热固胶图案化技术在高效晶体硅电池的应用

李鑫建，廖明墩，宋育杰，曾俞衡，王玉明，叶继春

中科研和（宁波）科技有限公司

中国科学院宁波材料技术与工程研究所

E-mail: yuhengzeng@nimte.ac.cn

报告摘要

图案化技术的进步推动了量产型晶体硅太阳电池结构的进步，也实现了效率的提升。开发适应性强、效率高且成本低的图案化技术对高效率晶体硅太阳电池产业技术的发展仍具有重要价值。

目前，行业率先导入的是基于激光的图案化技术。激光图案化技术具有无耗材、精度高、技术相对成熟、已有成功案例等多项优势。然而，激光图案化也存在一些不足：1）激光引入晶格缺陷，易造成效率损失；2）对薄片化硅片的热冲击与机械应力较大，碎片率控制困难；3）设备初始投资高；4）需定期校准，高性能激光器的运营成本较高。

印刷掩膜结合湿法刻蚀的图案化路线具有解决激光技术存在不足的可行性，其优势体现在：1）不产生局部高温冲击，避免热影响区带来的晶格损伤，对薄片化硅片更为友好；2）印刷设备与湿法刻蚀槽的初始投入及维护成本低；3）印刷环节可与现有丝网印刷或喷墨平台兼容，工艺节拍与存量产线衔接平滑，设备改造门槛相对可控。目前市面主要的掩膜材料为光固胶。光固胶的优势在于UV固化响应快，有利于控制胶体横向铺展以获得更陡直的掩膜边缘，但需配置紫外光源及配套防护系统，设备复杂度与运行能耗相应增加，厚膜条件下还存在UV光穿透衰减导致底部固化不足的问题。

针对上述不足，中科研和联合宁波材料所开发热固胶技术路线，以达到减少设备投入、提升工艺衔接与存量产线适配性等目标。具体来说，热固胶的固化环节可与晶硅电池既有的热工艺体系相衔接，无需引入UV专用设备，设备增项更少、工艺集成更简洁；经加热固化后形成致密交联网络，在HF刻蚀液中保持掩膜完整，碱液去胶窗口宽、残留风险低。目前，团队取得的主要成果包括：连续印刷栅线笔直、固化时间短、印刷胶在15% HF溶液中浸泡数分钟无变化、在4% NaOH溶液（50℃）浸泡10秒可实现快速去胶，基本满足量产应用的需求。

现有工作表明，热固胶在耐HF刻蚀与碱快速去胶方面具备可靠的工艺基础，展现出一定的应用潜力。未来工作将继续聚焦于热固胶固化温度窗口与电池热预算的精确匹配、与不同介质层体系的刻蚀选择比，以及去胶废液的环保处理方案。随着上述问题的逐步解决，预计热固胶图案化路线有望从可行方案走向成熟量产方案，值得产业进一步关注。

图1 热固胶图案化技术效果