶还可添加一定量的助剂，如着色剂，表面活性剂，稳定剂，阻聚剂或增塑剂等。
15.作为着色剂，例如结晶紫，维多利亚蓝，乙基紫，酞菁蓝，酞菁绿等等。
16.作为表面活性剂，例如含氟表面活性剂，硅氧烷表面活性剂等。
17.作为增塑剂，例如邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二丁酯，磷酸三丁酯等等。
18.作为稳定剂，例如磷酸、亚磷酸、草酸、苹果酸、苯磺酸等等。
19.作为阻聚剂，例如对甲酚、连苯三酚、叔丁基儿茶酚等等。
20.作为一种具体的实施方式，所述原料中还包括溶剂，所述溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、n-甲基2-吡咯烷酮、甲基乙基酮、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲苯、n,n
’‑
二甲基甲酰胺、丙二醇单甲醚、二甲基亚砜、二乙基亚砜、苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲苯酚、卤代苯酚、邻苯二酚、四氢呋喃、二恶烷、二氧戊环、环丙二醇甲醚、四乙二醇二甲醚、γ-丁内酯、六甲基邻酰胺、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种的混
合。
21.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的用于新型c-hjt电池制程的耐电镀光刻胶，其通过采用高分子粘合剂、光聚合单体及光引发剂制得耐电镀光刻胶，其不但ldi制像感度快，耐电镀液，而且线径精细，达到15μm，可制备高精细度c-hjt电池铜栅电极，而且能实现自动产业连线，达到6000片/小时的产速。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
23.一、高分子粘合剂的制备
24.1、高分子粘合剂a1
25.这里提供一种高分子粘合剂a1，其由以下原料构成：10g甲基丙烯酸甲酯、10g甲基丙烯酸、15g甲基丙烯2-羟基乙酯、1g苯乙烯、15g丙烯酸丁酯多元共聚物。
26.其制备方法如下：
27.在带有冷凝器合搅拌器的250ml三口烧瓶中，加10g甲基丙烯酸、10g甲基丙烯酸甲酯、15g甲基丙烯酸2-羟基乙酯、1g苯乙烯、15g丙烯酸丁酯，加65gpm溶剂一起搅拌溶解，温度加热到40℃，再加入aibn(偶氮二异丁腈)0.5g，继续升温至80℃，保温6小时，然后加0.1g连苯三酚，冷却到室温，得到高分子粘合剂a1，其固含量40％。
28.2、高分子粘合剂a2
29.这里提供一种高分子粘合剂a2，其由以下原料构成：聚酰胺酸预聚物100g、二胺类单体二元共聚物1.5g。
30.其制备方法如下：
31.在带有冷凝器合搅拌器的250ml三口烧瓶中,加入0.1摩尔的均苯四酸二酐溶于126g的n-甲基2-吡咯烷酮中，加热到50℃并保温反应2小时。接着慢慢滴加入0.02摩尔的2-羟基乙基丙烯酸，并保持温度在50℃下反应2小时，然后将0.09摩尔的4，4-二氨基二苯醚，加入反应体系中，完全溶解后，在50℃温度下，再反应6小时，制得聚酰胺酸预聚体；
32.接着以如下方法制备二胺类单体：把0.1g摩尔得对苯二胺加至甲苯溶剂中，搅拌情况下，缓慢加入0.2g的三氟醋酸酐，在50℃温度下反应1小时，得二胺类单体；
33.将100g聚酰胺酸预聚体(固含25％)和1.5g该二胺类单体均匀混合，制得高分子粘合剂a2。
34.二、光刻胶的制备
35.以实施例1为例：
36.将300g高分子粘合剂a1、150g乙氧基改性的三甲醇丙烯三丙烯酸酯(photomer 4155cognis7)、50g三羟甲基丙烯三丙烯酸酯预聚体(em2382；eternal materials)、5g光引发剂907(强力新材)、3.5g光引发剂detx(国药试剂)、0.5g氟基非离子表面活性剂(megafac f-780f dainippon ink and chemicals.inc.生产)、1g阻聚剂mehq、1g酞菁铜色浆、400g溶剂mek、89g溶剂pm混合搅拌均匀，再用0.5μm过滤器过滤，即得到相对应的光刻胶a。其余实施例和对比例的制备方法同实施例1，其组分配方见表1。
37.表1
[0038][0039]
其中：
[0040]
光聚合单体1为乙氧基改性的三甲醇丙烯三丙烯酸酯(photomer 4155cognis7；miwon commercial co.,ltd.生产)；光聚合单体2为三羟甲基丙烯三丙烯酸酯预聚体(em2382；eternal materials)；光引发剂1为光引发剂907(强力新材)；光引发剂2为光引发剂detx(国药试剂)；氟基非离子表面活性剂为megafac f-780f；dainippon ink and chemicals.inc.生产；阻聚剂选用了阻聚剂mehq；溶剂a为溶剂mek；溶剂b为溶剂pm；酸酐改性丙烯酸树脂1为日本化药株式会社生产的ccr4959；酸酐改性丙烯酸树脂2为日本化药株式会社生产的4060。
[0041]
将表1中实施例1、实施例2、对比例1、对比例2各组分按量混合后，搅拌均匀，再用0.5μm过滤器过滤，即得到相对应的光刻胶a、b、c、d。
[0042]
将上述光刻胶按以下操作，制成c-hjt电池片样片a、b、c、d进行性能测试。
[0043]
电池样片制作：将光刻胶用自动网印涂布机(迈为科技)涂布在做好铜种子层的c-hjt电池基片上，控制覆涂厚度15μm。涂布后的电池片进入烘箱90℃干燥3分钟，烘干后的电池片基片a、b、c、d分别作以下性能测试：
[0044]
①
高感度和显影性：在基片上放置21级光梯度尺，用ldi曝光机(芯碁微装曝光机)20mj能量进行曝光，曝光后用常规显影方法(显影液为1％的碳酸钠水溶液，显影温度30℃，显影液的喷淋压力为1.2kg/cm2)显影一分钟，用去离子水将基片清洗干净，热风吹干，目测基片上所留光梯度尺保留光刻胶格数，七格满即说明光刻胶在20mj能量下完全固化，同时判断光刻胶显影性。
[0045]
评判标准：留光刻胶格数满七，说明感度高；外露铜种子层干净为优；铜种子层有轻微白雾状为差。结果列于表2。
[0046]
②
高解析度：用ldi曝光机(芯碁微装曝光机)20mj能量下，制作15μm开口栅线图像，然后显影，显影后观察开口栅线是否清晰。
[0047]
评价标准：开口栅线清晰为优；开口边缘略有毛刺为良；开口栅线不清晰为差；结
果列于表2。
[0048]
③
耐电镀性：把做栅线的电池基片进行水平电镀，开口栅线上电镀层要达15-20μm厚度，电镀好后，观察未电镀区域覆光刻胶层是否被电镀液侵蚀。
[0049]
另外，利用现有技术中的干膜，采用压膜机将干膜热压在电池片上，用ldi曝光机(芯碁微装曝光机)20mj能量下，制作15μm开口栅线图像，然后显影，电镀，制得c-hjt电池片样片e。
[0050]
评价标准：保持完好未侵蚀为优；有侵蚀为差，结果列于表2。
[0051]
表2
[0052][0053][0054]
从表2中我们可以看出，与电池基片c和d相比，采用本发明制得的电池基片a和b，具有高感度和优异的显影性，且具有高解析度，耐电镀性能好。同时本发明采用湿膜得到的电池基片和现有技术中采用干膜制得的电池基片e相比，其显影性和解析度均较好。
[0055]
另外表3中列举了用本发明所述光刻胶制作c-hjt电池与现有市场上所用干膜制作c-hjt电池各方面参数比较。
[0056]
表3
[0057]
技术参数用干膜制造用本发明光刻胶曝光能量40-50mj15-20mj解析度30-50μm15μm产线自动化率不可产线全自动化可全自动化连线产速1000-2000片/小时6000片/小时
[0058]
从表3中，我们可以看出，采用本发明的配方得到的光刻胶，其具有高感度和高解析度，且可实现全自动化生产，产速高，可达6000片/小时。
[0059]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。