图案化基片上的导电网络制造技术

在含通孔的基片表面上形成自组装导电网络等。具有图案的导电网络这样形成，使得所述导电网络中的至少一些导电材料到达孔中，有时甚至通过所述孔到达所述基片的相对表面。基片表面上的网络电连接至孔中的导电材料，且具有良好的电导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图案化基片上的导电网络相关申请的交叉参考本申请要求于2011年10月29日提交的美国临时专利申请序列第61/553，192号的优先权，该文的全部内容通过弓I用纳入本文。
本专利技术涉及图案化基片上的导电网络，具体来说，涉及在含通孔的基片上的自组装导电网络。背景在光伏领域，高性能的太阳能电池效率需要多个昂贵的加工步骤来在太阳能电池中制备所需的特征。因为附加的加工成本，这些步骤限制了太阳能电池的实用性。在常规的太阳能电池设计中，把光生电流驱动到两电极:(1)在太阳能电池底部的底(通常是连续的和均匀的)电极，以及(2)在与该底部相对的正面(受照射侧)上精细印刷的线阵列。可通过把银浆丝网印刷成精细的线图案，来形成太阳能电池正面上的精细印刷的线阵列。例如，寻求通过改善太阳能电池上电极的图案化，来改善太阳能电池的性能(如单位面积产生的瓦特数(Watt))。本领域期望通过减小太阳能电池正面上的印刷银面积，来改善太阳能电池的性能。银面积减小允许更多的光进入太阳能电池的光伏部分，由此改善效率。已经设计了金属覆盖穿通(metal wrap through) (MWT)作为实现这个想法的一种方式,其中太阳能电池正面和底部的电接触通过使用硅穿孔(TSV)来形成。改善在太阳能电池上或穿过太阳能电池形成导电网络的方法可带来益处。更一般地，改善在膜基片上或穿过膜基片形成导电网络的方法可带来益处，包括在其他光伏(如薄膜光伏器件)应用中的应用，以及更普遍的电子应用(包括用于平板显示器、透明加热器、发光等的透明电极应用)。概述在一方面中，本专利技术的特征是在含通孔的基片表面上的自组装导电网络。具有图案的导电网络这样形成,使得所述导电网络中的至少一些导电材料到达孔中，有时甚至通过所述孔到达所述基片的相对表面。在孔中形成导电材料，而在基片表面上形成导电网络。基片表面上的网络电连接至孔中的导电材料，且具有良好电导。在一些实施方式中，通过基片表面上的导电网络收集的电流可通过孔中的导电材料导向基片的相对侧。这种基片可用于光伏电池，例如具有金属覆盖穿通(metal wrap through) (MWT)设计的电池。在孔中甚至在第二表面上一步形成(如通过自组装)导电网络和导电材料，可简化制造工艺、改善加工通量和降低成本，同时在表面和孔之间、在表面和与该表面相对的一侧之间提供良好电导。在另一方面中，本专利技术的特征是一种制品，其包括基片、导电材料和自组装导电网络。所述基片包括第一表面、第二表面、从所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿过所述基片厚度延伸的一个或更多个孔。所述导电材料在所述一个或更多个孔中。所述自组装导电网络在所述第一表面上且包括所述导电材料。所述自组装导电网络与在所述一个或更多个孔中的导电材料有电连接。在另一方面中，本专利技术的特征是一种方法，其包括提供一种基片，该基片包括第一表面、第二表面、从所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿过所述基片厚度延伸的一个或更多个孔；以及把一种乳液和分散于该乳液中的非挥发性组分施涂至所述基片的第一表面上。所述乳液和非挥发性组分自组装成在所述基片的第一表面上的导电网络以及在所述一个或更多个孔中的导电材料。所述导电网络和所述导电材料有电连接，从而把电流从所述第一表面通过所述一个或更多个孔导向所述第二表面。本专利技术的特征还在于下述的一种或更多种实施方式。所述自组装导电网络延伸进入所述一个或更多个孔，且在所述一个或更多个孔中的导电材料是所述自组装导电网络的延伸部分。所述自组装导电网络穿过所述一个或更多个孔延伸，到达第二表面上。在所述一个或更多个孔中的导电材料与所述自组装导电网络有电连接，从而把电流从所述第一表面导向所述第二表面。所述自组装导电网络具有远离所述一个或更多个孔的第一各向异性以及靠近所述一个或更多个孔的第二各向异性，且所述第二各向异性高于所述第一各向异性。所述自组装导电网络在远离所述一个或更多个孔处是各向同性的。所述自组装导电网络包括金属迹线和在所述迹线之间的网孔，且靠近所述一个或更多个孔的金属迹线以径向图案的方式延伸到并进入所述一个或更多个孔。所述自组装导电网络由金属纳米颗粒形成。所述金属纳米颗粒包括银纳米颗粒。所述基片包括半导体、聚合物膜或者玻璃。所述一个或更多个孔由激光钻孔或蚀刻形成。本专利技术的特征还在于下述的一种或更多种实施方式。所述一个或更多个孔中的导电材料是所述导电网络的延伸部分，且在所述导电网络自组装时形成。所述乳液和所述非挥发性组分自组装成导电网络，该导电网络穿过所述一个或更多个孔延伸并到达第二表面上。在基片中的所述一个或更多个孔由激光钻孔或蚀刻形成。所述乳液包括油包水乳液或者水包油乳液。所述非挥发性组分包括金属或陶瓷纳米颗粒。自组装导电网络包括形成一种导电网络，该导电网络在远离所述一个或更多个孔处具有低各向异性，且在靠近所述一个或更多个孔处具有高各向异性。形成在靠近所述一个或更多个孔处具有高各向异性的导电网络包括形成金属迹线，所述金属迹线以径向图案的方式延伸到并进入所述一个或更多个孔。烧结所述导电网络。通过说明书和附图，不难了解其它的特征、目的和优点。【附图说明】图1是基片表面上的导电网络的显微照片。图2，3A, 3B和4是含通孔的基片表面上的导电网络的显微照片。图5A是含通孔的基片上的导电网络的示意图。图5B是包含排布成图案的通孔的基片的示意图。图5C是含通孔的基片表面上的无规导电网络的示意图。图是含通孔的基片表面上的具有本专利技术特征的导电网络的示意图。专利技术详述在一些实施方式中，乳液的自组装性质可优选地用于在表面上制备有用的图案，包括制造无规金属网格(mesh)。这种无规金属网格也可用于光伏电池。例如，图1显示了这种金属网格的显微照片，其中深色的区域是银迹线，淡色的区域是迹线之间非导电的、透光的空穴或网孔。美国专利第7，601，406号中描述了无规金属网格，且美国专利申请公开第2011/0175065号描述了把这种网格应用到光伏电池中，以上两文的全部内容通过引用纳入本文。使用包括乳液或泡沫(如与气体互混的液相)的自组装涂层材料，来在具有孔或通孔(vias)的基片上形成透明的导电网络。例如，所述透明的导电网络可以是具有TSV的太阳能电池上的正面电极。这种方法相对于用于产生无规金属网格的方法有优势，因为这些方法可通过自组装制备环绕和/或穿过所述孔的特别优选的网络图案。具体来说，可在一步中自组装环绕和/或穿过所述孔的网络图案以及远离所述孔的网络图案。乳液或泡沫渗入孔中，从而在孔中形成导电材料，作为其中限定了孔的表面上的网络图案的延伸部分。无规网格导体只有标称的各向同性面电阻，但更加优化的、非均匀网格图案可用于在电流浓缩点(如孔或通孔)处为这种导电网格产生定向性(各向异性)。可通过乳液和基片之间的直接相互作用来形成(如自组装)优选的图案(如导电网络)。所述基片、涂层材料和方法可具有下述特征。基片-可使用多种未图案化的基片。如果目标是制备具有透明导电涂层的制品，基片优选地对可见光区(400-800nm)的光是基本上透明的。合适的基片的示例包括玻璃、聚合物材料(如聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯或聚碳酸酯)、陶瓷(例如，透明的金属氧化物)和半导体材料(如硅或锗)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，其包括：基片，所述基片包括第一表面、第二表面、从所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿过所述基片厚度延伸的一个或更多个孔；在所述一个或更多个孔中的导电材料；以及在所述第一表面上的自组装导电网络，所述自组装导电网络包括导电材料，且与在所述一个或更多个孔中的导电材料有电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.29 US 61/553,1921.一种制品，其包括: 基片，所述基片包括第一表面、第二表面、从所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿过所述基片厚度延伸的一个或更多个孔； 在所述一个或更多个孔中的导电材料；以及 在所述第一表面上的自组装导电网络，所述自组装导电网络包括导电材料，且与在所述一个或更多个孔中的导电材料有电连接。2.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述自组装导电网络延伸进入所述一个或更多个孔，且在所述一个或更多个孔中的导电材料是所述自组装导电网络的延伸部分。3.如权利要求2所述的制品，其特征在于，所述自组装导电网络穿过所述一个或更多个孔延伸，并到达第二表面上。4.如权利要求1所述的制品，其特征在于，在所述一个或更多个孔中的导电材料与所述自组装导电网络有电连接，从而把电流从所述第一表面导向所述第二表面。5.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述自组装导电网络具有远离所述一个或更多个孔的第一各向异性，以及靠近所述一个或更多个孔的第二各向异性，且所述第二各向异性高于所述第一各向异性。6.如权利要求5所述的制品，其特征在于，所述自组装导电网络在远离所述一个或更多个孔处是各向同性的。7.如权利要求5所述的制品，其特征在于，所述自组装导电网络包括金属迹线和在该迹线之间的网孔，且靠近所述一个或更多个孔的金属迹线以径向图案的方式延伸到并进入所述一个或更多个孔。8.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述自组装导电网络由金属纳米颗粒形成。9.如权利要求8所述的制品，其特征在于，所述金属纳米颗粒包含银纳米颗粒。10.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述基片包括半导体、聚合物膜或者玻璃。11.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·L·格兰士特姆，A·贾巴，L·曼戈利尼，
申请(专利权)人：西玛耐诺技术以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL