本發(fā)明涉及光伏領(lǐng)域，尤其涉及一種水溶性含磷油墨及其制備方法，用于太陽電池，尤其是選擇性發(fā)射極太陽電池的磷摻雜。
背景技術(shù)：
磷是半導(dǎo)體工藝中一種常用的N型摻雜元素，在晶體硅太陽電池制作工藝中，人們經(jīng)常通過磷摻雜P型硅襯底來獲得P-N結(jié)，這是太陽電池的核心結(jié)構(gòu)。目前常用的磷源為三氯氧磷(POCl3)液態(tài)源，但其是一種劇毒的化學(xué)試劑，對人體、環(huán)境、設(shè)備都有嚴(yán)重的危害，廢液和廢氣都需要經(jīng)過特殊的處理。一般通過氣體攜源方式對硅片進(jìn)行摻雜，這種方法可獲得較為均勻的摻雜層，稱為均勻發(fā)射極；但是這種均勻發(fā)射極太陽電池存在短波光譜響應(yīng)性能和電極接觸性能的矛盾，即為了良好的短波響應(yīng)，整個發(fā)射極應(yīng)是輕摻雜，但這會導(dǎo)致接觸電阻大的問題；為了形成歐姆接觸，則要求表面為重?fù)诫s，但這又會導(dǎo)致光譜響應(yīng)差的問題。為了解決這個矛盾，選擇性發(fā)射極技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，即保留金屬接觸區(qū)域重?fù)诫s，其它區(qū)域輕摻雜。這時如果仍舊使用三氯氧磷作為摻雜源，則需要通過高溫制備氧化掩膜或者其他掩膜并需要一定的開窗步驟，工藝復(fù)雜，成本較高。僅針對形成PN結(jié)而言，有人嘗試開發(fā)低毒的固態(tài)磷源，然而難以形成固定的摻雜圖案，因此只能用于均勻發(fā)射極的摻雜，而不適用對摻雜圖案有要求的選擇性發(fā)射極太陽電池。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是開發(fā)一種適用對摻雜圖案有要求的選擇性發(fā)射極太陽電池的磷摻雜技術(shù)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種水溶性含磷油墨的制備方法，具體地，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
一種水溶性含磷油墨的制備方法，其特征在于，步驟如下：
a)將磷酸和磷酸銨鹽配制形成磷源；
b)將一定量的有機(jī)溶劑加入潔凈石英或四氟容器，并在室溫下低速攪拌；
c)將配制好的磷源緩慢加入該容器中，保持低速攪拌；
d)依次將助劑和填料緩慢加入該容器，保持溫度在80～120℃繼續(xù)攪拌，最后靜置得到水溶性含磷油墨。
優(yōu)選地，步驟a中的配制方法為，將磷酸加入容器中，加熱至30～50℃，一邊緩慢加入磷酸銨鹽顆粒，一邊使用石英棒或四氟棒不斷攪拌，直至磷酸銨鹽顆粒完全溶解。
優(yōu)選地，磷源、有機(jī)溶劑、填料和助劑按重量百分比的占比為：磷源5％～30％；有機(jī)溶劑40％～80％；填料0.5％～20％；助劑0.5％～50％。
優(yōu)選地，步驟c中低速攪拌大于10分鐘。
優(yōu)選地，步驟d中攪拌時間大于2小時。
一種水溶性含磷油墨，其特征在于，按重量百分比計(jì)，包括如下組分：磷源5％～30％；載體溶劑40％～80％；填料0.5％～20％；助劑0.5％～50％。
優(yōu)選地，磷源包括磷酸銨、磷酸、磷酸氫銨、次磷酸銨、磷酸酐、磷酸胍、聚磷酸、卵磷脂中的一種或幾種組合。
優(yōu)選地，載體溶劑包括超純水、聚乙二醇、羥乙基纖維素、乳化硅油、甘油、醚基改性硅油、氨基改性硅油中的一種或幾種組合。
優(yōu)選地，填料包括微納米二氧化硅顆粒與微納米碳顆粒的一種或組合，粒徑為5nm～20μm。
優(yōu)選地，助劑包括異丙醇、乙二醇、無水乙醇、季銨鹽，甲基乙二胺、四甲基氫氧化銨、醇胺中的一種或幾種組合。
本發(fā)明提供了一種新的太陽電池磷摻雜技術(shù)，所制備得到的磷墨無毒環(huán)保，保形性好，可通過旋涂、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷等方式來實(shí)現(xiàn)選擇性摻雜的目的，適用對摻雜圖案有要求的選擇性發(fā)射極太陽電池的磷摻雜。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例2所制備的含磷油墨通過絲網(wǎng)印刷方式印刷在硅片表面的光學(xué)顯微鏡圖像。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種保形性好，可實(shí)現(xiàn)覆蓋區(qū)域重?fù)诫s，非覆蓋區(qū)域則輕摻雜的含磷油墨制備方法，磷墨的成分配比如下(按重量百分比計(jì))：
1)磷源5％～30％；
2)載體溶劑40％～80％；
3)填料0.5％～20％；
4)助劑0.5％～50％。
上述含磷油墨材料中的磷源主要包括磷酸銨、磷酸、磷酸氫銨、次磷酸銨、磷酸酐、磷酸胍、聚磷酸、卵磷脂的一種或幾種組合；載體溶劑材料包括超純水、聚乙二醇、羥乙基纖維素、乳化硅油、甘油、醚基改性硅油、氨基改性硅油的一種或幾種組合，優(yōu)選為聚乙二醇和甘油；填料包括微納米二氧化硅顆粒、微納米碳顆粒的一種或組合，粒徑范圍優(yōu)選為5nm～20μm；助劑主要包括異丙醇、乙二醇、無水乙醇、季銨鹽，甲基乙二胺、四甲基氫氧化銨、醇胺的一種或幾種組合，優(yōu)選為乙二醇和無水乙醇。
在上述材料基礎(chǔ)上，對于磷源的制備，將磷酸加入容器中，加熱至30～50℃，一邊緩慢加入磷酸銨鹽顆粒，一邊使用石英棒或四氟棒不斷攪拌，直至磷酸銨鹽顆粒完全溶解。然后進(jìn)行含磷油墨的制備，將一定量的有機(jī)溶劑(載體溶劑)加入潔凈石英或四氟容器，在室溫下低速攪拌，按比例將配制好的磷源混合液緩慢加入該容器中，保持低速攪拌，10分鐘后，依次將助劑和填料緩慢加入該容器，保持溫度在80～120℃，然后攪拌2小時以上，最后靜置數(shù)小時后，即可獲得所需的含磷油墨。需注意的是，整個配制過程應(yīng)在萬級及以上的潔凈環(huán)境中操作，以避免過量金屬雜質(zhì)被引入到磷墨中。
以下結(jié)合幾個實(shí)施例來進(jìn)一步描述和理解本發(fā)明提出的含磷油墨制備方案及其效果。
實(shí)施例1：
將占量為15％的磷酸加入容器中，加熱至50℃，一邊緩慢加入占量為8％的磷酸氫銨，一邊使用石英棒或四氟棒不斷攪拌，直至磷酸氫銨完全溶解，形成所需磷源。然后將占量為66％的甘油加入潔凈石英或四氟容器，在室溫下低速攪拌，將配制好的磷源混合液緩慢加入該容器中，保持低速攪拌，10分鐘后，依次將占量為3％的乙二醇和占量為8％的二氧化硅顆粒(粒徑7～100nm)緩慢加入該容器，保持溫度在90℃，然后攪拌2小時以上，最后靜置數(shù)小時后，即可獲得所需的含磷油墨。需注意的是，整個配制過程應(yīng)在萬級及以上的潔凈環(huán)境中操作，以避免過量金屬雜質(zhì)被引入到磷墨中。
實(shí)施例2：
將占量為10％的磷酸加入容器中，加熱至40℃，一邊緩慢加入占量為5％的磷酸氫銨，一邊使用石英棒或四氟棒不斷攪拌，直至磷酸氫銨完全溶解，形成所需磷源。然后將占量為15％的聚乙二醇400和占量為50％的甘油加入潔凈石英或四氟容器，在室溫下低速攪拌，將配制好的磷源混合液緩慢加入該容器中，保持低速攪拌，10分鐘后，依次將占量為10％的乙二醇和占量為10％的二氧化硅顆粒(粒徑7～100nm)緩慢加入該容器，保持溫度在80℃，然后攪拌2小時以上，靜置數(shù)小時后，即可獲得所需的含磷油墨。需注意的是，整個配制過程應(yīng)在萬級及以上的潔凈環(huán)境中操作，以避免過量金屬雜質(zhì)被引入到磷墨中。我們將制備好的含磷油墨通過絲網(wǎng)印刷方式在硅片表面印刷出所需圖案，并通過光學(xué)顯微鏡觀察圖案效果，如圖1。圖中標(biāo)記，磷墨圖案1，硅片表面2?？捎∷⒌暮子湍€寬約為200μm，可以很好地控制在某一區(qū)域，得到需要的圖案，顯示出良好的保形性。
實(shí)施例3：
將占量為5％的磷酸加入容器中，加熱至40℃，一邊緩慢加入占量為15％的磷酸氫銨，一邊使用石英棒或四氟棒不斷攪拌，直至磷酸氫銨完全溶解，形成所需磷源。然后將占量為60％的聚乙二醇400加入潔凈石英或四氟容器，在室溫下低速攪拌，將配制好的磷源混合液緩慢加入該容器中，保持低速攪拌，10分鐘后，依次將占量為15％的乙二醇和占量為5％的二氧化硅顆粒(粒徑7～100nm)緩慢加入該容器，保持溫度在100℃，然后攪拌2小時以上，靜置數(shù)小時后，即可獲得所需的含磷油墨。需注意的是，整個配制過程應(yīng)在萬級及以上的潔凈環(huán)境中操作，以避免過量金屬雜質(zhì)被引入到磷墨中。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。