[发明专利]一种用于清洗太阳能电池电子浆料的水基清洗液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及用于清洗太阳能电池电子浆料的水基清洗液及其制备方法。

背景技术

光伏技术是一门利用大面积的p-n结二极管将太阳能转化为电能的技术。这个p-n结二极管叫做太阳能电池，现在80%的太阳能电池采用晶体硅，在本征掺杂的表面制作另外一种掺杂层来形成大面积p-n结。

制作太阳能电池最终需要在p-n结的两端装配金属电极，目前多采用Screen Print即丝网印刷的方式，在硅片两侧涂布金属电子浆料，再通过烘干和烧结过程，浆料中的金属Ag或Al与Si在不同的温度下分别互熔为合金相，冷却后在硅片表面形成良好的欧姆接触并有一定粘结强度的金属电极。浆料按照涂布成分和作用的不同分为三大类：正极银铝浆8、背场铝浆9、负极银浆10（见图1），分别起到汇集p型区电流、p型区钝化和收集n型区电流的作用。

晶体硅太阳能电池的电池性能由多方面影响，其中之一就是串联电阻，串联电阻越大，对于电流输出过程中的损耗越大。串联电阻由硅基质电阻、扩散层电阻、结区电阻、金属与硅片接触电阻、金属电极电阻组成。为了降低电流输出损耗，浆料都采用高含量的金属微粉，以多种有机溶剂进行分散和稳定。在烘干和烧结过程中，有机溶剂挥发、燃烧，剩余金属颗粒发生塌陷、变形、熔融、相互连接，因此具有很低的电阻率，通常在5mΩ/sq/10μm以下。然而，由于浆料是高固含量金属分散体系，为提高浆料的印刷和烧结性能，浆料中金属微粒必须能够充分、均匀分散，不能存在沉淀、团聚、凝结现象，因此各厂家都开发出适合自家浆料的一套配方，其中包括溶剂和多种助剂，溶剂常见以松油醇、丁基卡必醇、二乙二醇、乙二醇苯醚、正丁醚、1，4-二氧杂环己烷为主，助剂多为松香、树脂、有机硅氧烷、硬脂酸盐、玻璃料及其他填料。Kosuke Ochi（US 2011/1055967A1）等人已经对浆料的配方做过充分的研究，对其中的有机和无机成分做了阐述。

由于浆料中的重金属需要回收，且印刷过程中不可避免的残次片需要返工处理，生产现场不可避免的需要对硅片、网版、器具和设备表面的浆料进行清洁，但是浆料的复杂组成和配方的保密性，给浆料的清洗操作带来较大难度。浆料的溶剂和助剂成分，少量为极性分子，具有一定的水溶性，以松油醇、正丁醚、树脂、松香、有机硅氧烷为主要代表的油性分子，阻止了极性溶剂对浆料的溶解。目前采用的方法主要是油性有机溶剂清洁，依靠丙酮、乙醚、松油醇、酯类、苯及衍生物等小分子溶剂（杨雷等，CN200910030412.9），对浆料中的油性分子进行溶胀、溶解，通过大量溶剂的稀释达到清洁浆料的目的。但是由于所用溶剂的低沸点、高饱和蒸汽压的性质，挥发的溶剂对环境和操作人员造成潜在危害。

表面活性剂是一类具有两亲结构的物质，同时带有亲水基团和亲油基团，根据相似相容的原理，在溶液中能同时作用于油性物质和极性溶剂，亲油基团与油性物质通过范德华里吸引，亲水基增加表面活性剂在极性溶剂中的溶解度，通过表面活性剂的大量包裹，可以将油性物质以小液滴的形式分散在极性溶剂中，同样对于颗粒也是相同的作用过程，而最常用最环保的极性溶剂即为水，具体作用原理详见图。表面活性剂根据基团组成基本分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂，而不同的表面活性剂分别显示出消泡、乳化、分散、润湿、清洗等不同作用。

发明内容

本发明第一个目的在于提供一种应用于太阳能电池电子浆料的水基清洗液。该水基清洗液为均匀、稳定的水溶液，性质温和，高效、环保、无毒、无刺激性气味，对设备、器具无腐蚀性，可将粘附于固体表面的浆料清洗干净，同时能够降低浆料中有机溶剂的挥发速度，且成低本。

本发明第二个目的在于提供上述水基清洗液的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于清洗太阳能电池电子浆料的水基清洗液，由以下重量百分比含量的组分组成：

乳化剂      1-30%

渗透剂      1-20%

净洗剂      0.5-10%

螯合剂      0.1-10%

低级醇       0-30%

超纯水       余量。

本发明的优选配方为：

乳化剂       1-15%

渗透剂       1-10%

净洗剂       1-6%

螯合剂       0.1-3%

低级醇       0-15%

超纯水       余量。

本发明的最佳配方为：