專利名稱：用于印刷導(dǎo)電跡線的組合物以及制備太陽(yáng)能電池的方法
用于印刷導(dǎo)電跡線的組合物以及制備太陽(yáng)能電池的方法本發(fā)明涉及一種用于使用激光印刷方法將導(dǎo)電跡線印刷至襯底上，尤其是用于太陽(yáng)能電池的組合物，所述組合物包含30-90重量％的導(dǎo)電顆粒，0-7重量％的玻璃料、0-8重量％的至少ー種基體材料，0-8重量％的至少ー種有機(jī)金屬化合物，0-5重量％的至少ー種添加劑和3-50重量％的溶剤。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種制備太陽(yáng)能電池的方法，其中通過將所述組合物借助激光輻照由載體轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體襯底上而將相應(yīng)組合物印刷至半導(dǎo)體襯底上。為了能借助激光印刷法將所述組合物印刷至半導(dǎo)體襯底上，該組合物必須包含激光輻照吸收劑，所述吸收劑可吸收激光輻照的能量并將其轉(zhuǎn)化成熱量。目前用于激光印刷油墨中的吸收劑例如為炭黑或碳納米管。然而，這些吸收劑具有如下缺點(diǎn)它們?cè)谔?yáng)能電池?zé)Y(jié)過程中發(fā)生反應(yīng)以釋放出ニ氧化碳，該ニ氧化碳以氣體形式殘留于導(dǎo)電跡線中，從而在導(dǎo)電跡線中產(chǎn)生孔隙，這可降低電導(dǎo)率。為了防止發(fā)生這種情況，目前通常使用不合炭黑的組合物，其可通過噴墨印刷法或絲網(wǎng)印刷法處理?？捎糜谥苽涮?yáng)能電池受光表面電極且呈糊形式的組合物例如描述于 W02007/089273中。所述糊包含比表面積為0. 2-0. 6m2/g的銀顆粒、玻璃料、樹脂粘合劑和稀釋劑。包含具有兩種不同平均直徑的銀粉的組合物描述于EP-A1775759中。除了所述銀粉之外，所述組合物還包含玻璃料和有機(jī)載體。電極材料中銀的比例為75-95重量％。用于制備太陽(yáng)能電池電極的其他糊描述于W02006/132766中，所述組合物在每種情況下基于固體材料包含85-99重量％的導(dǎo)電金屬組分和1-15重量％的玻璃組分。所述組合物都不能用于通過激光印刷法印刷。然而，相對(duì)于噴墨印刷法和絲網(wǎng)印刷法而言，使用激光印刷法具有可將更精細(xì)的線條且因此更精細(xì)的電極印刷至太陽(yáng)能電池上的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是提供一種用于印刷太陽(yáng)能電池電極的組合物，所述組合物可通過激光印刷法印刷，且與已知組合物相比，不存在由于燒結(jié)所導(dǎo)致的電導(dǎo)率下降。所述目的通過ー種用于使用激光印刷法將導(dǎo)電跡線印刷至襯底上，尤其是用于太陽(yáng)能電池的組合物實(shí)現(xiàn)，所述組合物包含30-90重量％的導(dǎo)電顆粒，0-7重量％的玻璃料， 0-8重量％的至少ー種基體材料，0-8重量％的至少ー種有機(jī)金屬化合物，0-5重量％的至少ー種添加劑和3-69重量％的溶剤，其中所述組合物進(jìn)ー步包含0. 5-15重量％的納米顆粒作為激光輻照吸收劑，所述納米顆粒為銀、金、鉬、鈀、鎢、鎳、錫、鉍、鐵、氧化銅錫(ITO)、 氧化鎢、碳化鈦或氮化鈦顆粒，且所述組合物包含不超過1重量％的元素碳。本發(fā)明上下文中的納米顆粒應(yīng)理解為意指粒度為I-SOOnm的顆粒。用作吸收劑的納米顆粒通常具有3-800nm的粒度。所述組合物中的元素碳比例不超過1重量％，優(yōu)選不超過0. 5重量％，更優(yōu)選不超過0. 3重量％，尤其是不超過0. 1重量％。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物中不存在元素碳。令人驚訝地業(yè)已發(fā)現(xiàn)，也可將銀、金、鉬、鈀、鎢、鎳、錫、鉍、鐵、氧化銅錫、氧化鎢、 碳化鈦或氮化鈦的納米顆粒用作激光輻照吸收劑。以此方式可省去作為激光輻照吸收劑的元素碳，例如呈炭黑、碳納米管、石墨烯或石墨形式，或者與已知組合物相比顯著降低所需的用量。使用銀、金、鉬、鈀、鎢、鎳、錫、鐵、鉍、氧化銅錫或碳化鈦的另ー優(yōu)點(diǎn)是這些材料具有導(dǎo)電性。因此，使用所述納米顆粒將印刷導(dǎo)電跡線的電導(dǎo)率降低至顯著更低的程度或者選優(yōu)完全不降低。此外，這些材料在烘烤過程中不發(fā)生氧化；更特別地，它們不產(chǎn)生任何可導(dǎo)致導(dǎo)電跡線產(chǎn)生孔隙率并因此降低電導(dǎo)率的氣態(tài)化合物。作為吸收劑的碳化鈦可燃燒， 但所釋放出的碳量遠(yuǎn)低于使用元素碳作為吸收劑時(shí)所釋放出的量。用于所述納米顆粒的特別優(yōu)選材料為銀。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述顆粒為球狀顆粒。在本發(fā)明上下文中，球狀顆粒意指所述顆?；境是驙?，但實(shí)際顆粒也可偏離理想球狀。例如，實(shí)際顆粒也可為截短的或者具有液滴狀。也可為其他可能由于生產(chǎn)之故而導(dǎo)致的偏離理想球狀的形狀。當(dāng)所述納米顆粒為球狀顆粒吋，其優(yōu)選具有2-lOOnm的直徑。尤其是當(dāng)使用紅外激光，尤其是波長(zhǎng)為1050納米的那些吋，已發(fā)現(xiàn)具有2-50nm粒徑的球狀顆粒是特別合適的。球狀顆粒的直徑更優(yōu)選為6nm左右。當(dāng)所述納米顆粒以球狀顆粒形式使用吋，所述組合物中的納米顆粒比例尤其為 0. 5-12 重量 ％。在另ー實(shí)施方案中，所述納米顆粒為具有15-lOOOnm邊長(zhǎng)和3-lOOnm高度的棱柱體。棱柱體形狀可變化。例如，在所有其他因素中，所述形狀尤其取決于所用的激光輻照。 例如，棱柱體的基底可呈任意多邊形，例如三角形或五邊形形狀。用作納米顆粒的棱柱體通常為其吸收行為與所用激光波長(zhǎng)匹配的等離子體諧振體。與所用激光波長(zhǎng)的匹配例如通過所述棱柱體的邊長(zhǎng)和橫截面面積進(jìn)行。例如，不同橫截面面積和不同邊長(zhǎng)各自具有不同的吸收行為。所述棱柱體的高度也影響吸收行為。當(dāng)將棱柱體用作納米顆粒吋，以棱柱體形式存在于所述組合物中的納米顆粒比例優(yōu)選為3-10重量％。除了使用球狀顆?；蚶庵w作為激光輻照吸收劑之外，也可使用球狀顆粒和棱柱體二者。球狀顆粒與棱柱體之比可為任意所需比例。呈棱柱體形式的納米顆粒比例越高， 所述組合物中納米顆粒的比例就可越低。尤其是為了運(yùn)輸，所述納米顆粒通常在生產(chǎn)過程中借助合適添加劑穩(wěn)定。在制備所述用于印刷導(dǎo)電跡線的組合物的過程中，通常不除去所述添加剤，從而使得其然后也存在于該組合物中。用于穩(wěn)定的添加劑比例基于所述納米顆粒的質(zhì)量通常不超過15重量％。 用于穩(wěn)定所述納米顆粒的添加劑例如可為長(zhǎng)鏈胺，如十二烷基胺。適于穩(wěn)定所述納米顆粒的其他添加劑例如為辛胺、癸胺、油酸和聚乙烯亞胺。存在于所述組合物中的導(dǎo)電顆?？蔀橛扇我鈱?dǎo)電材料構(gòu)成的任意幾何形狀的顆粒。存在于所述組合物中的導(dǎo)電顆粒優(yōu)選包含銀、金、鋁、鉬、鈀、錫、鎳、鎘、鎵、銅、銅、鋅、 鐵、鉍、鈷、錳、鉻、釩、鈦或其混合物或合金。所用顆粒的平均粒度優(yōu)選為IOOnm至100 μ m。所述平均粒度更優(yōu)選為500nm至 50 μ m,尤其為500nm至10 μ m。所用顆粒可具有本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的任意所需形狀。 例如，所述顆?？蔀槠瑺罨蚯驙?。球狀顆粒也應(yīng)理解為意指其實(shí)際形狀偏離理想球狀的那些。例如，球狀顆粒由于生產(chǎn)之故也可具有液滴形狀或可截短。可用于生產(chǎn)所述組合物的合適顆粒是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的且可商購(gòu)獲得。尤其優(yōu)選使用球狀銀顆粒。球狀顆粒的優(yōu)點(diǎn)在于其與片狀顆粒相比具有改善的流變性能。例如，包含球狀顆粒的組合物具有比包含片狀顆粒的組合物更低的粘度。此外，包含球狀顆粒的組合物在剪切時(shí)具有顯著降低的粘度。這也允許獲得高達(dá)約90%的填充水平，此時(shí)所述組合物仍保持可印刷性。如果使用兩種或更多種不同類型的導(dǎo)電顆粒，則這可通過混合所述類型的顆粒獲得。不同類型的顆粒可能在材質(zhì)、形狀和/或尺寸方面存在不同。所述組合物中的導(dǎo)電顆粒比例為50-90重量％。所述比例優(yōu)選為70-87重量％， 尤其為75-85重量％。除了使用尺寸為IOOnm至100 μ m的導(dǎo)電顆粒之外，也可使用納米顆粒作為導(dǎo)電顆粒。當(dāng)所用導(dǎo)電顆粒為納米顆粒吋，其優(yōu)選具有l(wèi)-500nm的平均直徑。所述納米顆?？蔀槿我馑栊螤睢＠?，所述納米顆粒也可為球狀顆?；蛘呖梢砸岳庵w形式存在。更特別地，當(dāng)將納米顆粒用作導(dǎo)電顆粒吋，所述納米顆粒同時(shí)也用作激光輻照吸收劑。為了獲得可印刷的組合物，所述組合物額外必須包含溶剤。所述組合物中的溶劑比例通常為3-69重量％。溶劑比例優(yōu)選為5-20重量％，尤其為8-15重量％。所用溶劑可例如為有機(jī)溶剤。合適有機(jī)溶劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的所有溶劑。優(yōu)選為萜品醇、texanol、乙ニ醇、丙ニ醇和ニ丙ニ醇。除了使用有機(jī)溶劑之外，也可使用水作為溶剤。當(dāng)將水用作溶劑時(shí)，水的比例優(yōu)選為3-40重量％，更優(yōu)選為5-15重量％，尤其為6-12重量％。由于水通常較快地蒸發(fā)，因此當(dāng)將水用作溶劑時(shí)，必須加入助留劑(即所謂的阻滯劑)以減緩蒸發(fā)。助留劑以0.5-50重量％，優(yōu)選5-40重量％的比例，尤其是以10-30重量％的比例存在于所述組合物中。合適的助留劑為極性束水溶剤。合適的極性束水溶劑例如為甘油，ニ醇如乙ニ醇、 丙ニ醇，聚ニ醇如ニ甘醇、聚乙ニ醇(例如PEG2000)、聚丙ニ醇，鏈烷醇胺如甲基ニ乙醇胺、 乙基ニ乙醇胺、N-甲基吡咯烷酮或聚乙烯亞胺，聚乙烯基胺或聚乙烯基甲酰胺。特別優(yōu)選的助留劑為甘油或聚乙ニ醇。這些具有能降低所述組合物在待印刷襯底表面上流失的高表面張力。因此，可印刷更清晰的結(jié)構(gòu)。為了在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中在半導(dǎo)體襯底上獲得印刷的電極結(jié)構(gòu)體與所述組合物之間的良好粘合性，將半導(dǎo)體襯底(也稱為晶片)與印刷于其上的結(jié)構(gòu)一起燒結(jié)。為了在燒結(jié)之前使所述組合物粘合至晶片，優(yōu)選額外存在基體材料。當(dāng)所述組合物中存在基體材料吋，基體材料的比例優(yōu)選為0. 1-8重量％，更優(yōu)選為0. 5-5重量％，尤其為1-3重量％。當(dāng)將水用作溶劑時(shí)，所用基體材料優(yōu)選為水溶性或水分散性聚合物或聚合物混合物。優(yōu)選在水中形成低粘度溶液的水溶性或水分散性聚合物或聚合物混合物。這可在低粘度下獲得導(dǎo)電顆粒的高填充水平。此外，所用聚合物應(yīng)具有與待印刷襯底表面，例如太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中所用的太陽(yáng)能晶片表面的良好粘合性。所述聚合物還應(yīng)使印刷的導(dǎo)電跡線具有充分的完整性?？捎米骰w材料的合適聚合物例如為丙烯酸酯分散體和丙烯酸酯共聚物如苯乙烯-丙烯酸酯、堿溶性丙烯酸酯樹脂及其共聚物，馬來(lái)酸酐共聚物如苯乙烯-馬來(lái)酸分散體，醇酸樹脂分散體，苯乙烯-丁ニ烯分散體，纖維素衍生物，尤其是羥烷基纖維素、羧烷基纖維素，聚酯分散體，聚乙烯醇，尤其是部分或完全水解的聚乙烯醇，水解的乙酸乙烯酯共聚物如接枝的聚乙ニ醇-乙酸乙烯酯共聚物，聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮共聚物，聚乙烯亞胺，聚乙烯基胺，聚乙烯基甲酰胺，超支化聚碳酸酷，聚ニ醇，聚氨酯分散體，蛋白質(zhì)如酪蛋白。也可使用兩種或更多種聚合物的混合物以形成所述基體材料。當(dāng)所用溶劑僅為有機(jī)溶劑時(shí)，合適的基體材料例如為ABS (丙烯腈-丁ニ烯-苯乙烯)；ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酷)；丙烯酸化的丙烯酸酷；醇酸樹脂；烷基乙烯基乙酸酯；亞烷基-乙酸乙烯酯共聚物，尤其是亞甲基-乙酸乙烯酯、亞乙基-乙酸乙烯酷、 亞丁基-乙酸乙烯酯；亞烷基-氯乙烯共聚物；氨基樹脂；醛和酮樹脂；纖維素和纖維素衍生物，尤其是羥烷基纖維素，纖維素酯如乙酸纖維素、丙酸纖維素、丁酸纖維素，羧烷基纖維素、硝酸纖維素；環(huán)氧丙烯酸酯；環(huán)氧樹脂；改性環(huán)氧樹脂，例如雙官能或多官能雙酚 A或雙酚F樹脂、多官能環(huán)氧酚醛清漆樹脂，溴化環(huán)氧樹脂，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂；脂族環(huán)氧樹脂、縮水甘油醚、乙烯基醚、乙烯-丙烯酸共聚物；烴樹脂；MABS(包含丙烯酸酯単元的透明 ABS)；蜜胺樹脂、馬來(lái)酸酐共聚物；甲基丙烯酸酯；天然橡膠；合成橡膠；氯化橡膠；天然樹脂；松香；紫膠樹脂；酚樹脂；苯氧基樹脂、聚酯；聚酯樹脂如苯酯樹脂；聚砜；聚醚砜；聚酰胺；聚酰亞胺；聚苯胺；聚吡咯；聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯(PBT)；聚碳酸酯(例如獲自Bayer AG的Makrolon )；聚酯丙烯酸酯；聚醚丙烯酸酯；聚乙烯；聚亞乙基噻吩；聚萘ニ甲酸乙ニ醇酷；聚對(duì)苯ニ甲酸乙ニ醇酯(PET)；聚對(duì)苯ニ甲酸乙ニ醇酯ニ醇(PETG)；聚丙烯； 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚苯醚(PPO)；聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)；聚四氫呋喃；聚醚(例如聚乙ニ醇、聚丙ニ醇)；聚乙烯基化合物，尤其是聚氯乙烯(PVC)、PVC共聚物、PVdC、聚乙酸乙烯酯及其共聚物、任選部分水解的聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛、聚乙酸乙烯酷、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基醚、呈溶液或分散體形式的聚丙烯酸乙烯基酯和聚甲基丙烯酸乙烯基酯及其共聚物；聚丙烯酸酯和聚苯乙烯共聚物，例如聚苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物；聚苯乙烯(抗沖改性或非抗沖改性的)；聚氨酷，其用異氰酸酯交聯(lián)或未交聯(lián)；聚氨酯丙烯酸酯；苯乙烯-丙烯酸系共聚物；苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚物(例如獲自BASF AG的
Styroflex 或Styrolux ，獲自CPC的K-Re si η )；蛋白質(zhì)，例如酪蛋白；苯乙烯-異戊ニ 烯嵌段共聚物；三嗪樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺-三嗪樹脂(BT)、氰酸酯樹脂(CE)、烯丙基化的聚苯醚(APPE)。此外，兩種或更多種聚合物可形成基體材料。為了獲得所述組合物與用作太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中的襯底的半導(dǎo)體材料之間的良好粘合性，所述組合物中以0.5-6重量％的比例存在玻璃料。玻璃料的比例優(yōu)選為1.5-4重量％，尤其為2-3. 5重量％。優(yōu)選使用基本無(wú)鉛的玻璃料。這類玻璃料例如為氧化鉍基玻璃。適用于所述組合物的玻璃料尤其包含氧化鉍，氧化硅和/或氧化碲。氧化碲的比例優(yōu)選為0. 01-10重量％。氧化鉍的比例優(yōu)選為40-95重量％。氧化鉍的比例更優(yōu)選為50-80重量％，尤其為60-75重量％。氧化硅的比例優(yōu)選為0-30重量％， 尤其為1-4重量％。除了氧化鉍、氧化硅和氧化碲之外，所述玻璃料可額外包含氧化硼。氧化硼的比例優(yōu)選為0. 1-10重量％，尤其為0. 5-8重量％，且在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中為1-4重量％。除了所述氧化物之外，所述玻璃料還可包含氧化鋅和/或氧化鋁。氧化鋅的比例為0-15重量％，氧化鋁的比例為0-3重量％。
可存在于所述玻璃料中的其他金屬氧化物例如為氧化銀(Ag2O)、氧化銻(Sb2O3)、 氧化鍺(GeO2)、氧化銅(In2O3)、五氧化ニ磷(P2O5)、五氧化ニ釩(V2O5)、五氧化ニ鈮(Nb2O5) 和五氧化ニ鉭(Tei2O5)?？纱嬖谟谒霾ＡЯ现械腁&0、P2O5> V2O5, Nb2O5和/或Tei2O5比例在每種情況下為約0-8重量％。所述玻璃料中的h203和/或Sb2O3比例在每種情況下優(yōu)選為0-5重量％。此外，所述玻璃料可包含ー種或多種堿金屬氧化物，通常為Na20、Li2O和/ 或K20。所述玻璃料中的堿金屬氧化物比例在每種情況下為0-3重量％。此外，所述玻璃料中也可存在堿土金屬氧化物。通常存在的堿土金屬氧化物為Ba0、Ca0、Mg0和/或SrO。所述玻璃料中的堿土金屬氧化物比例在每種情況下為0-8重量％。在本發(fā)明的上下文中，基本無(wú)鉛意指不向所述玻璃料中添加鉛且所述玻璃料中的鉛比例小于lOOOppm。在優(yōu)選實(shí)施方案中，至少一部分納米顆粒包納于所述玻璃料的玻璃中。此時(shí)優(yōu)選所述納米顆粒的材料為鉍。當(dāng)僅一部分納米顆粒包納于所述玻璃料的玻璃中吋，被包納的納米顆粒的材料可與未被包納的納米顆粒的那些相同。然而，也可使用不同材料的納米顆粒，其中例如包納于玻璃料的玻璃中的納米顆粒由不同于未被包納的納米顆粒材料的材料構(gòu)成。此外，可使不同材料的納米顆粒包納于所述玻璃料的玻璃中。本發(fā)明組合物進(jìn)ー步包含至少ー種有機(jī)金屬化合物。所述組合物中的有機(jī)金屬化合物比例為0-5重量％，優(yōu)選為1-3重量％，尤其為1.5-2. 5重量％。在其上印刷有所述組合物的襯底燒結(jié)過程中，所述有機(jī)化合物的有機(jī)成分分解并從所述組合物中除去。存在的金屬殘留于所述組合物中。可使用的合適有機(jī)金屬化合物為金屬羧酸鹽、金屬丙酸鹽、金屬醇鹽、金屬配合物或其混合物。所述有機(jī)金屬化合物也可包含芳族或脂族基團(tuán)。合適的羧酸鹽例如為甲酸鹽、乙酸鹽或丙酸鹽。合適的醇鹽例如為甲醇鹽、乙醇鹽、丙醇鹽、丁醇鹽、戊醇鹽、己醇鹽、庚醇鹽、辛醇鹽、壬醇鹽、癸醇鹽、十一烷醇鹽和十二烷醇鹽。所述有機(jī)金屬化合物的金屬優(yōu)選選自鋁、鉍、鋅和釩。此外，所述有機(jī)金屬化合物可包含硼或硅?？墒褂玫暮线m有機(jī)金屬化合物例如為乙酸鉍(III)、三苯基鉍、六氟戊ニ酸鉍 (III)、四甲基庚ニ酸鉍(III)、新癸酸鉍、2-乙基己酸鉍(III)、碳酸氧鉍、次沒食子酸鉍水合物、堿式?jīng)]食子酸鉍(III)水合物、次水楊酸鉍(III)、三0，2，6，6-四甲基-3，5-庚ニ 酸)鉍(III)、碳酸三苯基鉍(III)、三O-甲氧基苯基)腦。尤其優(yōu)選的有機(jī)金屬化合物為乙酸鉍(III)ヽ2-乙基己酸鉍(III)、碳酸氧鉍、次沒食子酸鉍水合物、堿式?jīng)]食子酸鉍(III)水合物、次水楊酸鉍(III)。此外，所述組合物也可包含其他添加剤。可存在于所述組合物中的添加劑例如為分散劑、觸變劑、增塑劑、消泡劑、干燥劑、交聯(lián)劑、絡(luò)合劑和/或?qū)щ娋酆衔镱w粒。所述添加劑各自可単獨(dú)使用或以兩種或更多種添加劑的混合物形式使用。所述組合物中的添加劑比例通常為0-5重量％，優(yōu)選為0. 1-3重量％，尤其為
0. 1-2 重量 ％。當(dāng)使用分散劑作為添加劑時(shí)，可僅使用ー種分散劑或多于ー種分散劑。原則上，合適地為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知用于分散體中且描述于現(xiàn)有技術(shù)中的所有分散劑。優(yōu)選的分散劑為表面活性劑或表面活性劑混合物，例如陰離子、陽(yáng)離子、兩性或非離子表面活性剤。合適的陽(yáng)離子和陰離子表面活性劑例如描述于“Encyclopedia of Polymer Science and Technology”，J. Wiley & Sons (196bハ弟 5 卷，弟 816—818 貝禾ロ “Emulsion Polymerisation and Emulsion Polymers，，, 車耳P. Lovell 不 J Μ· El—Asser,出版商Wiley &S0ns(1997)，第2^-2 頁(yè)中。然而，也可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的具有顏料親和性錨定基團(tuán)的聚合物作為分散劑。當(dāng)加入觸變劑作為添加劑時(shí)，可使用例如有機(jī)觸變劑?？墒褂玫脑龀韯├鐬榫郾┧帷⒕郯滨セ驓浠吐橛??？墒褂玫脑鏊軇?rùn)濕劑、消泡劑、干燥劑、交聯(lián)劑、絡(luò)合劑和導(dǎo)電聚合物顆粒為通常用于分散體中且為本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的那些。本發(fā)明組合物例如通過在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的裝置中劇烈混合并分散而制備。 這包括例如將各組分在溶解器或用相當(dāng)強(qiáng)度分散的裝置中混合、在攪拌式球磨機(jī)中或在大量生產(chǎn)時(shí)在粉末流化床中分散。本發(fā)明組合物尤其適于通過激光印刷法印刷至襯底上。特別地，所述組合物適于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池。為此，通過將所述組合物由載體借助激光輻照轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體襯底上而將該組合物印刷至半導(dǎo)體襯底上，其中來(lái)自所述激光的能量被所述納米顆粒吸收并轉(zhuǎn)化成熱量，所述熱量使溶劑蒸發(fā)并且將所述組合物液滴由載體推進(jìn)至所述半導(dǎo)體襯底上。該方法能在半導(dǎo)體襯底上精確產(chǎn)生導(dǎo)電跡線。在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中，所述半導(dǎo)體襯底通常為硅半導(dǎo)體。這也稱為太陽(yáng)能晶片。用于將所述組合物印刷至半導(dǎo)體襯底上的激光優(yōu)選為紅外激光。更特別地，所述激光為具有1050nm波長(zhǎng)的紅外激光。此時(shí)可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的任何所需的紅外激光。
權(quán)利要求
1.一種用于使用激光印刷法將導(dǎo)電跡線印刷至襯底上的組合物，尤其是用于太陽(yáng)能電池的組合物，所述組合物包含30-90重量％的導(dǎo)電顆粒，0-7重量％的玻璃料、0-8重量％的至少ー種基體材料，0-8重量％的至少ー種有機(jī)金屬化合物，0-5重量％的至少ー種添加劑和3-69重量％的溶剤，其中所述組合物進(jìn)ー步包含0. 5-15重量％的納米顆粒作為激光輻照吸收劑，所述納米顆粒為銀、金、鉬、鈀、鎢、鎳、錫、鉍、鐵、氧化銅錫、碳化鈦、氧化鎢或氮化鈦顆粒，且所述組合物包含不超過1重量％的元素碳。
2.如權(quán)利要求1的組合物，其中所述納米顆粒為球狀顆粒。
3.如權(quán)利要求1或2的組合物，其中所述球狀顆粒具有2-lOOnm的直徑。
4.如權(quán)利要求2或3的組合物，其中所述呈球狀顆粒形式的納米顆粒比例為0.5-12重量％。
5.如權(quán)利要求1的組合物，其中所述納米顆粒為具有15-lOOOnm邊長(zhǎng)和3-lOOnm高度的棱柱體。
6.如權(quán)利要求5的組合物，其中用作納米顆粒的棱柱體為其吸收行為與所用激光波長(zhǎng)匹配的等離子體諧振體。
7.如權(quán)利要求5或6的組合物，其中以棱柱體形式存在的納米顆粒比例為3-10重量％。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的組合物，其中所述納米顆粒由長(zhǎng)鏈胺穩(wěn)定。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的組合物，其中至少一部分納米顆粒包納于所述玻璃料的玻璃中。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的組合物，其中所述導(dǎo)電顆粒包含銀、金、鋁、鉬、鈀、錫、 鎳、鎘、鎵、銅、銅、錫、鐵、鉍、鈷、錳、鉻、釩、鈦或其混合物或合金且優(yōu)選具有Inm至100 μ m 的平均粒度。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的組合物，其中所用玻璃料為優(yōu)選包含0.01-10重量％ 氧化碲的氧化鉍基無(wú)鉛玻璃。
12.—種制備太陽(yáng)能電池的方法，其中通過將如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的組合物借助激光輻照由載體轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體襯底上而將所述組合物印刷至該半導(dǎo)體襯底上，其中所述激光的能量被所述納米顆粒吸收并轉(zhuǎn)化成熱量，所述熱量使溶劑蒸發(fā)并將所述組合物由載體推進(jìn)至半導(dǎo)體襯底上。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中所述激光為紅外激光。
14.如權(quán)利要求12或13的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底為硅半導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使用激光印刷法將導(dǎo)電跡線印刷至襯底上，尤其是用于太陽(yáng)能電池的組合物，所述組合物包含30-90重量％的導(dǎo)電顆粒，0-7重量％的玻璃料、0-8重量％的至少一種基體材料，0-8重量％的至少一種有機(jī)金屬化合物，0-5重量％的至少一種添加劑和3-69重量％的溶劑。所述組合物進(jìn)一步包含0.5-15重量％的納米顆粒作為激光輻照吸收劑，所述納米顆粒為銀、金、鉑、鈀、鎢、鎳、錫、鐵、氧化銦錫、碳化鈦或氮化鈦顆粒。所述組合物包含不超過1重量％的元素碳。
文檔編號(hào)H01L21/288GK102576576SQ201080045531
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者F·克萊內(nèi)耶格爾, S·赫梅斯 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司