專利名稱：用于光伏電池的導體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方案涉及硅半導體裝置，以及用于太陽能電池裝置的包含玻璃料的導電厚膜組合物。
背景技術(shù)：
具有ρ型基板的常規(guī)太陽能電池結(jié)構(gòu)具有可位于電池正面(也稱為光照面和受光面)的負極和可位于相對面的正極。在半導體的p-n結(jié)上入射的合適波長的輻射充當在該半導體中產(chǎn)生空穴-電子對的外部能源。由于p-n結(jié)處存在電勢差，因此空穴和電子以相反的方向橫跨該結(jié)移動，從而產(chǎn)生能夠向外部電路輸送電力的電流流動。大部分太陽能電池為已被金屬化的硅片形式，即具有導電的金屬觸點。需要具有改善的電性能的組合物、結(jié)構(gòu)(例如半導體、太陽能電池或光電二極管結(jié)構(gòu))和半導體裝置(例如半導體、太陽能電池或光電二極管裝置)，以及制備方法。發(fā)明概述本發(fā)明的一個實施方案涉及厚膜組合物，所述厚膜組合物包含一種或多種導電材料；一種或多種玻璃料；一種或多種酸、或成酸組分；和有機載體。在該實施方案的一個方面，酸或成酸組分可具有1至5的PKa值。在一個方面，酸可為有機酸或無機酸。在另一個方面，所述組合物可包含&ι0。所述一種或多種玻璃料可為組合物的0. 4重量％至8重量％。所述一種或多種酸或成酸組分可為組合物的0. 1重量％至6 重量％。所述一種或多種酸或成酸組分可為組合物的0.2重量％至3重量％。在一個實施方案中，有機酸可選自丙二酸、草酸、二元羧酸和變體化合物例如丙酮二酸、以及它們的混合物。一個實施方案涉及制造半導體裝置的方法，所述方法包括以下步驟提供半導體基板；將絕緣膜施加到半導體基板；將上述厚膜組合物施加到絕緣膜；以及焙燒該裝置。在另一個實施方案中，所述方法可包括將第二厚膜組合物施加到半導體基板的步驟，其中第二厚膜組合物包含鋁。在一個方面，絕緣膜可選自氮化硅膜、氧化鈦膜、SiNx:H膜、氧化硅膜以及氧化硅/氧化鈦膜。絕緣膜可選自氮化硅膜和SiNx:H膜。一個方面涉及由該方法制備的半導體裝置。一個實施方案涉及半導體裝置，所述半導體裝置包括電極，其中在焙燒之前，所述電極包含上述組合物；絕緣膜；和半導體基板。在一個方面，半導體裝置可為太陽能電池。附圖簡述

圖1為示出半導體裝置制造過程的工藝流程圖。圖1中所示的附圖標號如下說明。10 :p型硅基板20 :n型擴散層30 氮化硅膜、氧化鈦膜、或氧化硅膜40 :p+ 層(背表面場，BSF)
60 在背面上形成的鋁漿61 鋁背面電極(通過焙燒背面鋁漿而獲得)70 在背面上形成的銀漿或銀/鋁漿71 銀漿或銀/鋁背面電極(通過焙燒背面銀漿而獲得)500 根據(jù)本發(fā)明在正面上形成的銀漿501 根據(jù)本發(fā)明的銀正面電極(通過焙燒正面銀漿而形成)發(fā)明詳述如本文所用，“厚膜組合物”是指組合物在基板上焙燒時具有1至100微米的厚度。 該厚膜組合物包含導電材料、玻璃組合物和有機載體。所述厚膜組合物可包含附加組分。如本文所用，所述附加組分為術(shù)語“添加劑”。本文所述的組合物包含分散在有機介質(zhì)中的一種或多種電功能性材料和一種或多種玻璃料。這些組合物可為厚膜組合物。這些組合物也可包含一種或多種添加劑。示例性添加劑可包括金屬、金屬氧化物或任何在焙燒時可生成這些金屬氧化物的化合物。在一個實施方案中，電功能粉可為導電粉末。在一個實施方案中，組合物例如導電性組合物可用于半導體裝置。在該實施方案的一個方面，所述半導體裝置可為太陽能電池或光電二極管。在該實施方案的另一個方面，所述半導體裝置可為多種半導體裝置中的一種。在一個實施方案中，所述半導體裝置可為太陽能電池。在一個實施方案中，本文所述的厚膜組合物可用于太陽能電池。在該實施方案的一個方面，所述太陽能電池的效率可比基準太陽能電池的效率高70%。在另一個實施方案中，所述太陽能電池效率可比基準太陽能電池的效率高80%。所述太陽能電池的效率可比基準太陽能電池的效率高90 %。玻璃料在一個實施方案中，厚膜組合物包含一種或多種玻璃組合物。示例性非限制性玻璃組合物描述于例如本文的表II中以及描述于以引用方式并入本文的US 7，435，361、US 7，556，748、美國專利公開 2009-010119Al、US 61/167，892、US 61/179，864 中。本文所述的，以總玻璃組分組合物的重量百分比的示例性非限制性玻璃組分組合物在表II中基于玻璃組分組合物的重量％示出。在一個實施方案中，本文所述的玻璃組分組合物可包含以下的一者或多者Si02、Li2O, Bi203、CeO2和V205。在該實施方案的一個方Si02可為3重量％至30重量％、8重量％至22重量％、或9重量％至15重量％，Li2O可為0重量％至2重量％、0. 1重量％至1.0重量％、或0. 1重量％ 5至0. 25
重量％，Bi2O3可為65重量％至88重量％、75重量％至85重量％、或80重量％至84重
量％，CeO2可為0重量％至4重量％、1重量％至3重量％、或2. 5重量％至3. 5重量％， 或V2O5可為0重量％至5重量％、1重量％至4重量％、或2. 5重量％至3. 5重量％。本文所述的玻璃組合物，也稱為玻璃料，包含一定百分比的某些組分(也稱為元素組成)。具體地講，所述百分比是用于原料中的組分的百分比，如本文所述，該原料隨后被加工成玻璃組合物。此命名對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員為常規(guī)的。換句話講，組合物包含某些組分，并且這些組分的百分比以對應(yīng)的氧化物形式的百分比來表示。玻璃化學領(lǐng)域的技術(shù)人員公認，在制造玻璃的過程中可釋放出一定部分的揮發(fā)性物質(zhì)。揮發(fā)性物質(zhì)的實例為氧氣。如果以焙燒的玻璃作為原料，則本領(lǐng)域的技術(shù)人員可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法來計算本文所述初始組分的百分比(元素組成)，所述方法包括但不限于電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICPES)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)等。此外，可使用以下示例性技術(shù)X射線熒光光譜(XRF)、核磁共振光譜(NMR)、電子順磁共振光譜(EPR)、 穆斯堡爾光譜、電子微探針能量色散光譜(EDS)、電子微探針波長色散光譜(WDS)、陰極發(fā)光 ^L)。本文所述的玻璃組合物包括但不限于表II中所列的那些；預期玻璃化學領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可對附加成分進行微量替換，并且基本不會改變玻璃組合物的期望特性。例如，可單獨使用或組合使用玻璃生成體的替代品，例如0-3重量％&P205、0-3重量％的 Ge02、0-3重量％的V2O5，以獲得相似的性能。例如，可使用一種或多種中間氧化物，如Ti02、 Ta205、Nb205、&02、Ce02* Sn02，來替代存在于玻璃組合物中的其它中間氧化物(S卩，A1203、 CeO2、SnO2)。本文所述的制備玻璃料的示例性方法為常規(guī)玻璃制造技術(shù)。先對各種成分進行稱量，然后按期望比例進行混合，并在熔爐中加熱以在鉬合金坩堝中形成熔融物。作為另外一種選擇，可使用諸如硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽或氫氧化物之類的鹽作為原料，這些鹽在低于玻璃熔融溫度的溫度下分解成氧化物。如本領(lǐng)域熟知的那樣，加熱到峰值溫度 (800-14000C )并保持一定時間，使得熔融物完全變?yōu)榫嘁后w，并且不含任何殘余的原料分解產(chǎn)物。隨后，使熔融的玻璃在反轉(zhuǎn)的不銹鋼輥之間驟冷，以形成10-15密耳厚的玻璃片。然后研磨所得的玻璃片以得到50%體積分布設(shè)置在目標范圍(例如0.8-1.5μπι)內(nèi)的粉末。玻璃料制備領(lǐng)域的技術(shù)人員可采用可供選擇的合成技術(shù)，例如但不限于水淬火法、溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、或其它適于制備粉末形式的玻璃的合成技術(shù)。在另一個實施方案中，本文的玻璃料組合物可包含以下第三組組分中的一種或多種Ce02、SnO2> Ga2O3> In203、NiO、MoO3> WO3> Y2O3> La2O3> Nd2O3> FeO、Hf02、Cr203、CdO> Nb205、 Ag2O, Sb2O3,以及金屬鹵化物(如 NaCl、KBr、NaI)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認識到，選擇的原材料可能無意地含有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在加工過程中可能會被摻入到玻璃中。例如，存在的雜質(zhì)的含量可在數(shù)百至數(shù)千ppm的范圍內(nèi)。雜質(zhì)的存在不會改變玻璃、厚膜組合物、或焙燒而成的裝置的特性。例如，即使厚膜組合物含有雜質(zhì)，包含該厚膜組合物的太陽能電池亦可具有本文所述的效率。在該實施方案的另一個方面，厚膜組合物可包含分散在有機介質(zhì)中的電功能粉和玻璃陶瓷料。在一個實施方案中，這些厚膜導體組合物可用于半導體裝置中。在該實施方案的一個方面，半導體裝置可為太陽能電池或光電二極管。在一個實施方案中，總組合物中玻璃料的量在總組合物的0. 4-10重量％的范圍內(nèi)。在一個實施方案中，玻璃組合物以總組合物的2-8重量％的量存在。在另一個實施方案中，玻璃組合物以總組合物的3-6重量％范圍內(nèi)的量存在。導電材料
在一個實施方案中，厚膜組合物可包含賦予組合物適當電功能性質(zhì)的功能相。在一個實施方案中，電功能粉可為導電粉末。在一個實施方案中，電功能相可包含導電材料 (本文也稱之為導電顆粒)。例如，導電顆?？砂▽щ姺勰?、導電薄片、或它們的混合物。在一個實施方案中，導電顆?？砂ㄣy。在另一個實施方案中，導電顆?？砂ㄣy (Ag)和鋁(Al)。在另一個實施方案中，導電顆粒可例如包括以下的一種或多種銅、金、銀、 鈀、鉬、鋁、銀-鈀、鉬-金等。在一個實施方案中，導電顆?？砂ㄒ韵碌囊环N或多種(1) 鋁、銅、金、銀、鈀和鉬；(2)鋁、銅、金、銀、鈀和鉬的合金；以及(3)它們的混合物。在一個實施方案中，組合物的功能相可為涂覆的或未涂覆的導電銀粒子。在涂覆銀粒子的一個實施方案中，它們至少部分地涂覆有表面活性劑。在一個實施方案中，表面活性劑可包括以下非限制性表面活性劑的一種或多種硬脂酸、棕櫚酸、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽、 月桂酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸、癸酸、肉豆蔻酸和亞油酸、以及它們的混合物。抗衡離子可為但不限于氫離子、銨離子、鈉離子、鉀離子以及它們的混合物。銀的粒度不受任何特定限制。在一個實施方案中，平均粒度可小于10微米；并且在另一個實施方案中不超過5微米。在一個方面，例如平均粒度可為0. 1至5微米。在一個實施方案中，銀可為漿料組合物的60重量％至90重量％。在另一個實施方案中，銀可為漿料組合物的70重量％至85重量％。在另一個實施方案中，銀可為漿料組合物的75重量％至85重量％。在另一個實施方案中，銀可為漿料組合物的78重量％至82 重量％。在一個實施方案中，銀可為組合物中固體(即，不包括有機載體)的90重量％至 99重量％。在另一個實施方案中，銀可為組合物中固體的92重量％至97重量％。在另一個實施方案中，銀可為組合物中固體的93重量％至95重量％。如本文所用，“粒度”旨在表示“平均粒度”，“平均粒度”是指50%體積分布粒度。體積分布粒度可通過本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的許多方法來確定，包括但不限于使用 Microtrac粒度分析儀的激光衍射和分散方法。添加劑在一個實施方案中，厚膜組合物可包含添加劑。在一個實施方案中，添加劑可選自以下的一種或多種(a)金屬，其中所述金屬選自鋅、鉛、鉍、釓、鈰、鋯、鈦、錳、錫、釕、鈷、 鐵、銅和鉻；(b) —種或多種金屬的金屬氧化物，其中所述金屬選自鋅、鉛、鉍、釓、鈰、鋯、 鈦、錳、錫、釕、鈷、鐵、銅和鉻；(c)在焙燒時可生成(b)的金屬氧化物的任何化合物；以及 (d)它們的混合物。在一個實施方案中，添加劑可包括含鋅添加劑。含鋅添加劑可包括以下的一種或多種(a)鋅，(b)鋅的金屬氧化物，(c)在焙燒時可生成鋅的金屬氧化物的任何化合物，以及(d)它們的混合物。在一個實施方案中，含鋅添加劑可包括樹脂酸鋅。在一個實施方案中，含鋅添加劑可包括aiO。ZnO可具有在1納米至10微米范圍內(nèi)的平均粒度。在另一個實施方案中，ZnO可具有40納米至5微米的平均粒度。在另一個實施方案中，ZnO可具有60納米至3微米的平均粒度。在另一個實施方案中，ZnO可具有例如小于 lOOnm、小于 90nm、小于 80nm、lnm 至小于 100nm、lnm 至 95nm、lnm 至 90nm、lnm 至 80nm、7nm 至 30nm、lnm 至 7nm、;35nm 至 90nm、;35nm 至 80nm、65nm 至 90nm、60nm 至 80nm 以及介于這些范圍之間的平均粒度。
在一個實施方案中，ZnO可按總組合物的0. 5-10重量％的范圍存在于組合物中。 在一個實施方案中，ZnO可按總組合物的1-8重量％的范圍存在。在一個實施方案中，ZnO 可按總組合物的2-7重量％的范圍存在。在另一個實施方案中，含鋅添加劑(例如鋅、樹脂酸鋅等)可按0. 5-10重量％范圍內(nèi)的量存在于總厚膜組合物中。在另一個實施方案中，含鋅添加劑可按總組合物的1-8 重量％的范圍存在。在另一個實施方案中，含鋅添加劑可按總組合物的大于2-7重量％的范圍存在。在一個實施方案中，金屬/金屬氧化物添加劑(例如鋅)的粒度在7nm(納米)至 125nm范圍內(nèi)；在另一個實施方案中，所述粒度可小于例如100nm、90nm、85nm、80nm、75nm、 70nm、65nm、或 60nmo在一個實施方案中，添加劑可包含酸。在一個實施方案中，酸可按0. 1重量％至6 重量％范圍內(nèi)的量存在于總厚膜組合物中。在另一個實施方案中，酸可按總組合物的0.2 重量％至3重量％范圍內(nèi)的量存在。在另一個實施方案中，酸可按總組合物的0. 4重量％ 至2重量％范圍內(nèi)的量存在。在一個實施方案中，添加劑可包含有機酸。在另一個實施方案中，酸可包括二元羧酸。在另一個實施方案中，酸可包括草酸和丙二酸。在另一個實施方案中，酸可為組合形式。在一個實施方案中，添加劑可包含酸pKa值在1至5范圍內(nèi)的有機酸。在另一個實施方案中，添加劑可具有在2至4范圍內(nèi)的pKa值。在另一個實施方案中，添加劑可具有小于3的pKa值。在另一個實施方案中，添加劑可具有小于2的pKa值。在一個實施方案中，添加劑可包含無機酸。在另一個實施方案中，添加劑可包含無機酸和緩沖劑。有機介質(zhì)在一個實施方案中，本文所述的厚膜組合物可包含有機介質(zhì)。無機組分可通過例如機械攪拌與有機介質(zhì)混合以形成漿料?？蓪⒍喾N惰性粘稠材料用作有機介質(zhì)。在一個實施方案中，有機介質(zhì)可使得無機組分能夠以適當?shù)姆€(wěn)定度在其中分散。在一個實施方案中， 介質(zhì)的流變學特性可賦予組合物某些應(yīng)用特性，包括固體的穩(wěn)定分散性、用于絲網(wǎng)印刷的適當粘度和觸變性、基板和漿料固體的適當可潤濕性、良好的干燥速率、以及良好的焙燒特性。在一個實施方案中，厚膜組合物中所用的有機載體可為非水性惰性液體。設(shè)想使用多種有機載體，所述載體可包含或不包含增稠劑、穩(wěn)定劑和/或其它常用添加劑。有機介質(zhì)可為在一種或多種溶劑中的一種或多種聚合物溶液。在一個實施方案中，有機介質(zhì)也可包含一種或多種組分，例如表面活性劑。在一個實施方案中，聚合物可為乙基纖維素。其它示例性聚合物包括乙基羥乙基纖維素、木松香、乙基纖維素和酚醛樹脂的混合物、低級醇的聚甲基丙烯酸酯、以及乙二醇單乙酸酯的單丁基醚、或它們的混合物。在一個實施方案中，本文所述的厚膜組合物中可用的溶劑包括醇酯和萜烯，例如α-或萜品醇或它們與其它溶劑例如煤油、鄰苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、己二醇和高沸點醇以及醇酯的混合物。在另一個實施方案中，有機介質(zhì)可包含揮發(fā)性液體，該液體在被施加到基板后有助于快速硬化。在一個實施方案中，聚合物可按總組合物的例如8重量％至11重量％范圍內(nèi)的比例存在于有機介質(zhì)中?？墒褂糜袡C介質(zhì)將厚膜銀組合物調(diào)整為預定的、可進行絲網(wǎng)印刷的
7粘度。在一個實施方案中，厚膜組合物中的有機介質(zhì)與分散體中的無機組分的比率可取決于施加漿料的方法和所用有機介質(zhì)的類型，具體由本領(lǐng)域的技術(shù)人員來確定。在一個實施方案中，為了獲得良好的潤濕，分散體可包含70-95重量％的無機組分和5-30重量％的有機介質(zhì)(載體)。焙饒的厚膜組合物在一個實施方案中，可在干燥和焙燒半導體裝置期間去除有機介質(zhì)。在一個方面， 可在焙燒期間將玻璃料、銀和添加劑燒結(jié)以形成電極。焙燒的電極可包含在焙燒和燒結(jié)過程中產(chǎn)生的組分、組合物等。在該實施方案的一個方面，半導體裝置可為太陽能電池或光電二極管。制備半導體裝置的方法—個實施方案涉及制備半導體裝置的方法。在一個實施方案中，半導體裝置可用于太陽能電池裝置中。半導體裝置可包括正面電極，其中在焙燒之前，正面(受光面)電極可包含本文所述的組合物。在一個實施方案中，制備半導體裝置的方法包括以下步驟(a)提供半導體基板； (b)將絕緣膜施加到半導體基板；(C)將本文所述的組合物施加到絕緣膜；以及(d)焙燒該
直ο可用于本文所述方法和裝置的示例性半導體基板為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，并且包括但不限于單晶硅、多晶硅、帶狀硅等。半導體基板可為承載結(jié)點的。半導體基板可摻入有磷和硼以形成ρ/η結(jié)。半導體基板的摻雜方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，半導體基板的尺寸(長度X寬度)和厚度可變化。在一個非限制性實例中，半導體基板的厚度可為50至500微米、100至300微米、或140至200微米。在一個非限制性實例中，半導體基板的長度和寬度均可為100至250mm、125至200mm、 或 125 至 156mm?？捎糜诒疚乃龇椒ê脱b置的示例性絕緣膜為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，并且包括但不限于氮化硅、氧化硅、氧化鈦、SiNx:H、氫化無定形氮化硅、以及氧化硅/氧化鈦膜。絕緣膜可通過等離子體增強化學氣相沉積、化學氣相沉積和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它技術(shù)來形成。在絕緣膜為氮化硅的一個實施方案中，氮化硅膜可通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、熱化學氣相沉積或物理氣相沉積(PVD)過程形成。在絕緣膜為氧化硅的一個實施方案中，氧化硅膜可通過熱氧化、熱化學氣相沉積、等離子化學氣相沉積或物理氣相沉積形成。絕緣膜(或?qū)?也可稱為減反射涂層(ARC)。本文所述組合物可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種方法而施加到涂覆ARC的半導體基板，包括但不限于，絲網(wǎng)印刷、噴墨、共擠出、注射器分配、直接描繪和氣溶膠噴墨?？蓪⒔M合物以圖案來施加?？蓪⒔M合物以預定形狀在預定位置施加。在一個實施方案中，可用組合物形成正面電極的導電指狀物和母線。在一個實施方案中，導電指狀物的導線寬度可為20至200微米、40至150微米、或60至100微米。在一個實施方案中，導電指狀物的導線厚度可為5至50微米、10至35微米、或15至30微米。在另一個實施方案中，可用組合物形成導電性硅接觸指狀物。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，可將在涂覆ARC的半導體基板上涂覆的組合物干燥例如0. 5至10分鐘，然后再焙燒。在一個實施方案中，可在干燥過程中除去揮發(fā)性溶劑和有機物。焙燒條件為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解。在示例的非限制性焙燒條件中，硅片基板被加熱至介于600°C和900°C之間的最高溫度，持續(xù)時間為1秒至2分鐘。在一個實施方案中， 焙燒過程中達到的硅片最高溫度在650°C至800°C的范圍內(nèi)，持續(xù)時間為1至10秒。在另一個實施方案中，由導電厚膜組合物形成的電極可在由氧氣與氮氣的混合氣體構(gòu)成的氣氛中進行焙燒。該焙燒方法除去有機介質(zhì)并燒結(jié)導電厚膜組合物中含有銀粉的玻璃料。在另一個實施方案中，由導電厚膜組合物形成的電極可在有機介質(zhì)移除溫度以上在不含氧氣的惰性氣氛中焙燒。該焙燒過程燒結(jié)或熔融厚膜組合物中的賤金屬導電材料，例如銅。在一個實施方案中，焙燒過程中，被焙燒的電極(優(yōu)選指狀物)可與絕緣膜反應(yīng)并穿透絕緣膜，從而與硅基板形成電接觸。在另一個實施方案中，在焙燒之前，將其它導電性裝置增強材料施加到半導體裝置的反型區(qū)域，并與本文所述組合物一起焙燒或依次焙燒。半導體裝置的反型區(qū)域位于該裝置的相對面。該材料充當電接觸、鈍化層和可軟焊固定區(qū)域。在一個實施方案中，反型區(qū)域可位于該裝置的非受光面(背面)。在該實施方案的一個方面，背面導電材料可包含鋁。示例性背面含鋁組合物和施加方法描述于例如US 2006/0272700中，該專利以引用方式并入本文中。在另一個方面，可軟焊固定材料可包含鋁和銀。含鋁和銀的示例性固定組合物描述于例如US 2006/0231803中，該專利以引用方式并入本文中。在另一個實施方案中，由于ρ區(qū)和η區(qū)并排成形，施加到裝置反型區(qū)域的材料鄰近本文所述的材料。該裝置將金屬接觸材料全部設(shè)置在裝置的非受光面(背面)以最大限度增加受光面(正面)的入射光。半導體裝置可通過以下方法由結(jié)構(gòu)元件來制造，所述結(jié)構(gòu)元件由承載結(jié)點的半導體基板和在其主表面上形成的氮化硅絕緣膜構(gòu)成。制造半導體裝置的方法包括以下步驟 將能夠穿透絕緣膜的導電厚膜組合物以預定的形狀并在預定位置施加(例如涂覆和印刷) 到絕緣膜，然后進行焙燒以便使導電厚膜組合物熔融并且穿透絕緣膜，從而形成與硅基板的電接觸。導電厚膜組合物為厚膜漿料組合物，如本文所述，所述組合物由分散在有機載體中的銀粉、含鋅添加劑、具有300-600°C的軟化點的玻璃或玻璃粉混合物、以及任選地附加的金屬/金屬氧化物添加劑制成。本發(fā)明的一個實施方案涉及由本文所述的方法制造的半導體裝置。包含本文所述組合物的裝置可包含硅酸鋅，如上所述。本發(fā)明的一個實施方案涉及按上述方法制造的半導體裝置?？膳c本文所述的厚膜組合物一起使用的其它基板、裝置、制造方法等描述于美國專利申請公布 US 2006/0231801、US 2006/0231804 和 US 2006/0231800 中，這些專利全文以引用方式并入本文。
實施例漿料制備一般來講，采用以下步驟進行漿料制備稱取適量的溶劑、介質(zhì)和表面活性劑，在混合罐中混合15分鐘，然后添加本文所述的玻璃料和任選地金屬添加劑，并且再次混合15分鐘。由于銀是固體的主要成分，因此要逐步增量添加以確保更好的潤濕。充分混合之后， 用三輥研磨機反復碾壓漿料，壓力從0逐漸增加至300psi。將輥的間隙設(shè)置為1密耳。用研磨細度(FOG)衡量分散程度。漿料的典型FOG值在第四長的連續(xù)刮涂后小于20微米，在刮涂50%的漿料后則小于10微米。表III和IV示出了銀漿的電特性。測試的漿料包含77至81%的銀粉和4. 8至 5%的玻璃料粉末，如表I和II中所示。測試稈序-效率測試根據(jù)本文所述的方法形成的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。下面提供了示例性的效率測試方法。在一個實施方案中，將根據(jù)本文所述方法形成的太陽能電池放入測量效率的商用 I-V測試儀(ST-1000)。I-V測試儀中的氙弧燈模擬已知強度的日光，并照射電池正面。測試儀利用多點接觸方法測量在大約400負載電阻設(shè)置下的電流(I)和電壓(V)以確定電池的電流-電壓曲線。由I-V曲線計算填充因數(shù)(FF)、串聯(lián)電阻(Rs)和效率(Eff)。將效率和串聯(lián)電阻值歸一化到通過用不含外加酸的銀漿制得的電池獲得的值。表III示出了歸一化的效率值，其中100表示不含外加酸的銀漿的效率。效率增加表明改善的裝置性能。大于100的歸一化效率值表明相對于不含外加酸的銀漿得到了改
口 O表IV示出了歸一化的串聯(lián)電阻值，其中100表示不含外加酸的銀漿的串聯(lián)電阻。 串聯(lián)電阻減小有助于改善裝置性能。小于100的歸一化串聯(lián)電阻值表明相對于不含外加酸的銀漿得到了改善。以上效率測試僅為示例性的。測試效率的其它儀器和程序?qū)楸绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員所了解。表I 示例性銀漿組合物(重量％ )
權(quán)利要求
1.厚膜組合物，包含(a)一種或多種導電材料；(b)一種或多種玻璃料；(c)一種或多種酸、或成酸組分；和(d)有機載體。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述酸或成酸組分具有1至5的pKa值。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中所述酸為有機酸或無機酸。
4.權(quán)利要求ι的組合物，還包含aio。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中所述一種或多種玻璃料為所述組合物的0.4重量％至8重量％。
6.權(quán)利要求1的組合物，其中所述一種或多種酸或成酸組分為所述組合物的0.1重量％至6重量％。
7.權(quán)利要求1的組合物，其中所述一種或多種酸或成酸組分為所述組合物的0.2重量％至3重量％。
8.權(quán)利要求4的組合物，其中所述有機酸選自丙二酸、草酸、二元羧酸和變體化合物例如丙酮二酸，以及它們的混合物。
9.權(quán)利要求8的組合物，其中所述有機酸選自丙二酸、草酸、以及它們的混合物。
10.制造半導體裝置的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供半導體基板；(b)將絕緣膜施加到所述半導體基板；(c)將權(quán)利要求1的厚膜組合物施加到所述絕緣膜；以及(d)焙燒所述裝置。
11.權(quán)利要求10的方法，其中在步驟(d)之前，所述方法還包括將第二厚膜組合物施加到所述半導體基板的步驟，其中所述第二厚膜組合物包含鋁。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述絕緣膜選自氮化硅膜、氧化鈦膜、SiNx:H膜、氧化硅膜和氧化硅/氧化鈦膜。
13.權(quán)利要求10的方法，其中所述絕緣膜選自氮化硅膜和SiNx:H膜。
14.由權(quán)利要求10的方法制造的半導體裝置。
15.半導體裝置，包括(a)電極，其中在焙燒之前，所述電極包含權(quán)利要求1的組合物；(b)絕緣膜；和(c)半導體基板。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于硅半導體裝置和光伏電池的導電漿料，所述導電漿料包含一種或多種酸、或成酸組分。
文檔編號H01B1/22GK102576580SQ201080041917
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者A·F·卡羅爾 申請人:E.I.內(nèi)穆爾杜邦公司