本發(fā)明涉及光刻膠，具體涉及一種用于太陽能電池圖形化的光刻膠及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)太陽能電池的電極需要通過絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電銀漿，固化后形成網(wǎng)格狀圖形來實現(xiàn)，貴金屬銀是導(dǎo)電銀漿的主要成分，導(dǎo)致導(dǎo)電銀漿成本一直居高不下，造成所生產(chǎn)的電池片在成本競爭上缺乏優(yōu)勢。近年來用廉價金屬銅代替銀作為電極的研究越來越成熟，用銅作為太陽能電池的電極，需要通過圖形化工藝來形成銅金屬沉積所需的掩膜涂層溝槽形貌。在圖形化工藝過程中，多采用印刷線路版行業(yè)傳統(tǒng)的感光油墨作為圖形化的掩膜材料，感光油墨的分辨率等性能較差，造成圖形精度不高，溝槽寬度無法小于20μm，溝槽側(cè)壁陡直度差。隨著太陽能電池不斷提效的要求，電池上電極的寬度需要小于10μm，甚至不久的將來需要降低到8μm以下，這樣就導(dǎo)致目前的感光油墨性能，不能滿足太陽能行業(yè)對細線寬發(fā)展的需求。

2、隨著太陽能行業(yè)的發(fā)展，太陽能電池片以銅代替銀制備電極的難點之一在于圖形化形成銅沉積所需溝槽，一般采用絲網(wǎng)印刷感光材料、曝光、顯影、電鍍金屬、油墨去除等五個步驟。對用于圖形化的掩膜材料的圖形化角度(88-90°)、顯影快慢、耐電鍍特性以及去膠能力有著嚴格的要求。

3、基于此，亟需一種顯影后分辨率高、圖形角度陡直且耐銅電鍍液、易去膠的光刻膠，以滿足太陽能電池細線寬銅電極的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于太陽能電池圖形化的光刻膠及其制備方法與應(yīng)用，該光刻膠可用于太陽能電池片圖形化電鍍銅工藝，適用于絲網(wǎng)印刷方式涂布，具有快速固化、顯影等特點，曝光顯影后最高分辨率達到10μm，圖形角度陡直(85-90°)，且耐銅電鍍液電鍍、易去膠無殘留，對后續(xù)工序沒有影響，有利于實現(xiàn)細線寬銅電極的需求以及提高產(chǎn)品良率。

2、具體的，提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種用于太陽能電池圖形化的光刻膠，以丙烯酸樹脂、光引發(fā)劑、交聯(lián)劑、無機填料及溶劑的質(zhì)量和為百分百計，所述光刻膠包含按質(zhì)量百分數(shù)計的以下組分：丙烯酸樹脂45％-65％、光引發(fā)劑3％-12％、交聯(lián)劑10％-40％、無機填料5％-20％及溶劑10％-30％；所述光刻膠組合物還包含流平劑，所述流平劑在所述光刻膠組合物中的濃度為1000-3000ppm；

4、所述丙烯酸樹脂包括式i-式iv所示的結(jié)構(gòu)單元：

5、

6、其中，r1為羥基；

7、r2為氫、甲基或乙基；

8、r3為氫或羥基；

9、r4為甲基、乙基或苯基；

10、r5為c10-c18的烷基。

11、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過對丙烯酸樹脂結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及對光刻膠配方的改進，得到一種可用于太陽能電池圖形化的光刻膠。其中，通過在丙烯酸樹脂的結(jié)構(gòu)中引入長鏈增塑劑結(jié)構(gòu)(r5)來降低樹脂的tg值，以提高光刻膠交聯(lián)后的韌性，進而提升光刻膠的耐電鍍特性；另外，在丙烯酸樹脂中引入羧基以保證光刻膠在堿性顯影液中的溶解速率，引入結(jié)構(gòu)單元ii以提升丙烯酸樹脂的強度，從而形成有效的圖形且不易坍塌，以提高光刻膠的精度，同時引入結(jié)構(gòu)單元iii以調(diào)整丙烯酸樹脂的分子量及結(jié)構(gòu)框架；在上述各結(jié)構(gòu)單元的協(xié)同作用下，使由該丙烯酸樹脂組成的光刻膠在固化后精度高、圖形角度陡直且耐銅電鍍液電鍍，易去膠無殘留。

12、另外，在本發(fā)明所保護的光刻膠中，需將各組分控制在合適區(qū)間內(nèi)，例如丙烯酸樹脂含量需控制在45％-65％之間，若含量低于45％，相應(yīng)的光刻膠粘度低，不適于絲網(wǎng)印刷，若含量過高，大于65％，則涂覆后膜厚增大，影響后續(xù)的曝光顯影；而光引發(fā)劑需控制在3％-12％之間，光引發(fā)劑量過少，會導(dǎo)致曝光能量過低，交聯(lián)不足，圖形失真，而過高的引發(fā)劑則需要的曝光能量大，曝光時間長，不利于量產(chǎn)產(chǎn)能的控制；交聯(lián)劑的含量會影響光刻膠先影后的留膜率以及曝光后的分辨率，若交聯(lián)劑含量過低，會導(dǎo)致交聯(lián)強度不足，光刻膠顯影后留膜率不足，若交聯(lián)劑含量過高，在曝光后尺寸會變大，分辨率下降，優(yōu)選地，需將交聯(lián)劑的含量控制在10％-40％區(qū)間內(nèi)；光刻膠中的溶劑也是必不可少的組分之一，溶劑含量主要會影響光刻膠的粘度及涂覆后的膜厚，溶劑含量若低于10％，所制備的光刻膠的粘度過高，涂布后膜厚過厚，不利于曝光、顯影工序，若溶劑含量大于30％，則會是的光刻膠粘度過低，涂布厚度無法達到目標(biāo)厚度。此外，本發(fā)明還在光刻膠中引入無機填料，無機填料的引入，不影響光刻膠的分辨率，且可有效的提升光刻膠的粘度，使其適于絲印印刷和狹縫涂敷等涂敷方式，但無機填料在光刻膠中的質(zhì)量百分數(shù)需控制在5％-20％，含量過低，則無法提升光刻膠的粘度，所制備的光刻膠不適于絲網(wǎng)印刷，若含量過高，則涂布形成的膜厚過大，影響涂布均一性，對后續(xù)工序產(chǎn)生不利影響。在黏度增加的同時，光刻膠的流動性會隨著黏度的增加而降低，此時需要加入流平劑來改變光刻膠的流動性，從而解決高粘度光刻膠的涂布流平特性。在上述各組分的協(xié)同作用下，使制備得到的光刻膠可通過絲網(wǎng)印刷形成適宜膜厚的膠膜，在10-15μm左右，且曝光顯影后最高分辨率達到10μm，圖形角度陡直(85-90°)，且耐銅電鍍液電鍍，不會在電鍍液中出現(xiàn)膠膜發(fā)白、滲鍍、掉膠等現(xiàn)象，在電鍍完成后，在堿性去膠液中光刻膠膜層去膠干凈，無光刻膠殘留，對后續(xù)工序沒有影響。

13、進一步地，所述丙烯酸樹脂的分子量為6000-8000，分子量分布為1.6-3.0。絲網(wǎng)印刷度對光刻膠的黏度要求高，需達到10000cp以上，提升丙烯酸樹脂的分子量可提升光刻膠的黏度，但過高的分子量不利于光刻膠的分辨率，優(yōu)選地，將丙烯酸樹脂的分子量控制在6000-8000區(qū)間內(nèi)，同時通過引入的無機填料來協(xié)同提高光刻膠的黏度。

14、進一步地，所述丙烯酸樹脂具有如下結(jié)構(gòu)通式：其中，x、y、m、n各自獨立選自1-10任一整數(shù)；在一些優(yōu)選的實施例中，所述丙烯酸樹脂由甲基丙烯酸、對羥基苯乙烯、苯酚乙氧基丙烯酸酯、丙烯酸18酯在引發(fā)劑存在下聚合得到，所述引發(fā)劑優(yōu)選為偶氮二異丁腈。

15、進一步地，所述光引發(fā)劑優(yōu)選為1-[4-(苯基硫代)苯基]-1,2-辛二酮-2-(o-苯甲酰肟)、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9h-咔唑-3-基]乙酮1-(o-乙酰肟)、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮、2,2－二甲氧基－1,2－二苯乙酮中的一種或多種。

16、進一步地，所述交聯(lián)劑選自2-苯氧基乙基丙烯酸酯、乙二醇苯基醚丙烯酸酯、乙氧基雙酚a二甲基丙烯酸酯中的一種或多種。

17、進一步地，所述無機填料選自二氧化硅、活性炭、膨潤土中的一種或多種；所述無機填料的粒徑小于5μm；在一些優(yōu)選的實施例中，所述無機填料為粒徑小于2μm的二氧化硅，加入小粒徑的無機填料，不影響光刻膠的分辨率，且這類無機填料中不含有金屬離子，對電鍍性能不產(chǎn)生影響，同時可有效提升光刻膠的黏度，使光刻膠適于絲印印刷和狹縫涂覆等涂覆方式。

18、進一步地，所述溶劑優(yōu)選為丙二醇甲醚醋酸酯和/或丙二醇甲醚。

19、進一步地，所述流平劑為有機硅丙烯酸酯，流平劑的引入主要用于改善光刻膠的流動性，由于光刻膠體系的主體樹脂為丙烯酸樹脂，因此為提高流平劑與丙烯酸樹脂體系的相容性，優(yōu)選具有較好的流平特性且與丙烯酸樹脂具有良好的相容性的有機硅丙烯酸酯，利用相似相溶的原理和該流平劑降低表面張力的能力，解決高粘度光刻膠的涂布流平特性。

20、本發(fā)明第二方面提供了一種第一方面所述的光刻膠的制備方法，將配方量的丙烯酸樹脂、光引發(fā)劑、交聯(lián)劑、無機填料、流平劑及溶劑混合均勻，待丙烯酸樹脂完全溶解后，過濾得到所述光刻膠。

21、本發(fā)明第三方面提供了一種第一方面所述的光刻膠在太陽能電池圖形化工藝中的應(yīng)用。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

23、本發(fā)明提供了一種用于太陽能電池圖形化的光刻膠，該光刻膠可通過絲網(wǎng)印刷、旋轉(zhuǎn)涂覆、狹縫涂覆等涂覆方式在硅片基板形成預(yù)設(shè)圖案，且經(jīng)烘烤膜可達2-30μm，曝光顯影后最高分辨率達到2μm，光刻膠的形貌陡直度達到85°以上，且可耐電鍍過程中電鍍液的腐蝕，不會在電鍍液中出現(xiàn)膠面發(fā)白、滲鍍、膠膜脫落等現(xiàn)象，且在電鍍完成后，光刻膠膜層可在堿性去膠液中去除，且在基板上無光刻膠殘留，不影響后續(xù)工序，有利于提高太陽能電池制備的良率。