本申請(qǐng)屬于氧化物結(jié)晶領(lǐng)域,具體地說,涉及一種新穎的氧化物結(jié)晶、氧化物結(jié)晶的制備方法、包含氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料以及包含基板及應(yīng)用于前述基板的導(dǎo)電涂料的物件。
背景技術(shù):
用于太陽能電池的導(dǎo)電涂料通常包含導(dǎo)電金屬或其衍生物(例如銀粒子、玻璃粉末(例如含有氧化鉛的玻璃)以及有機(jī)載體。通常用于導(dǎo)電涂料的玻璃粉末為非晶質(zhì)。
玻璃粉末在導(dǎo)電涂料中作為無機(jī)黏結(jié)相,若玻璃粉末的含量過少,則燒制后所形成的電極結(jié)構(gòu)不夠致密,物理特性將降低,以致無法提供適當(dāng)?shù)睦?,使太陽能電池的可靠度與耐用性降低。另一方面,若玻璃粉末的含量過高,則導(dǎo)電金屬含量即相對(duì)降低,過多的玻璃粉末將阻礙導(dǎo)電涂料的燒制,使電極無法形成適當(dāng)?shù)臍W姆接觸,或者過度腐蝕并侵入太陽能電池的基板,造成太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率與電氣特性降低。
受限于玻璃粉末為非晶質(zhì)的特性,需要一種可在導(dǎo)電涂料中單獨(dú)或與玻璃粉末并用,以單獨(dú)作為無機(jī)黏結(jié)相或輔助玻璃粉末以并用而作為無機(jī)黏結(jié)相的材料,提供不同于非晶質(zhì)材料特性的導(dǎo)電涂料組分。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問題是提供了一種新穎的氧化物結(jié)晶、氧化物結(jié)晶的制備方法、包含氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料以及包含基板及應(yīng)用于前述基板的導(dǎo)電涂料的物件。
在難以預(yù)期中發(fā)現(xiàn)了氧化物結(jié)晶,特別是鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶,其適合作為導(dǎo)電涂料,并且相較于包含由含有傳統(tǒng)玻璃粉末的導(dǎo)電涂料所制成的電極的太陽能電池,含有該氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料做成的電極的太陽能電池有優(yōu)秀的太陽能轉(zhuǎn)換效率并擁有相當(dāng)好的吸附力,而使得導(dǎo)電涂料可相當(dāng)?shù)母街谔柲茈姵鼗迳稀?/p>
據(jù)此,本申請(qǐng)第一方面是提供一種新穎的氧化物結(jié)晶,特別是鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。本申請(qǐng)第二方面是提供一種氧化物結(jié)晶的制備方法,特別是鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。本申請(qǐng)第三方面是提供一種包含氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料,特別是包含鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。本申請(qǐng)第四方面則是提供一種物件,包含基板及應(yīng)用于前述基板的導(dǎo)電涂料的物件。物件特別指太陽能電池。
為了解決上述技術(shù)問題,本申請(qǐng)披露了一種鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶,由化學(xué)式biapbbtecod所表示,其特征在于,其中化學(xué)當(dāng)量為a=0-32,b=0-6,c=1-4,d=0.6-50。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述化學(xué)當(dāng)量為a=0、b=1-3、c=1-3且d=3-8。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述化學(xué)當(dāng)量為a=1-4、b=0、c=1-3且d=0.6-11。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述化學(xué)當(dāng)量為a=6、b=1、c=1且d=12。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的晶形至少為下列晶體型態(tài)之一:立方晶體(c)、四方晶體(t)、單斜晶體(m)或斜方晶體(o)。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶,包含下列一或至少一的結(jié)晶:pb2teo5(m)、pb2te3o8(o)、pbteo3(t)、pbteo3(m)、pb3teo6(m)、pb5teo7、pb4te1.5o7(o)、pb3teo5、pb2teo4(m)、pb2te3o8(o)、pb2te3o7(c)、pb3teo5(c)、pbteo3(c)、pbteo4(t)、pbte3o7(c)、pbteo3(o)、pbbi6teo12、(bi2te4o11)0.6(c)、bi2te2o7(o)、bi2te2o8(m)、bi2te4o11(m)、bi2teo5(o)、bi2teo6(o)、bi2te4o11(c)、bi6te2o13(o)、bite3o7.5(c)、bi2te2o7、bi6te2o15(o)、bi32teo50(t)、bi4teo8(c)、bi16te5o34(t)。
本申請(qǐng)披露了一種鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的制備方法,包含以下步驟:(i)預(yù)備一pbo-teo2-bi2o3為基底的玻璃以及(ii)將所述玻璃加溫至結(jié)晶溫度并維持約3至約24小時(shí)。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述pbo-teo2-bi2o3基底的玻璃是粉末型態(tài)。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述結(jié)晶溫度為約320℃至約400℃。
本申請(qǐng)披露了一種導(dǎo)電涂料,其特征在于,根據(jù)固體重量,約85%至99.5%重量百分比的導(dǎo)電金屬或其衍生物;(a)約0.5%至15%重量百分比根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶;以及(b)有機(jī)載體。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述導(dǎo)電金屬或其衍生物實(shí)質(zhì)上包含銀作為主要成分。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述導(dǎo)電涂料更包含(d)bi2o3-sio2為基底的玻璃粉末;且在所述導(dǎo)電涂料中所述鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和所述bi2o3-sio2為基底的玻璃粉末的重量比例約為2.5:1至8:1。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶更包含一個(gè)或多個(gè)由以下組所組成的群組的元素:硅(si)、硼(b)、磷(p)、鋇(ba)、鈉(na)、鎂(mg)、鋅(zn)、鈣(ca)、鍶(sr)、鎢(w)、鋁(al)、鋰(li)、鉀(k)、鋯(zr)、釩(v)、銫(se)、鐵(fe)、銦(in)、鉬(mo)、錳(mn)、錫(sn)、鎳(ni)、銻(sb)、銀(ag)、鉺(er)、鍺(ge)、鈦(ti)、鎵(ga)、鈰(ce)、鈮(nb)、釤(sm)和鑭(la)或其氧化物。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述bi2o3-sio2為基底的玻璃粉末更包含一個(gè)或多個(gè)由以下組所組成的群組的元素:硅(si)、硼(b)、磷(p)、鋇(ba)、鈉(na)、鎂(mg)、鋅(zn)、鈣(ca)、碲(te)、鍶(sr)、鎢(w)、鋁(al)、鋰(li)、鉀(k)、鋯(zr)、鉛(pb)、釩(v)、銫(se)、鐵(fe)、銦(in)、錳(mn)、錫(sn)、鎳(ni)、銻(sb)、銀(ag)、鉬(mo)、鉺(er)、鍺(ge)、鈦(ti)、鎵(ga)、鈰(ce)、鈮(nb)、釤(sm)和鑭(la)或其氧化物,其占所述bi2o3-sio2為基底的玻璃粉末約0.1%至30%莫爾分率。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述導(dǎo)電涂料更包含(e)teo2-bi2o3為基底的玻璃粉末;且在所述導(dǎo)電涂料中所述鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和所述teo2-bi2o3為基底的玻璃粉末的重量比例約為2.5:1至8:1。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述teo2-bi2o3為基底的玻璃粉末更包含一個(gè)或多個(gè)由以下組所組成的群組的元素:硅(si)、硼(b)、磷(p)、鋇(ba)、鈉(na)、鎂(mg)、鋅(zn)、鈣(ca)、碲(te)、鍶(sr)、鎢(w)、鋁(al)、鋰(li)、鉀(k)、鋯(zr)、鉛(pb)、釩(v)、銫(se)、鐵(fe)、銦(in)、錳(mn)、錫(sn)、鎳(ni)、銻(sb)、銀(ag)、鉬(mo)、鉺(er)、鍺(ge)、鈦(ti)、鎵(ga)、鈰(ce)、鈮(nb)、釤(sm)和鑭(la)或其氧化物,其占所述teo2-bi2o3為基底的玻璃粉末約0.1%至30%莫爾分率。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,導(dǎo)電涂料更包含(f)sio2-teo2-pbo為基底的玻璃粉末;且在所述導(dǎo)電涂料中所述鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和所述sio2-teo2-pbo為基底的玻璃粉末的重量比例約為2.5:1至8:1。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述sio2-teo2-pbo為基底的玻璃粉末更包含一個(gè)或多個(gè)由以下組所組成的群組的元素:硅(si)、硼(b)、磷(p)、鋇(ba)、鈉(na)、鎂(mg)、鋅(zn)、鈣(ca)、碲(te)、鍶(sr)、鎢(w)、鋁(al)、鋰(li)、鉀(k)、鋯(zr)、鉛(pb)、釩(v)、銫(se)、鐵(fe)、銦(in)、錳(mn)、錫(sn)、鎳(ni)、銻(sb)、銀(ag)、鉬(mo)、鉺(er)、鍺(ge)、鈦(ti)、鎵(ga)、鈰(ce)、鈮(nb)、釤(sm)和鑭(la)或其氧化物,其占所述sio2-teo2-pbo為基底的玻璃粉末約0.1%至30%莫爾分率。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,導(dǎo)電涂料更包含(g)teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底的玻璃粉末;且在所述導(dǎo)電涂料中所述鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和所述teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底的玻璃粉末的重量比例約為2.5:1至8:1。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底的玻璃粉末更包含一個(gè)或多個(gè)由以下組所組成的群組的元素:硅(si)、硼(b)、磷(p)、鋇(ba)、鈉(na)、鎂(mg)、鋅(zn)、鈣(ca)、碲(te)、鍶(sr)、鎢(w)、鋁(al)、鋰(li)、鉀(k)、鋯(zr)、鉛(pb)、釩(v)、銫(se)、鐵(fe)、銦(in)、錳(mn)、錫(sn)、鎳(ni)、銻(sb)、銀(ag)、鉬(mo)、鉺(er)、鍺(ge)、鈦(ti)、鎵(ga)、鈰(ce)、鈮(nb)、釤(sm)和鑭(la)或其氧化物,其占所述teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底的玻璃粉末約0.1%至30%莫爾分率。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,導(dǎo)電涂料更包含(h)bi2o3-sio2-wo3為基底的玻璃粉末;且在所述導(dǎo)電涂料中所述鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和所述bi2o3-sio2-wo3為基底的玻璃粉末的重量比例約為2.5:1至8:1。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,其中所述bi2o3-sio2-wo3為基底的玻璃粉末更包含一個(gè)或多個(gè)由以下組所組成的群組的元素:硅(si)、硼(b)、磷(p)、鋇(ba)、鈉(na)、鎂(mg)、鋅(zn)、鈣(ca)、碲(te)、鍶(sr)、鎢(w)、鋁(al)、鋰(li)、鉀(k)、鋯(zr)、鉛(pb)、釩(v)、銫(se)、鐵(fe)、銦(in)、錳(mn)、錫(sn)、鎳(ni)、銻(sb)、銀(ag)、鉬(mo)、鉺(er)、鍺(ge)、鈦(ti)、鎵(ga)、鈰(ce)、鈮(nb)、釤(sm)和鑭(la)或其氧化物,其占所述bi2o3-sio2-wo3為基底的玻璃粉末約0.1%至30%莫爾分率。
本申請(qǐng)披露了一種物件,其特征在于,包含一半導(dǎo)體基板以及應(yīng)用于所述半導(dǎo)體基板的根據(jù)權(quán)利要求10所述的導(dǎo)電涂料。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,物件更包含一個(gè)或多個(gè)抗反射涂層,應(yīng)用于所述半導(dǎo)體基板;且其中所述導(dǎo)電涂料接觸所述抗反射涂層并且和所述半導(dǎo)體基板電性接觸。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述物件為半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式,所述半導(dǎo)體裝置為太陽能電池。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本申請(qǐng)可以獲得包括以下技術(shù)效果:
1)本申請(qǐng)中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶與相對(duì)應(yīng)的鉛-碲-鉍-氧化物非晶質(zhì)玻璃粉相比較,可以具有相同的組分,但亦具有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu),因此具有不同的材料特性,燒制受熱的物理特性不同,作為導(dǎo)電涂料組分而燒制后所形成的電極的電氣特性亦不同。
2)在導(dǎo)電涂料燒制過程中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶受熱而轉(zhuǎn)為液體狀,可單獨(dú)或與軟化的玻璃粉末一并作用,提供適當(dāng)?shù)母g并且穿透太陽能電池正面的抗反射層,使導(dǎo)電金屬與基板間形成良好的歐姆接觸,以使燒制后的導(dǎo)電涂料形成具有適當(dāng)物理特性與優(yōu)秀導(dǎo)電性的太陽能電池電極。
當(dāng)然,實(shí)施本申請(qǐng)的任一產(chǎn)品必不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解,構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分,本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng),并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是本申請(qǐng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)例的pbo-teo2-bi2o3為基底的玻璃的dsc分析結(jié)果;
圖2是本申請(qǐng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)例的鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的x光繞射分析結(jié)果。
具體實(shí)施方式
以下將配合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請(qǐng)的實(shí)施方式,藉此對(duì)本申請(qǐng)如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
本申請(qǐng)中鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶可由化學(xué)式biapbbtecod所表示,其中化學(xué)當(dāng)量為a=0-32,b=0-6,c=1-4,d=0.6-50。而其結(jié)晶型態(tài)可為:立方晶體(c)、四方晶體(t)、單斜晶體(m)或斜方晶體(o),例如:pb2teo5(m)、b2te3o8(o)、pbteo3(t)、pbteo3(m)、pb3teo6(m)、pb5teo7、pb4te1.5o7(o)、pb3teo5、pb2teo4(m)、pb2te3o8(o)、pb2te3o7(c)、pb3teo5(c)、pbteo3(c)、pbteo4(t)、pbte3o7(c)、pbteo3(o)、pbbi6teo12、(bi2te4o11)0.6(c)、bi2te2o7(o)、bi2te2o8(m)、bi2te4o11(m)、bi2teo5(o)、bi2teo6(o)、bi2te4o11(c)、bi6te2o13(o)、bite3o7.5(c)、bi2te2o7、bi6te2o15(o)、bi32teo50(t)、bi4teo8(c)、bi16te5o34(t)等。在這些氧化物結(jié)晶中,較佳為pbteo3(t)、pbteo3(m)、pbteo3(c)、pb2te3o7(c)、pbte3o7(c)、pbbi6teo12、(bi2te4o11)0.6(c)、bi2teo5(o)、bi2te2o7(o)和bite3o7.5(c)。在一實(shí)施例中,biapbbtecod結(jié)晶多數(shù)呈現(xiàn)pbbtecod結(jié)晶的結(jié)晶態(tài),其中b=1-3、c=1-3、d=3-8。另一實(shí)施例中,于biatecod結(jié)晶多數(shù)存在于biatecod結(jié)晶的結(jié)晶態(tài),其中a=1-4、c=1-3、d=0.6-11。又一實(shí)施例中,biapbbtecod結(jié)晶多數(shù)呈現(xiàn)pbtebi6o12結(jié)晶的結(jié)晶態(tài)。
鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶為一粉狀物,其粉末形狀至少是下列其一:球狀、片狀、粒狀、板狀、樹枝狀和/或球體狀。
在一實(shí)施例中,本申請(qǐng)的鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶在d50的分布下,平均顆粒大小為0.1至15微米。
本申請(qǐng)的鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶,可進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)由以下組所組成的群組的元素:硅(si)、硼(b)、磷(p)、鋇(ba)、鈉(na)、鎂(mg)、鋅(zn)、鈣(ca)、鍶(sr)、鎢(w)、鋁(al)、鋰(li)、鉀(k)、鋯(zr)、釩(v)、銫(se)、鐵(fe)、銦(in)、鉬(mo)、錳(mn)、錫(sn)、鎳(ni)、銻(sb)、銀(ag)、鉺(er)、鍺(ge)、鈦(ti)、鎵(ga)、鈰(ce)、鈮(nb)、釤(sm)和鑭(la)或其氧化物。
在一實(shí)施例中,本申請(qǐng)之鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶較佳的由pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃所制備。pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃可定義在包含約5%至70%莫爾分率之氧化碲、約10%至60%莫爾分率之氧化鉛以及約0.1%至30%莫爾分率之氧化鉍。較佳的,pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃可定義在包含約5%至70%莫爾分率之teo2,約10%至60%莫爾分率之pbo以及約0.1%至30%莫爾分率之bi2o3。pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃可進(jìn)一步包含前述一或多種元素或其氧化物,含量約0.1%至20%莫爾分率。
本申請(qǐng)之另一方面即是提供氧化物結(jié)晶之制備方法,特別是鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶之制備。在一實(shí)施例中,本申請(qǐng)?zhí)峁┿U-碲-鉍-氧化物結(jié)晶制備方法包含下列步驟:(i)提供pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃,(ii)將該玻璃置于其結(jié)晶溫度下約3至24小時(shí)。在(i)步驟中pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃會(huì)以粉狀、塊材、粉末等形式呈現(xiàn),但較佳為以玻璃粉狀形式呈現(xiàn)。在(i)步驟中該玻璃置于其結(jié)晶溫度還可以是6、8、9、12、15、18、21小時(shí)。根據(jù)本申請(qǐng),用以對(duì)pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃在(ii)步驟進(jìn)行熱處理的結(jié)晶溫度須高于其tg玻璃轉(zhuǎn)換溫度(glasstransitiontemperature)。在一實(shí)施例中,(ii)步驟中對(duì)于pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃的熱處理,是將其加熱至結(jié)晶溫度約攝氏320至400度左右。在另一實(shí)施例中,(ii)步驟中對(duì)于pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃的熱處理,是將其加熱至結(jié)晶溫度約攝氏320度。又另一實(shí)施例中,(ii)步驟中對(duì)于pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃的熱處理,是將其加熱至結(jié)晶溫度約攝氏400。又另一實(shí)施例中,(ii)步驟中對(duì)于pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃的熱處理,將其加熱至結(jié)晶溫度可以是攝氏330度、攝氏350度、攝氏360度、攝氏370度、攝氏380度、攝氏390度。
在本申請(qǐng)另一實(shí)施例中,提供透過固態(tài)反應(yīng)鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶之制備方法,包含將各氧化物,例如pbo、pb3o4,、teo2、bi2o3等以化學(xué)當(dāng)量比例作為原料于攝氏200至900度反應(yīng)約0.5到12小時(shí)。較佳的,固態(tài)反應(yīng)在攝氏400度進(jìn)行。額外的氧化物如li2o、li2co3等可被加入?yún)⑴c固態(tài)反應(yīng),端視所要生產(chǎn)的氧化物結(jié)晶。在一實(shí)施例中,pbteo3結(jié)晶是由pbo和teo2以1:1的莫爾比率在攝氏400度下反應(yīng)約0.5至12小時(shí)。journalofmaterialsscience23(1988)1871-1876整篇納入?yún)⒄铡?/p>
在另一實(shí)施例中,本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N氧化物結(jié)晶制備方法,是由控制處于高溫之流體材料在結(jié)晶過程的冷卻速率。較佳的,該流體材料選自于加熱至高溫的一或多個(gè)非晶質(zhì)材料。詳細(xì)而言,本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的制備方法,包含在制造pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃的過程中控制高溫流體材料的冷卻速率,使流體材料在其慢的冷卻速率結(jié)晶化。arunk.varshneya,fundamentalsofinorganicglasses,chapter2(pages13-17)整篇納入?yún)⒄?。本方法制備之氧化物結(jié)晶可能同時(shí)包含玻璃態(tài)和結(jié)晶態(tài)。
本申請(qǐng)之另一方面提供了一導(dǎo)電涂料,包含(a)導(dǎo)電金屬或其衍生物,(b)氧化物結(jié)晶,特別是鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶,以及(c)有機(jī)載體。
本申請(qǐng)未將導(dǎo)電金屬限制于任一種特殊的金屬,只要該金屬對(duì)于本申請(qǐng)整體之技術(shù)表現(xiàn)沒有不好的影響即可。導(dǎo)電金屬可以是單一從以下所組成的群組之元素所選擇:銀、鋁、銅,也可是合金或多種金屬的混合,例如金、鉑、鈀、鎳等。從導(dǎo)電度的角度來看,純銀會(huì)是較好的選擇。
在使用銀作為導(dǎo)電金屬的情形中,它可以是銀金屬、其衍生物及/或兩者的混合。銀金屬衍生物包含氧化銀(ag2o)、銀的金屬鹽(agcl)、硝酸銀(agno3)、醋酸銀(agoocch3)、三氟醋酸銀(agooccf3)、磷酸銀(ag3po4)、有銀層鍍?cè)诒砻娴腻冦y復(fù)合材料,或以銀為基底的合金等等。
導(dǎo)電金屬可以是粉末的形式(粉末可以是球狀、片狀、不規(guī)則形狀和/或以上的混合)或膠粒懸浮等等。導(dǎo)電金屬的平均顆粒大小并不受到任何特別的限制,但較佳為0.1至10微米的大小。亦可使用擁有不同平均顆粒大小、不同顆粒大小分布或不同形狀的導(dǎo)電金屬之混合。
在本申請(qǐng)一較佳實(shí)施例中,導(dǎo)電金屬或其衍生物包含根據(jù)導(dǎo)電涂料固體重量,約85%至99.5%重量百分比之導(dǎo)電金屬或其衍生物。
除了氧化物結(jié)晶外,特別是鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶作為成分(b),可以選擇性地加入(d)bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末。在導(dǎo)電涂料中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末的重量比例較佳為約2.5:1至約8:1,更佳為約8:1。又另一實(shí)施例中,在導(dǎo)電涂料中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末的重量比例還可以是3:1、4:1、5:1、6:1或7:1。以bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末包含約0.1%至60%莫爾分率的鉍氧化物以及約10%至60%莫爾分率的硅氧化物。較佳的,以bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末包含約0.1%至60%莫爾分率的bi2o3以及約10%至60%莫爾分率的sio2。較佳的,bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末可進(jìn)一步選擇性地包含一個(gè)或多個(gè)由以下組所組成的群組的元素:硅(si)、硼(b)、磷(p)、鋇(ba)、鈉(na)、鎂(mg)、鋅(zn)、鈣(ca)、碲(te)、鍶(sr)、鎢(w)、鋁(al)、鋰(li)、鉀(k)、鋯(zr)、鉛(pb)、釩(v)、銫(se)、鐵(fe)、銦(in)、錳(mn)、錫(sn)、鎳(ni)、銻(sb)、銀(ag)、鉬(mo)、鉺(er)、鍺(ge)、鈦(ti)、鎵(ga)、鈰(ce)、鈮(nb)、釤(sm)和鑭(la)或其氧化物,其占bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末約0.1%至約30%莫爾分率。玻璃粉末在d50的分布下,平均顆粒大小約0.1至10微米。
在導(dǎo)電涂料的(b)成分中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶可以和成分(e)teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末共同制備導(dǎo)電涂料。鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末的重量比例較佳為約2.5:1至8:1,更佳為約8:1。又另一實(shí)施例中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末的重量比例還可以是3:1、4:1、5:1、6:1或7:1。
在導(dǎo)電涂料的(b)成分中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶可以和成分(f)sio2-teo2-pbo為基底之玻璃粉末共同制備導(dǎo)電涂料。鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和sio2-teo2-pbo為基底之玻璃粉末的重量比例較佳為約2.5:1至8:1,更佳為約8:1。又另一實(shí)施例中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和sio2-teo2-pbo為基底之玻璃粉末的重量比例還可以是3:1、4:1、5:1、6:1或7:1。
在導(dǎo)電涂料的(b)成分中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶可以和成分(g)teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底之玻璃粉末共同制備導(dǎo)電涂料。鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底之玻璃粉末的重量比例較佳為約2.5:1至8:1,更佳為約8:1。又另一實(shí)施例中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底之玻璃粉末的重量比例還可以是3:1、4:1、5:1、6:1或7:1。
在導(dǎo)電涂料的(b)成分中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶可以和成分(h)bi2o3-sio2-wo3為基底之玻璃粉末共同制備導(dǎo)電涂料。鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和bi2o3-sio2-wo3為基底之玻璃粉末的重量比例較佳為約2.5:1至8:1,更佳為約8:1。又另一實(shí)施例中,鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶和bi2o3-sio2-wo3為基底之玻璃粉末的重量比例還可以是3:1、4:1、5:1、6:1或7:1。
在本申請(qǐng)中,無機(jī)部分包含固體(a)導(dǎo)電金屬或其衍生物以及(b)氧化物結(jié)晶,這些無機(jī)成分和(c)有機(jī)載體混合組成導(dǎo)電涂料,其中(c)有機(jī)載體可以是液態(tài)的形式。合適的有機(jī)載體可以使無機(jī)的成分均勻地分布在其內(nèi),并擁有合適的黏性以將無機(jī)成分藉由模版印刷、絲網(wǎng)印刷等技術(shù)運(yùn)送至抗反射涂層表面。導(dǎo)電涂料同時(shí)需擁有好的干燥速率及優(yōu)秀的穿燒性質(zhì)。
有機(jī)載體為沒有特別的限制的一溶劑,并可合適地從一般的溶劑中挑選出來以制作導(dǎo)電涂料。溶劑可為醇(如異丙醇)、酯(如丙酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯)和醚(如二甘醇丁醚)等或其混合。較佳的,選擇具有沸點(diǎn)攝氏120度至300度的溶劑。更佳的,溶劑是二甘醇丁醚。有機(jī)載體可進(jìn)一步包含揮發(fā)性的液體,以促進(jìn)導(dǎo)電涂料在用于半導(dǎo)體基板上后的快速硬化。
在本申請(qǐng)一較佳的實(shí)驗(yàn)例中,有機(jī)載體為包含高分子及溶劑的溶液。因?yàn)橛扇軇┖涂扇芙獾母叻肿铀M成的有機(jī)載體,將包含導(dǎo)電金屬和玻璃粉末的無機(jī)成分部分分散,如此便可以輕易制備具有合適黏性的導(dǎo)電涂料。在將導(dǎo)電涂料涂抹于抗反射涂層之上后,藉由干燥高分子可增加導(dǎo)電涂料的黏著力和原始強(qiáng)度。
高分子的例子包含纖維素(例如乙基纖維素)、硝化纖維素、乙基羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素或其它纖維素衍生物、由低級(jí)醇制作的聚(甲基)丙烯酸酯樹脂、酚醛類樹脂(例如酚醛樹脂)、醇酸樹脂(例如乙二醇單乙酸酯)或類似物或其混合物。較佳為纖維素。最佳為乙基纖維素。
在本申請(qǐng)一較佳實(shí)驗(yàn)例中,包含乙基纖維素的有機(jī)載體溶解于乙二醇丁醚。
在本申請(qǐng)另一較佳實(shí)驗(yàn)例中,有機(jī)載體會(huì)包含一或多個(gè)功能性添加劑。功能性添加劑的例子為黏滯性調(diào)節(jié)劑、分散劑、觸變劑、潤(rùn)濕劑和/或任選的其它常規(guī)添加劑(例如著色劑、防腐劑或氧化劑)等。功能添加劑并無特別限制,只要它們不會(huì)不利影響本申請(qǐng)的技術(shù)效果即可。
在本申請(qǐng)另一實(shí)施例中,有機(jī)載體包括一種或多種功能添加劑,例如黏滯性調(diào)節(jié)劑,分散劑,觸變劑,潤(rùn)濕劑等。
本申請(qǐng)另一方面是提供一種物件,包括半導(dǎo)體基板和施加在半導(dǎo)體基板上的上述導(dǎo)電涂料。在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中,物件是一半導(dǎo)體元件。在本申請(qǐng)的另一實(shí)施例中,半導(dǎo)體元件是一太陽能電池。
本申請(qǐng)的導(dǎo)電涂料首先以網(wǎng)格線或其它圖案印刷在抗反射層涂上,其中印刷步驟可通過常規(guī)方法如絲網(wǎng)印刷或模版印刷等進(jìn)行。然后,通過加熱至約攝氏900度到950度,較佳為約攝氏910度至920度的設(shè)定溫度(峰值燒制溫度),在含氧的環(huán)境下(例如空氣中)進(jìn)行燒制步驟約0.05至約5分鐘,以除去有機(jī)載體并燒制導(dǎo)電金屬,由此導(dǎo)電涂料在燒制后基本上不含任何有機(jī)物質(zhì),并且燒制后的導(dǎo)電涂料會(huì)穿透抗反射涂層,與半導(dǎo)體基板或一至多個(gè)抗反射涂層形成歐姆接觸。此燒制步驟會(huì)在半導(dǎo)體基板和網(wǎng)格線(或其他圖案)之間形成金屬接觸并電性導(dǎo)通,如此便形成前電極。
在本申請(qǐng)一較佳實(shí)施例中,半導(dǎo)體基板包含非晶質(zhì)硅、多晶質(zhì)硅或單晶硅。在本申請(qǐng)另一較佳實(shí)施例中,抗反射涂層包含二氧化硅、二氧化鈦、氮化硅或其它常規(guī)涂層。
上述已概括了本申請(qǐng)的技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)效果。本領(lǐng)域通常技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,在本申請(qǐng)的精神內(nèi),公開的實(shí)施例可以輕易地組合、修改、替換和/或轉(zhuǎn)換用于其它物件、制程或用途。這樣的均等范圍不脫離如所附專利范圍要求中所闡述的本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。
在未對(duì)本申請(qǐng)限制下,本申請(qǐng)透過以下實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行說明。
實(shí)驗(yàn)例
鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的制備
首先,由差示熱量掃描法(differentialscanningcalorimetry,dsc)來檢驗(yàn)pbo-teo2-bio2為基底之玻璃粉末的結(jié)晶溫度。為了測(cè)量結(jié)晶溫度,20毫克的pbo-teo2-bio2為基底之玻璃粉末以每分鐘攝氏20度的加溫速率從室溫加熱至攝氏600度,然后以用氮?dú)猱?dāng)作載運(yùn)氣體來降溫。差示熱量掃描法的分析結(jié)果如第1圖所示。
由差示熱量掃描法的分析結(jié)果,pbo-teo2-bio2為基底之玻璃的玻璃轉(zhuǎn)換溫度約為攝氏266度,且至少有兩個(gè)結(jié)晶相存在,因有兩個(gè)結(jié)晶溫度峰(即約攝氏320度和攝氏400度)存在。
然后,將pbo-teo2-bio2為基底之玻璃粉末在約320℃和約400℃下分別進(jìn)行熱處理3小時(shí)至24小時(shí)。熱處理后,對(duì)玻璃粉末樣品進(jìn)行x光繞射分析。結(jié)果顯示,玻璃粉末實(shí)質(zhì)上經(jīng)歷了完全的結(jié)晶,且實(shí)質(zhì)上沒有非晶態(tài)的物質(zhì)殘存。x光繞射分析結(jié)果如第2圖所示。
包含鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶之導(dǎo)電涂料的制備
將5至25克乙基纖維素溶解在5至75克乙二醇丁基醚中并加入少量黏滯性調(diào)節(jié)劑、分散劑、觸變劑、潤(rùn)濕劑,以制備用于導(dǎo)電涂料的有機(jī)載體。其后,藉由在三輥磨機(jī)(three-rollmill)中混合和分散80至99.5公克的工業(yè)級(jí)銀粉末、0.1至5公克由上述制程所制備的鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶(對(duì)于通過攝氏320度熱處理獲得的鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶,以下稱為c-320,對(duì)于通過攝氏400度熱處理獲得的鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶,稱為c-400)、0.1至5公克bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末(以下稱為g2)以及10至30公克的有機(jī)載體。包含未處理的pbo-teo2-bi2o3玻璃粉末(以下稱為g1)的導(dǎo)電涂料可用類似的方式制備,并作為對(duì)照。
在一實(shí)施例中,0.1至5公克teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末(以下稱為g3)可合并使用于本申請(qǐng),以制備含有鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料。在一實(shí)施例中,g3實(shí)質(zhì)上為無鉛。詳細(xì)而言,g3不包含任何有意添加的鉛成分。更詳細(xì)而言,g3含有小于1000ppm的鉛成分。又另一實(shí)施例中,teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末還可以是0.5公克、1公克、2公克、3公克或4公克。
在一實(shí)施例中,0.1至5公克sio2-teo2-pbo為基底之玻璃粉末(以下稱為g4),可使用于本申請(qǐng),以制備含有鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料。又另一實(shí)施例中,sio2-teo2-pbo為基底之玻璃粉末還可以是0.5公克、1公克、2公克、3公克或4公克。
在一實(shí)施例中,0.1至5公克teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底之玻璃粉末(以下稱為g5),可使用于本申請(qǐng),以制備含有鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料。又另一實(shí)施例中,teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底之玻璃粉末還可以是0.5公克、1公克、2公克、3公克或4公克。
在一實(shí)施例中,0.1至5公克bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末,可進(jìn)一步包含wo3形成bi2o3-sio2-wo3為基底之玻璃粉末(以下稱為g6),此玻璃粉末可使用于本申請(qǐng),以制備含有鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料。在一實(shí)施例中,g6實(shí)質(zhì)上為無鉛。詳細(xì)而言,g3不包含任何有意添加的鉛成分。更詳細(xì)而言,g3含有小于1000ppm的鉛成分。又另一實(shí)施例中,bi2o3-sio2為基底之玻璃粉末還可以是0.5公克、1公克、2公克、3公克或4公克。
在一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含重量百分比55%至80%的teo2,較佳為重量百分比60%至70%之teo2。又另一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含的teo2重量百分比也可以是58%、62%、65%、68%、72%、75%或78%。
在一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含重量百分比5%至25%的bi2o3,較佳為重量百分比10%至20%之bi2o3。又另一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含的bi2o3重量百分比也可以是8%、10%、12%、15%、18%、20%或22%。
在一實(shí)施例中,g3玻璃粉末還包含zno而形成teo2-bi2o3-zno為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至20%之zno,較佳為重量百分比5%至15%之zno。又另一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含的zno重量百分比也可以是0.5%、1%、5%、8%、10%、12%、15%或18%。
在一實(shí)施例中,g3玻璃粉末還包含li2o而形成teo2-bi2o3-li2o為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之li2o,較佳為重量百分比1%至5%之li2o。又另一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含的li2o重量百分比也可以是0.5%、1%、2%、5%、8%或10%。
在一實(shí)施例中,g3玻璃粉末還包含wo3而形成teo2-bi2o3-wo3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之wo3,較佳為重量百分比1%至5%之wo3。又另一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含的wo3重量百分比也可以是0.5%、1%、2%、5%、8%或10%。
在一實(shí)施例中,g3玻璃粉末還包含b2o3而形成teo2-bi2o3-b2o3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至5%之b2o3,較佳為重量百分比0.1%至3%之b2o3。又另一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含的b2o3重量百分比也可以是0.5%、1%、2%、2.5%、3%或4%。
在一實(shí)施例中,g3玻璃粉末還包含al2o3而形成teo2-bi2o3-al2o3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至5%之a(chǎn)l2o3,較佳為重量百分比0.1%至3%之a(chǎn)l2o3。又另一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含的al2o3重量百分比也可以是0.5%、1%、2%、2.5%、3%或4%。
在一實(shí)施例中,g3玻璃粉末還包含mgo而形成teo2-bi2o3-mgo為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至5%之mgo,較佳為重量百分比3%至5%之mgo。又另一實(shí)施例中,g3玻璃粉末包含的mgo重量百分比也可以是0.5%、1%、2%、2.5%、3%或4%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含重量百分比20%至40%之sio2,較佳為重量百分比25%至35%之sio2。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的sio2重量百分比也可以是25%、30%或35%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含重量百分比10%至35%之teo2,較佳為重量百分比15%至30%之teo2。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的teo2重量百分比也可以是15%、20%、25%、30%或35%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含重量百分比10%至35%之pbo,較佳為重量百分比15%至30%之pbo。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的pbo重量百分比也可以是15%、20%、25%或30%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末還包含zno而形成sio2-teo2-pbo-zno為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至20%之zno,較佳為重量百分比5%至15%之zno。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的zno重量百分比也可以是1%、5%、8%、10%、12%、15%或18%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末還包含bi2o3而形成sio2-teo2-pbo-bi2o3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比1%至10%之bi2o3,較佳為重量百分比5%至10%之bi2o3。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的bi2o3重量百分比也可以是3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末還包含sb2o3而形成sio2-teo2-pbo-sb2o3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比1%至10%之sb2o3,較佳為重量百分比5%至10%之sb2o3。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的sb2o3重量百分比也可以是3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末還包含li2o而形成sio2-teo2-pbo-li2o為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之li2o,較佳為重量百分比1%至5%之li2o。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的li2o重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末還包含b2o而形成sio2-teo2-pbo-b2o為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之b2o,較佳為重量百分比5%至10%之b2o。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的b2o重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末還包含na2o而形成sio2-teo2-pbo-na2o為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之na2o,較佳為重量百分比1%至5%之na2o。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的na2o重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末還包含al2o3而形成sio2-teo2-pbo-al2o3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至5%之a(chǎn)l2o3,較佳為重量百分比0.1%至3%之a(chǎn)l2o3。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的al2o3重量百分比也可以是0.5%、1%、3%或5%。
在一實(shí)施例中,g4玻璃粉末還包含wo3而形成sio2-teo2-pbo-wo3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之wo3,較佳為重量百分比1%至5%之wo3。又另一實(shí)施例中,g4玻璃粉末包含的wo3重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含重量百分比30%至60%之teo2,較佳為重量百分比40%至50%之teo2。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的teo2重量百分比也可以是35%、40%、45%、50%或55%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含重量百分比10%至40%之pbo,較佳為重量百分比20%至30%之pbo。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的pbo重量百分比也可以是15%、20%、25%、30%或35%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含重量百分比10%至40%之bi2o3,較佳為重量百分比20%至30%之bi2o3。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的bi2o3重量百分比也可以是15%、20%、25%、30%或35%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含重量百分比0.1%至10%之seo2,較佳為重量百分比1%至5%之seo2。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的seo2重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末還包含li2o而形成teo2-pbo-bi2o3-seo2-li2o為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之li2o,較佳為重量百分比1%至5%之li2o。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的li2o重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末還包含zno而形成teo2-pbo-bi2o3-seo2-zno為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至20%之zno,較佳為重量百分比5%至15%之zno。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的zno重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%、10%、12%或18%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末還包含wo3而形成teo2-pbo-bi2o3-seo2-wo3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之wo3,較佳為重量百分比1%至5%之wo3。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的wo3重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末還包含b2o3而形成teo2-pbo-bi2o3-seo2-b2o3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至5%之b2o3,較佳為重量百分比0.1%至3%之b2o3。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的b2o3重量百分比也可以是0.5%、1%或3%。
在一實(shí)施例中,g5玻璃粉末還包含al2o3而形成teo2-pbo-bi2o3-seo2-al2o3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至5%之a(chǎn)l2o3,較佳為重量百分比0.1%至3%之a(chǎn)l2o3。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的al2o3重量百分比也可以是0.5%、1%或3%。
在一實(shí)施例中,g6玻璃粉末包含重量百分比30%至60%之bi2o3,較佳為重量百分比40%至50%之bi2o3。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的bi2o3重量百分比也可以是35%、40%、45%、50%或55%。
在一實(shí)施例中,g6玻璃粉末包含重量百分比5%至35%之sio2,較佳為重量百分比15%至25%之sio2。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的sio2重量百分比也可以是10%、15%、20%、25%或30%。
在一實(shí)施例中,g6玻璃粉末包含重量百分比5%至30%之wo3,較佳為重量百分比10%至25%之wo3。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的wo3重量百分比也可以是10%、15%、20%、25%或30%。
在一實(shí)施例中,g6玻璃粉末還包含teo2而形成bi2o3-sio2-wo3-teo2為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至20%之teo2,較佳為重量百分比5%至15%之teo2。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的teo2重量百分比也可以是0.5%、1%、5%、10%或15%。
在一實(shí)施例中,g6玻璃粉末還包含zno而形成bi2o3-sio2-wo3-zno為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至20%之zno,較佳為重量百分比5%至15%之zno。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的zno重量百分比也可以是0.5%、1%、5%、10%或15%。
在一實(shí)施例中,g6玻璃粉末還包含mgo而形成bi2o3-sio2-wo3-mgo為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至5%之mgo,較佳為重量百分比3%至5%之mgo。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的mgo重量百分比也可以是0.5%、1%、2%、3%或4%。
在一實(shí)施例中,g6玻璃粉末還包含li2o而形成bi2o3-sio2-wo3-li2o為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至10%之li2o,較佳為重量百分比1%至5%之li2o。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的li2o重量百分比也可以是0.5%、1%、3%、5%或8%。
在一實(shí)施例中,g6玻璃粉末還包含al2o3而形成bi2o3-sio2-wo3-al2o3為基底之玻璃粉末,其包含重量百分比0.1%至5%之a(chǎn)l2o3,較佳為重量百分比0.1%至3%之a(chǎn)l2o3。又另一實(shí)施例中,g5玻璃粉末包含的al2o3重量百分比也可以是0.5%、1%、2%、3%或4%。
太陽能電池前電極的制備
通過絲網(wǎng)印刷將包含鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶(c-320或c-400)的導(dǎo)電涂料施加到太陽能電池基板的正面。太陽能電池基板的表面已預(yù)先以抗反射涂層(氮化硅,sinx)處理,并且太陽能電池的背電極已經(jīng)預(yù)先以鋁涂料處理。于絲網(wǎng)印刷之后,在約100℃至約250℃的溫度下加熱約5至約30分鐘進(jìn)行干燥步驟(條件隨著有機(jī)載體的類型和印刷材料的重量而變化)。
對(duì)于經(jīng)干燥后含有玻璃粉末的導(dǎo)電涂料,通過ir輸送型爐在設(shè)定溫度(峰值燒制溫度)約900℃至約950℃進(jìn)行燒穿步驟。太陽能電池基板的正面和背面在燒穿步驟之后都有固體電極形成。
由包含未處理teo2-pbo-bi2o3(g1)(比較實(shí)驗(yàn)例)為基底之玻璃粉末的導(dǎo)電涂料所構(gòu)成的前電極之太陽能電池亦可由相同的方式來制備。
太陽能電池性能測(cè)試
使用太陽能性能測(cè)試裝置(berger,pulsedsolarloadpsl-scd)在am1.5g太陽光下對(duì)得到的太陽能電池進(jìn)行電性的測(cè)量,以確定開路電壓(uoc,單位:v)、短路電流(isc,單位:a)、串聯(lián)電阻(rs,單位:ω)、填充因數(shù)(ff,單位:%)、轉(zhuǎn)換效率(ncell,單位:%)、拉力(n/mm)等。1.5至3.5n/mm(至少1.5n/mm)范圍內(nèi)的拉力在太陽能電池工業(yè)中通常是可接受的。試驗(yàn)結(jié)果示于下表1至表5中。
定義
c-400-3hr是指pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末通過在攝氏400度的溫度下熱處理3小時(shí)所制備之鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。
c-320-0hr是指pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末通過自室溫加熱至攝氏320度。在達(dá)到攝氏320度后并不進(jìn)行持溫?zé)崽幚矶抢鋮s所制備之鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。
c-320-3hr是指pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末通過在攝氏320度的溫度下熱處理3小時(shí)所制備之鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。
c-320-9hr是指pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末通過在攝氏320度的溫度下熱處理9小時(shí)所制備之鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。
c-320-24hr是指pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末通過在攝氏320度的溫度下熱處理24小時(shí)所制備之鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。
g1-h是指pbo-teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末通過在攝氏320度的溫度下熱處理24小時(shí)所制備之鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶。
測(cè)試結(jié)果
表1含有未處理的玻璃或氧化物結(jié)晶粉末(在400℃下熱處理3小時(shí))之導(dǎo)電涂料所制成的太陽能電池之電性和拉力
在表1,使用2g的g1或c-400-3hr和0.25g的g2。從表1中的性能測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出,由鉛-碲-鉍-氧化物結(jié)晶粉末所制成的太陽能電池比由未處理玻璃所制成的太陽能電池有更好的光電轉(zhuǎn)換效率和相當(dāng)?shù)睦Α4送?,在攝氏910度的設(shè)定溫度(峰值燒制溫度)下進(jìn)行的燒穿所制成的太陽能電池,具有比在920℃下燒穿所獲得的太陽能電池有更好的光電轉(zhuǎn)換效率。
表2由含有氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料所制成的太陽能電池之電性。該氧化物結(jié)晶在攝氏320度下處理0-9小時(shí),并在設(shè)定溫度(峰值燒制溫度)攝氏910度下燒穿。
表3由含有氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料所制成的太陽能電池之電性。該氧化物結(jié)晶在攝氏320度下處理0-9小時(shí),并在設(shè)定溫度(峰值燒制溫度)攝氏920度下燒穿。
在表2和3中,使用2gc-320-0hr、c-320-3hr或c320-9hr和0.25gg2。從表2和表3中的性能測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出,熱處理時(shí)間越長(zhǎng),太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率越好。
表4由含有氧化物結(jié)晶的導(dǎo)電涂料所制成的太陽能電池之電性。該氧化物結(jié)晶在攝氏320度下處理9或24小時(shí),并在設(shè)定溫度(峰值燒制溫度)攝氏910度下燒穿。
表4中顯示g1、c-320-9hr或c-320-24hr與g2的重量比對(duì)太陽能電池的電性和拉力的影響??梢园l(fā)現(xiàn),g2增加將增強(qiáng)太陽能電池的拉力,并且太陽能電池的拉力可以增加到的最大值為3.17n/mm。
表5由包含結(jié)晶氧化物的導(dǎo)電涂料單獨(dú)或與g2混合的粉末所制成的太陽能電池的之電性和拉力。
表5中的數(shù)據(jù)為多次測(cè)試的平均值。表5說明在g2不存在的情況下,本申請(qǐng)的結(jié)晶氧化物仍將使制成的太陽能電池具有比使用未處理玻璃更高的光電轉(zhuǎn)換效率。
總而言之,表1至5的數(shù)據(jù)證明,與常規(guī)玻璃粉末相比,本申請(qǐng)的結(jié)晶氧化物將導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率的增加和相當(dāng)程度的拉力。
表6由含有氧化物結(jié)晶或未處理玻璃的導(dǎo)電涂料所制成的太陽能電池之電性。該氧化物結(jié)晶在攝氏320度下處理24小時(shí)和以teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末(g3)并用
表7由含有氧化物結(jié)晶或未處理玻璃的導(dǎo)電涂料所制成的太陽能電池之電性。該氧化物結(jié)晶在攝氏320度下處理24小時(shí)和以sio2-teo2-pbo為基底之玻璃粉末(g4)并用
表8由含有氧化物結(jié)晶或未處理玻璃的導(dǎo)電涂料所制成的太陽能電池之電性。該氧化物結(jié)晶在攝氏320度下處理24小時(shí)和teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底之玻璃粉末(g5)并用
表9由含有氧化物結(jié)晶或未處理玻璃的導(dǎo)電涂料所制成的太陽能電池之電性。該氧化物結(jié)晶在攝氏320度下處理24小時(shí)和bi2o3-sio2-wo3為基底之玻璃粉末(g6)并用
表6至9中的g1+g2表示本領(lǐng)域中通常使用的玻璃粉末。表6至9說明,包含本申請(qǐng)之鉛-碲-鉍-氧化物(g1-h)和teo2-bi2o3為基底之玻璃粉末(g3)、sio2-teo2-pbo為基底之玻璃粉末(g4)、teo2-pbo-bi2o3-seo2為基底之玻璃粉末(g5)或bi2o3-sio2-wo3為基底之玻璃粉末(g6),將使得所制成的太陽能電池具有比使用常規(guī)玻璃粉末所制成的太陽能電池有相當(dāng)或更好的太陽能轉(zhuǎn)換效率。
以上較佳的實(shí)施例僅用于說明本申請(qǐng)的技術(shù)特征及其技術(shù)效果。所述實(shí)施例之技術(shù)內(nèi)容,仍然可以通過實(shí)質(zhì)上等效的組合、修改、替換和/或轉(zhuǎn)換來達(dá)成。因此,本申請(qǐng)的保護(hù)范圍,是基于由所附專利范圍要求所定義者。