包含鉛-碲-硼-氧化物的厚膜漿料以及它們在制造半導體裝置中的用途制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了用于印刷具有一個或多個絕緣層的太陽能電池裝置的前側面的厚膜漿料。所述厚膜漿料包含導電金屬和分散在有機介質中的鉛-碲-硼-氧化物。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術提供了用于印刷具有一個或多個絕緣層的太陽能電池裝置的前側面的厚膜漿料。厚膜漿料包含導電金屬或其衍生物，以及分散在有機介質中的鉛-碲-硼-氧化物。
技術介紹
常規的具有P型基底的太陽能電池結構具有通常在電池的前側面(光照面)上的負極和在背側面上的正極。在半導體主體的p-n結上入射的適當波長的輻射充當產生電子-空穴對載荷子的外部能源。這些電子-空穴對載荷子在由p-n半導體結產生的電場中遷移，并且通過施加到半導體表面的傳導性網格或金屬觸點收集。產生的電流流向外部電 路。傳導性漿料(也稱為油墨)通常用于形成傳導性網格或金屬觸點。傳導性漿料通常包含玻璃料、傳導性物質(例如，銀顆粒)和有機介質。為了形成金屬觸點，將傳導性漿料以網格線或其它圖案的形式印刷到基底上并且然后焙燒，在此期間在網格線與半導體基底之間形成電接觸。然而，結晶硅PV電池通常涂覆有減反射涂層例如氮化硅、氧化鈦或氧化硅，以促進光照吸附，由此增加電池的效率。此類減反射涂層還充當絕緣體，這削弱從基底到金屬觸點的電子流動。為了克服此問題，傳導性漿料應當在焙燒過程中穿透減反射涂層以形成與半導體基底具有電接觸的金屬觸點。也希望形成金屬觸點與基底之間的強效粘結(即，粘附性)以及可焊性。穿透減反射涂層并在焙燒時形成與基底的強效粘結的能力高度地取決于傳導性漿料的組成和焙燒條件。效率(衡量PV電池性能的關鍵)也受到在焙燒的傳導性漿料與基底之間制得的電接觸質量的影響。為了提供具有良好效率的用于制造PV電池的經濟型方法，需要能夠在低溫下焙燒而穿透減反射涂層并提供與半導體基底之間的良好電接觸的厚膜漿料組合物。專利技術概沭本專利技術的一個方面為厚膜漿料組合物，包含a)基于組合物中的總固體計，85至99. 5重量％的導電金屬或其衍生物；b)基于固體計O. 5至15重量％的鉛-碲-硼-氧化物；和c)有機介質。本專利技術的又一個方面為厚膜漿料組合物，包含a)基于組合物中的總固體計，84. 5至99重量％的導電金屬或其衍生物；b)基于固體計O. 5至15重量％的鉛-締-硼-氧化物；c)基于固體計O. 5至15重量％的鉛-締-鋰-鈦-氧化物；和d)有機介質。本專利技術的另一個方面為方法，包括(a)提供半導體基底，其包括沉積到該半導體基底的至少一個表面上的一個或多個絕緣膜；(b)將厚膜漿料組合物施加到一個或多個絕緣膜上以形成層狀結構，其中厚膜漿料組合物包含i)基于組合物中的總固體計，85至99. 5重量％的導電金屬或其衍生物；ii)基于固體計O. 5至15重量％的鉛-締-硼-氧化物；和iii)有機介質；以及(C)焙燒半導體基底、一個或多個絕緣膜以及厚膜漿料，從而形成與一個或多個絕 緣層接觸并與半導體基底電接觸的電極。本專利技術的另一個方面為方法，包括(a)提供半導體基底，其包括沉積到所述半導體基底的至少一個表面上的一個或多個絕緣膜；(b)將厚膜漿料組合物施加到一個或多個絕緣膜上以形成層狀結構，其中厚膜漿料組合物包含i)基于組合物中的總固體計，84. 5至99重量％的導電金屬或其衍生物；ii)基于固體計O. 5至15重量％的鉛-締-硼-氧化物；iii)基于固體計O. 5至15重量％的鉛-締-鋰-鈦-氧化物；和iv)有機介質；以及(c)焙燒半導體基底、一個或多個絕緣膜以及厚膜漿料，從而形成與一個或多個絕緣層接觸并與半導體基底電接觸的電極。本專利技術的另一個方面為制品，包括a)半導體基底；b)半導體基底上的一個或多個絕緣層；和c)與一個或多個絕緣層接觸并與半導體基底電接觸的電極，所述電極包含導電金屬和鉛-締-硼-氧化物。附圖簡述圖I為示出制造半導體裝置的工藝流程圖。圖I中所示的附圖標號說明如下。10 :p-型硅基板20 n-型擴散層30 :絕緣膜40 :p+層(背表面場，BSF)60 :沉積在背側面上的鋁漿61 :鋁背面電極(通過焙燒背側面鋁漿而獲得)70 :沉積在背側面上的銀或銀/鋁漿71 :銀或銀/鋁背面電極(通過焙燒背側面銀漿而獲得)500 :沉積在前側面上的厚膜漿料501 :正面電極(通過焙燒厚膜漿料形成)專利技術詳述太陽能光伏系統被視為是環保的，因為它們降低了對化石燃料的需求。本專利技術提供了可用于制造具有改善的電性能的光伏裝置的組合物。所述厚膜漿料組合物包含a)基于組合物中的總固體計，85至99. 5重量％的導電金屬或其衍生物；b)基于固體計O. 5至15重量％的鉛-締-硼-氧化物；和c)有機介質。所述厚膜漿料組合物可進一步包含基于固體計O. 5至15重量％的鉛-締-鋰-鈦-氧化物。如本文所定義，并未將有機介質視為厚膜漿料組合物中的固體的一部分。 導電金屬導電金屬選自銀、銅以及鈀。導電金屬可為薄片形式、球形形式、顆粒狀形式、結晶形式、粉末或其它不規則形式以及它們的混合物。導電金屬可在膠態懸浮液中提供。當金屬為銀時，其形式可為銀金屬、銀衍生物或它們的混合物。示例性衍生物包含例如，銀合金、氧化銀(Ag2O)、銀鹽例如AgCl、AgN03、AgOOCCH3 (乙酸銀)、AgOOCF3 (三氟乙酸銀)、正磷酸銀(Ag3PO4)15也可使用與其它厚膜漿料組分相容的其它形式的銀。在一個實施方案中，導電金屬或其衍生物為該厚膜漿料組合物的固體組分的約85至約99. 5重量％。在另一個實施方案中，導電金屬或其衍生物為該厚膜漿料組合物的固體組分的約90至約95重量％。在一個實施方案中，厚膜漿料組合物的固體部分包含約85至約99. 5重量％的球形銀顆粒。在一個實施方案中，厚膜漿料組合物的固體部分包含約85至約90重量％的銀顆粒以及約I至約9. 5重量％的銀薄片。在一個實施方案中，厚膜漿料組合物包含導電的涂覆銀顆粒。合適的涂層包含磷酸鹽和表面活性劑。合適的表面活性劑包含聚氧乙烯、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蘧酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽、以及它們的混合物。鹽抗衡離子可為銨、鈉、鉀、以及它們的混合物。銀的粒度不受任何特定限制。在一個實施方案中，平均粒度為O. 5-10微米；在另一個實施方案中，平均粒度為1-5微米。如本文所用，“粒度”或“D50”旨在表示“平均粒度”；“平均粒度”表示50%的體積分布粒度。體積分布粒度可以通過使用Microtrac粒度分析儀的激光衍射和分散方法來測定。鉛-碲-硼-氧化物組合物本專利技術的一個方面涉及鉛-碲-硼-氧化物(Pb-Te-B-O)組合物。在一個實施方案中，這些組合物可為玻璃組合物。在另一個實施方案中，這些組合物可為結晶的、部分結晶的、非晶態的、部分非晶態的或它們的組合。在一個實施方案中，Pb-Te-B-O組合物可包含多于一種的玻璃組合物。在一個實施方案中，Pb-Te-B-O組合物可包含玻璃組合物和附加的組合物，例如結晶組合物。在本文將使用術語“玻璃”或“玻璃組合物”來表示上述非晶態材料和結晶材料的任何組合。在一個實施方案中，本文所述的玻璃組合物包含鉛-碲-硼-氧化物。玻璃組合物還可包含附加組分，例如硅、銀、錫、鉍、鋁、鈦、銅、鋰、鈰、鋯、鈉、釩、鋅、氟等。鉛-碲-硼-氧化物(Pb-Te-B-O)可通過使用本領域普通技術人員所理解的技術將PbO、TeO2和B2O3 (或者在加熱時會分解為所需氧化物的其它材料)混合來制備。此類制備本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.05.04 US 61/331,006;2011.02.07 US 61/440,117;1.厚膜漿料組合物，包含 a)基于所述組合物中的總固體計，85至99.5重量％的導電金屬或其衍生物； b)基于固體計O.5至15重量％的鉛-締-硼-氧化物；和 c)有機介質。2.根據權利要求I所述的厚膜漿料，其中所述導電金屬包括銀。3.根據權利要求I所述的厚膜漿料，其中所述鉛-碲-硼-氧化物中的鉛與碲的摩爾比介于5/95和95/5之間。4.根據權利要求I所述的厚膜漿料，其中所述鉛-碲-硼-氧化物包含25-75 重量 % 的 PbO,10-70 重量 ％ 的 TeO2、 O. 1-15重量％的民03、以及 0-20. O 重量 % 的選自下列的組分PbF2、SiO2, Bi2O3' BiF3' LiO2' SnO2, AgO2, Zn。、V2O5> A1203、Na2O> TiO2> CuO> ZrO2 和 CeO205.根據權利要求4所述的厚膜漿料，其中所述鉛-碲-硼-氧化物還包含0.1-5重量％的1102。6.根據權利要求5所述的厚膜漿料，其中所述有機介質還包括選自溶劑、穩定劑、表面活性劑和增稠劑的一種或多種添加劑。7.根據權利要求I所述的厚膜漿料，其中所述導電金屬為所述固體的90-95重量％。8.根據權利要求I所述的厚膜漿料，其中所述鉛-碲-硼-氧化物為至少部分結晶的。9.根據權利要求4所述的厚膜漿料，還包含選自下列的添加劑PbF2、SiO2,Na2O, K2O,Rb2Oλ Cs20、A1203、MgOλ CaO、SrO、BaO、V2O5Λ ZrO2 Λ MoO3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·F·卡羅爾，K·W·杭，B·J·勞克林，K·R·米克斯卡，C·托拉迪，P·D·韋爾努伊，
申請(專利權)人：E·I·內穆爾杜邦公司，
類型：
國別省市：