圖案化基片上的導電網絡制造技術

在含通孔的基片表面上形成自組裝導電網絡等。具有圖案的導電網絡這樣形成，使得所述導電網絡中的至少一些導電材料到達孔中，有時甚至通過所述孔到達所述基片的相對表面。基片表面上的網絡電連接至孔中的導電材料，且具有良好的電導。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】圖案化基片上的導電網絡相關申請的交叉參考本申請要求于2011年10月29日提交的美國臨時專利申請序列第61/553，192號的優先權，該文的全部內容通過弓I用納入本文。
本專利技術涉及圖案化基片上的導電網絡，具體來說，涉及在含通孔的基片上的自組裝導電網絡。背景在光伏領域，高性能的太陽能電池效率需要多個昂貴的加工步驟來在太陽能電池中制備所需的特征。因為附加的加工成本，這些步驟限制了太陽能電池的實用性。在常規的太陽能電池設計中，把光生電流驅動到兩電極:(1)在太陽能電池底部的底(通常是連續的和均勻的)電極，以及(2)在與該底部相對的正面(受照射側)上精細印刷的線陣列。可通過把銀漿絲網印刷成精細的線圖案，來形成太陽能電池正面上的精細印刷的線陣列。例如，尋求通過改善太陽能電池上電極的圖案化，來改善太陽能電池的性能(如單位面積產生的瓦特數(Watt))。本領域期望通過減小太陽能電池正面上的印刷銀面積，來改善太陽能電池的性能。銀面積減小允許更多的光進入太陽能電池的光伏部分，由此改善效率。已經設計了金屬覆蓋穿通(metal wrap through) (MWT)作為實現這個想法的一種方式,其中太陽能電池正面和底部的電接觸通過使用硅穿孔(TSV)來形成。改善在太陽能電池上或穿過太陽能電池形成導電網絡的方法可帶來益處。更一般地，改善在膜基片上或穿過膜基片形成導電網絡的方法可帶來益處，包括在其他光伏(如薄膜光伏器件)應用中的應用，以及更普遍的電子應用(包括用于平板顯示器、透明加熱器、發光等的透明電極應用)。概述在一方面中，本專利技術的特征是在含通孔的基片表面上的自組裝導電網絡。具有圖案的導電網絡這樣形成,使得所述導電網絡中的至少一些導電材料到達孔中，有時甚至通過所述孔到達所述基片的相對表面。在孔中形成導電材料，而在基片表面上形成導電網絡。基片表面上的網絡電連接至孔中的導電材料，且具有良好電導。在一些實施方式中，通過基片表面上的導電網絡收集的電流可通過孔中的導電材料導向基片的相對側。這種基片可用于光伏電池，例如具有金屬覆蓋穿通(metal wrap through) (MWT)設計的電池。在孔中甚至在第二表面上一步形成(如通過自組裝)導電網絡和導電材料，可簡化制造工藝、改善加工通量和降低成本，同時在表面和孔之間、在表面和與該表面相對的一側之間提供良好電導。在另一方面中，本專利技術的特征是一種制品，其包括基片、導電材料和自組裝導電網絡。所述基片包括第一表面、第二表面、從所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿過所述基片厚度延伸的一個或更多個孔。所述導電材料在所述一個或更多個孔中。所述自組裝導電網絡在所述第一表面上且包括所述導電材料。所述自組裝導電網絡與在所述一個或更多個孔中的導電材料有電連接。在另一方面中，本專利技術的特征是一種方法，其包括提供一種基片，該基片包括第一表面、第二表面、從所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿過所述基片厚度延伸的一個或更多個孔；以及把一種乳液和分散于該乳液中的非揮發性組分施涂至所述基片的第一表面上。所述乳液和非揮發性組分自組裝成在所述基片的第一表面上的導電網絡以及在所述一個或更多個孔中的導電材料。所述導電網絡和所述導電材料有電連接，從而把電流從所述第一表面通過所述一個或更多個孔導向所述第二表面。本專利技術的特征還在于下述的一種或更多種實施方式。所述自組裝導電網絡延伸進入所述一個或更多個孔，且在所述一個或更多個孔中的導電材料是所述自組裝導電網絡的延伸部分。所述自組裝導電網絡穿過所述一個或更多個孔延伸，到達第二表面上。在所述一個或更多個孔中的導電材料與所述自組裝導電網絡有電連接，從而把電流從所述第一表面導向所述第二表面。所述自組裝導電網絡具有遠離所述一個或更多個孔的第一各向異性以及靠近所述一個或更多個孔的第二各向異性，且所述第二各向異性高于所述第一各向異性。所述自組裝導電網絡在遠離所述一個或更多個孔處是各向同性的。所述自組裝導電網絡包括金屬跡線和在所述跡線之間的網孔，且靠近所述一個或更多個孔的金屬跡線以徑向圖案的方式延伸到并進入所述一個或更多個孔。所述自組裝導電網絡由金屬納米顆粒形成。所述金屬納米顆粒包括銀納米顆粒。所述基片包括半導體、聚合物膜或者玻璃。所述一個或更多個孔由激光鉆孔或蝕刻形成。本專利技術的特征還在于下述的一種或更多種實施方式。所述一個或更多個孔中的導電材料是所述導電網絡的延伸部分，且在所述導電網絡自組裝時形成。所述乳液和所述非揮發性組分自組裝成導電網絡，該導電網絡穿過所述一個或更多個孔延伸并到達第二表面上。在基片中的所述一個或更多個孔由激光鉆孔或蝕刻形成。所述乳液包括油包水乳液或者水包油乳液。所述非揮發性組分包括金屬或陶瓷納米顆粒。自組裝導電網絡包括形成一種導電網絡，該導電網絡在遠離所述一個或更多個孔處具有低各向異性，且在靠近所述一個或更多個孔處具有高各向異性。形成在靠近所述一個或更多個孔處具有高各向異性的導電網絡包括形成金屬跡線，所述金屬跡線以徑向圖案的方式延伸到并進入所述一個或更多個孔。燒結所述導電網絡。通過說明書和附圖，不難了解其它的特征、目的和優點。【附圖說明】圖1是基片表面上的導電網絡的顯微照片。圖2，3A, 3B和4是含通孔的基片表面上的導電網絡的顯微照片。圖5A是含通孔的基片上的導電網絡的示意圖。圖5B是包含排布成圖案的通孔的基片的示意圖。圖5C是含通孔的基片表面上的無規導電網絡的示意圖。圖是含通孔的基片表面上的具有本專利技術特征的導電網絡的示意圖。專利技術詳述在一些實施方式中，乳液的自組裝性質可優選地用于在表面上制備有用的圖案，包括制造無規金屬網格(mesh)。這種無規金屬網格也可用于光伏電池。例如，圖1顯示了這種金屬網格的顯微照片，其中深色的區域是銀跡線，淡色的區域是跡線之間非導電的、透光的空穴或網孔。美國專利第7，601，406號中描述了無規金屬網格，且美國專利申請公開第2011/0175065號描述了把這種網格應用到光伏電池中，以上兩文的全部內容通過引用納入本文。使用包括乳液或泡沫(如與氣體互混的液相)的自組裝涂層材料，來在具有孔或通孔(vias)的基片上形成透明的導電網絡。例如，所述透明的導電網絡可以是具有TSV的太陽能電池上的正面電極。這種方法相對于用于產生無規金屬網格的方法有優勢，因為這些方法可通過自組裝制備環繞和/或穿過所述孔的特別優選的網絡圖案。具體來說，可在一步中自組裝環繞和/或穿過所述孔的網絡圖案以及遠離所述孔的網絡圖案。乳液或泡沫滲入孔中，從而在孔中形成導電材料，作為其中限定了孔的表面上的網絡圖案的延伸部分。無規網格導體只有標稱的各向同性面電阻，但更加優化的、非均勻網格圖案可用于在電流濃縮點(如孔或通孔)處為這種導電網格產生定向性(各向異性)。可通過乳液和基片之間的直接相互作用來形成(如自組裝)優選的圖案(如導電網絡)。所述基片、涂層材料和方法可具有下述特征。基片-可使用多種未圖案化的基片。如果目標是制備具有透明導電涂層的制品，基片優選地對可見光區(400-800nm)的光是基本上透明的。合適的基片的示例包括玻璃、聚合物材料(如聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯或聚碳酸酯)、陶瓷(例如，透明的金屬氧化物)和半導體材料(如硅或鍺)。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制品，其包括：基片，所述基片包括第一表面、第二表面、從所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿過所述基片厚度延伸的一個或更多個孔；在所述一個或更多個孔中的導電材料；以及在所述第一表面上的自組裝導電網絡，所述自組裝導電網絡包括導電材料，且與在所述一個或更多個孔中的導電材料有電連接。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.10.29 US 61/553,1921.一種制品，其包括: 基片，所述基片包括第一表面、第二表面、從所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿過所述基片厚度延伸的一個或更多個孔； 在所述一個或更多個孔中的導電材料；以及 在所述第一表面上的自組裝導電網絡，所述自組裝導電網絡包括導電材料，且與在所述一個或更多個孔中的導電材料有電連接。2.如權利要求1所述的制品，其特征在于，所述自組裝導電網絡延伸進入所述一個或更多個孔，且在所述一個或更多個孔中的導電材料是所述自組裝導電網絡的延伸部分。3.如權利要求2所述的制品，其特征在于，所述自組裝導電網絡穿過所述一個或更多個孔延伸，并到達第二表面上。4.如權利要求1所述的制品，其特征在于，在所述一個或更多個孔中的導電材料與所述自組裝導電網絡有電連接，從而把電流從所述第一表面導向所述第二表面。5.如權利要求1所述的制品，其特征在于，所述自組裝導電網絡具有遠離所述一個或更多個孔的第一各向異性，以及靠近所述一個或更多個孔的第二各向異性，且所述第二各向異性高于所述第一各向異性。6.如權利要求5所述的制品，其特征在于，所述自組裝導電網絡在遠離所述一個或更多個孔處是各向同性的。7.如權利要求5所述的制品，其特征在于，所述自組裝導電網絡包括金屬跡線和在該跡線之間的網孔，且靠近所述一個或更多個孔的金屬跡線以徑向圖案的方式延伸到并進入所述一個或更多個孔。8.如權利要求1所述的制品，其特征在于，所述自組裝導電網絡由金屬納米顆粒形成。9.如權利要求8所述的制品，其特征在于，所述金屬納米顆粒包含銀納米顆粒。10.如權利要求1所述的制品，其特征在于，所述基片包括半導體、聚合物膜或者玻璃。11.如權利要求1所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E·L·格蘭士特姆，A·賈巴，L·曼戈利尼，
申請(專利權)人：西瑪耐諾技術以色列有限公司，
類型：發明
國別省市：以色列;IL