導(dǎo)電油墨的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年1月27日，申請(qǐng)?zhí)枮?00980103620.5,發(fā)明名稱為"導(dǎo)電 油墨"的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明的實(shí)施方式設(shè)及基本上不含玻璃料的導(dǎo)電油墨，W及具有由基本上不含玻 璃料的導(dǎo)電油墨形成的導(dǎo)電網(wǎng)格線的光電池。
【背景技術(shù)】
[0003] 導(dǎo)電油墨或膏用于在諸如娃的基片表面上形成金屬接點(diǎn)，如銀網(wǎng)格線和匯流條。 運(yùn)種基片可用于太陽(yáng)能電池或者光電池中，當(dāng)來(lái)自日光的光子將半導(dǎo)體中的電子從價(jià)帶激 發(fā)至導(dǎo)帶時(shí)，所述電池能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能。流入導(dǎo)帶的電子被金屬接點(diǎn)收集。目前工業(yè) 中的晶體娃太陽(yáng)能電池典型地涂覆有防反射涂層，W提高其光吸收性，從而提高電池效率。 但是，防反射涂層也通過(guò)阻止電子從基片轉(zhuǎn)移至金屬接點(diǎn)而起絕緣體的作用。所述防反射 涂層通常含有氮化娃、二氧化鐵或二氧化娃。
[0004] 導(dǎo)電油墨典型地含有玻璃料、金屬粒子或?qū)щ娢镔|(zhì)，W及有機(jī)介質(zhì)。所述金屬粒 子，通常為銀粒子，在形成金屬接點(diǎn)之后，能提供導(dǎo)電性，并起到集電器的作用。為了形成金 屬接點(diǎn)，將導(dǎo)電油墨印刷到基片上。然后，將基片在約650°C~約950°C的溫度范圍內(nèi)賠燒。 在大多數(shù)情況下，需要采用燒結(jié)助劑，運(yùn)是因?yàn)樗玫馁r燒溫度要低于銀和娃的低共烙點(diǎn)， W及銀的烙點(diǎn)。此外，所述導(dǎo)電油墨應(yīng)當(dāng)滲透過(guò)防反射涂層，從而形成與基片具有歐姆接觸 的金屬接點(diǎn)。
[0005] 常規(guī)導(dǎo)電膏中含有玻璃料，運(yùn)有助于將金屬粒子燒結(jié)到基片上，W及改善所形成 的金屬接點(diǎn)和基片之間的粘合性W及歐姆接觸。取決于其配方，當(dāng)在約300°C~600°C的溫 度下賠燒時(shí)，玻璃料能液化。當(dāng)玻璃料液化時(shí)，其傾向于流向金屬粒子或銀粒子與位于基片 上的防反射涂層之間的界面。烙融的玻璃將防反射涂層物質(zhì)W及一些銀和基片溶解。一旦 溫度降低，烙融的銀W及烙化或溶解的基片由液相重結(jié)晶。其結(jié)果是，一些銀晶體能滲透過(guò) 防反射層，并與基片形成歐姆接觸。該方法被稱為"燒滲法(fire-throu曲r，其有利于形成 低接觸電阻，W及在銀和基片之間獲得更強(qiáng)的粘合。
[0006] 如本文將要討論的那樣，據(jù)信玻璃料不是用于燒滲法的理想材料，因此存在提供 替代材料的需要。在C.J. Sabo等人的標(biāo)題為"Silver Thick Film Metallization for Photovoltaics Fired at 300°C"的論文(本文稱之為"Sat)〇論文"）中，論述將金屬有機(jī)物 在不含玻璃料的導(dǎo)電油墨中的應(yīng)用。Sabo論文具體討論了在待絲網(wǎng)印刷至娃晶片上W形成 網(wǎng)格線的導(dǎo)電膏或油墨中采用銀金屬有機(jī)組分，如新癸酸銀。Sabo論文的摘要聲稱，將印刷 的油墨施加到娃晶片或太陽(yáng)能電池上，在65°C下干燥30分鐘，并在300°C的最高溫度下賠燒 70分鐘。
[0007] 因此，一直需要提供其他玻璃料替代品W用于導(dǎo)電油墨中，其能有助于燒結(jié)、降低 光電應(yīng)用中的電阻率、還具有促進(jìn)經(jīng)由防反射涂層的粘合和歐姆接觸的能力。
[000引發(fā)明簡(jiǎn)述
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了導(dǎo)電油墨，所述油墨采用了在賠燒工藝過(guò)程中能 提供與玻璃料相似的作用的蝕刻劑。具體地，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式設(shè)及一種導(dǎo)電 油墨，其含有多種金屬有機(jī)組分和導(dǎo)電物質(zhì)，其中所述金屬有機(jī)組分在賠燒或加熱后形成 固體金屬氧化物相。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電油墨基本上不含玻璃料。本申請(qǐng)通篇 所用的術(shù)語(yǔ)"基本上不含玻璃料"是指含有少于約Iwt%的玻璃料。此外，本申請(qǐng)通篇所用的 術(shù)語(yǔ)"膏"和"油墨'可互換使用。
[0010] 盡管本發(fā)明不應(yīng)受限于理論，但是據(jù)信玻璃料不是用于燒滲法的理想材料，因?yàn)?玻璃不是導(dǎo)電材料。特別地，玻璃往往會(huì)覆蓋金屬接點(diǎn)-基片界面處的銀晶體。此外，玻璃會(huì) 形成絕緣相，并干擾電子流動(dòng)。采用噴墨印刷法施加含有玻璃料的導(dǎo)電油墨也可能會(huì)帶來(lái) 問(wèn)題，因?yàn)椴ＡЯ系拇诸w粒會(huì)阻塞或堵塞零件。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，所述導(dǎo)電油墨可基本上不含玻璃料，并且也 不采用導(dǎo)電物質(zhì)，而是采用多種前體，其中一種或多種所述前體在賠燒后形成固體金屬氧 化物相W及一種或多種導(dǎo)電金屬元素。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在不存在玻璃料的情況下，在施加到基片上之后，導(dǎo) 電油墨適于粘合到所述基片的表面上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在賠燒后，所述導(dǎo)電油墨適于 分解所述金屬有機(jī)組分和任何其他有機(jī)介質(zhì)，從而形成固體金屬氧化物相，并使導(dǎo)電物質(zhì) 在基片上形成導(dǎo)電體。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，在賠燒或加熱后，具有多種前體的導(dǎo)電油墨適 于分解所述前體和任何有機(jī)介質(zhì)，形成固體氧化物相，并使生成的一種或多種導(dǎo)電金屬元 素在基片上形成導(dǎo)電體。
[0013] 當(dāng)將一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的導(dǎo)電油墨施加到位于基片上的防反射涂層上時(shí)，所述 導(dǎo)電油墨能滲透防反射涂層，從而與基片形成歐姆接觸。
[0014] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電油墨使用了諸如銀粉的導(dǎo)電物質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施 方式中，用于導(dǎo)電油墨中的導(dǎo)電物質(zhì)能在高于約500°C的溫度下燒結(jié)。
[0015] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述金屬有機(jī)組分W少于約40wt%的量存在于導(dǎo)電油 墨中。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述多種前體W少于約90wt%的量存在于導(dǎo)電油墨中。一個(gè)或 多個(gè)實(shí)施方式的金屬有機(jī)組分和/或前體含有一種或多種選自第ΠΙΑ族、IVA族、VA族、鐵、 饑或鋒的金屬元素。更具體的實(shí)施方式使用了含有選自棚、侶、娃、祕(mì)、鋒、饑或鐵的金屬元 素的金屬有機(jī)組分和/或前體。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，所述導(dǎo)電油墨還可含有一種或多種含憐化合物、 包括金屬氧化物的改性劑和/或膠體金屬懸浮液。
[0017] 本發(fā)明的另一個(gè)方面設(shè)及一種光電池，其包括半導(dǎo)體基片、防反射涂層W及由基 本上不含玻璃料的導(dǎo)電油墨形成的導(dǎo)電網(wǎng)格線。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電油墨包括有 機(jī)介質(zhì)、導(dǎo)電物質(zhì)和多種金屬有機(jī)組分。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電油墨包括一種或多 種能在賠燒后形成一種或多種導(dǎo)電金屬元素的前體。此外，將用于所述光電池的一個(gè)實(shí)施 方式中的導(dǎo)電油墨進(jìn)行賠燒，從而形成具有金屬氧化物相和導(dǎo)電物質(zhì)的網(wǎng)格線，并對(duì)其進(jìn) 行處理W除去有機(jī)介質(zhì)，并燒結(jié)導(dǎo)電物質(zhì)。用于另一個(gè)實(shí)施方式中的導(dǎo)電物質(zhì)為銀粉和/或 能在高于約50(TC的溫度下燒結(jié)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電油墨位于防反射涂層之 上，并且能滲透所述防反射涂層，從而與基片形成歐姆接觸。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，其 上沉積有導(dǎo)電油墨的防反射涂層表現(xiàn)出妨礙載流子在電路中遷移的高電阻率。
[0018]上文對(duì)本發(fā)明的某些特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了相當(dāng)寬泛的概述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)知曉，所公開(kāi)的【具體實(shí)施方式】可很容易地被用作改變或設(shè)計(jì)處于本發(fā)明范圍之內(nèi)的其它 結(jié)構(gòu)或方法的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，運(yùn)種等同結(jié)構(gòu)并未偏離在所附的權(quán)利 要求書(shū)中闡明的本發(fā)明精神和范圍。
[0019] 發(fā)明詳述
[0020] 在對(duì)本發(fā)明的若干示例性的實(shí)施方式進(jìn)行描述之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不 局限于下文描述中所闡述的結(jié)構(gòu)或工藝步驟的細(xì)節(jié)。本發(fā)明也可為其它實(shí)施方式的形式， 并且能W各種方式進(jìn)行實(shí)踐或?qū)嵤?br>[0021] 本發(fā)明的各方面含有導(dǎo)電物質(zhì)和/或前體，W形成基本上不含玻璃料的導(dǎo)電油墨， 現(xiàn)在將對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)地描述。前體可為賠燒后形成導(dǎo)電金屬元素的無(wú)機(jī)前體如金屬鹽 (例如硝酸銀)或金屬有機(jī)組分。
[0022] 前體
[0023] 某些實(shí)施方式未使用導(dǎo)電物質(zhì)，而