导电膏组合物及由其制成的半导体器件制造技术

本发明专利技术公开了一种导电膏组合物，所述导电膏组合物包含导电金属源、Ti-Te-Li氧化物和有机载体。本发明专利技术公开了一种制品，诸如高效光伏电池，所述制品通过以下方法形成：将糊料组合物沉积在半导体基板上(例如，通过丝网印刷)并焙烧糊料以除去有机载体，以及烧结金属并建立金属与器件之间的电接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电膏组合物及由其制成的半导体器件相关申请的交叉引用本申请要求2012年9月6日提交的名称为“ConductivePasteCompositionandSemiconductorDevicesMadeTherewith”的美国临时专利申请序列号61/697,453的权益，该临时专利申请的内容以全文引用的方式并入本文。
本专利技术涉及一种可用于构造多种电器件和电子器件的导电膏组合物，并且更具体地，本专利技术涉及一种可用于生成包括用于光伏器件的前侧面电极的导电结构的糊料组合物。
技术介绍
常规光伏电池装配了具有结诸如p-n结的半导体结构，所述p-n结被成形为具有n型半导体和p型半导体。对于典型的p基构型，负极位于电池将暴露于光源的侧面(“前”侧面，其在太阳能电池的情形中为暴露于日光的侧面)上，并且正极位于电池的另一个侧面(“背”侧面)上。落在p-n结上的适当波长的辐射诸如日光用作外部能量源，其产生电子-空穴对电荷载体。这些电子-空穴对电荷载体在由p-n结产生的电场中迁移，并且被半导体的相应表面上的电极收集起来。该电池因此适于向连接到这些电极的电力负荷提供电流，从而提供从入射太阳能转换的电能，所述电能可做有用功。太阳能光伏系统被认为是对环境有益的，因为它们减少了对常规发电站中所用的化石燃料的需求。工业光伏电池通常是以结构诸如基于掺杂质的结晶硅晶片的结构的形式提供，所述晶片已被金属化，即具有导电金属触点形式的电极，所生成的电流可通过所述电极流至外部电路负荷。最常见的情况是，这些电极设置在大致为平面的电池结构的相对两侧上。常规地，它们通过如下方式来产生：将合适的导电金属糊料施涂到半导体主体的相应表面上并且然后焙烧糊料。光伏电池通常被制造成在它们的前侧面上具有绝缘层以提供减反射特性，所述特性最大化对入射光的利用率。然而，在该构型中，通常必须除去绝缘层以允许铺叠的前侧面电极与下面的半导体表面接触。前侧面导电金属糊料通常包含用作印刷用载体的有机介质中携带的玻璃料和导电物质(例如，银粒子)。可通过以下方式形成电极，即以合适的模式(例如，通过丝网印刷)沉积糊料组合物并然后焙烧糊料组合物和基板，以溶解或以其它方式穿透绝缘减反射层并烧结金属粉末，使得形成与半导体结构的电连接。糊料组合物在焙烧时穿透或蚀穿减反射层并与基板形成强粘结的能力高度取决于导电膏的成分及焙烧条件。光伏电池电性能的关键量度诸如效率也受到在焙烧的导电膏与基板之间制成的电触点的品质的影响。虽然可用于形成器件诸如光伏电池的各种方法和组合物是已知的，但仍然需要允许制造出图案化导电结构的组合物，所述导电结构提供改善的总体器件电性能并有利于高效地制造此类器件。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及糊料组合物，该糊料组合物包含：(a)导电金属源；(b)Ti-Te-Li氧化物；和(c)有机载体，所述导电金属源和Ti-Te-Li氧化物分散在所述有机载体中。在某些实施例中，糊料组合物还包含0.01至5重量％，或0.05至2.5重量％，或0.1至1重量％的离散的氧化物添加剂或者在焙烧时产生氧化物的金属或化合物。另一方面提供了用于在基板上形成导电结构的方法，该包括：(a)提供具有第一主表面的基板；(b)将糊料组合物施涂在所述第一主表面的预先选定的部分上，其中所述糊料组合物包含以下成分的掺加物：i)导电金属源，ii)Ti-Te-Li氧化物，和iii)有机载体，所述导电金属源和Ti-Te-Li氧化物分散在所述有机载体中；以及(c)焙烧所述基板和在所述基板上的糊料组合物，由此在所述基板上形成导电结构。在进一步的实施方式中，基板包括在其表面上的减反射层，并且焙烧导致糊料至少部分地蚀穿减反射层，使得在导电结构与基板之间建立起电接触。另外，提供了包括基板和在基板上的导电结构的制品，该制品已通过前述方法形成。该类型的代表性制品包括半导体器件和光伏电池。在一个实施例中，基板包括硅晶片。附图说明当参考本专利技术的以下优选实施例的具体实施方式及附图时，将更充分地理解本专利技术并且其它优点将变得显而易见，其中类似的附图标号指示所有若干视图的相似元件，并且其中：图1A-1F描述可制造半导体器件的方法的连续步骤。该器件继而可并入到光伏电池中。图1A-1F中所用的附图标号包括下列：10：p型基板12：基板10的第一主表面(前侧面)14：基板10的第二主表面(背侧面)20：n型扩散层30：绝缘层40：p+层60：在背侧面上形成的铝浆61：铝背面电极(通过焙烧背侧面铝浆获得)70：在背侧面上形成的银浆或银/铝浆71：银或银/铝背面电极(通过焙烧背侧面糊料获得)500：根据本专利技术在前侧面上形成的导电膏501：根据本专利技术的导电前面电极(通过焙烧前侧面导电膏形成)具体实施方式本专利技术解决了对用以制造具有高机械强度的高导电性电极的高性能半导体器件的方法的需求。本文提供的导电膏组合物有利地用于制造光伏器件的前侧面电极。理想的是，糊料组合物促进前侧面金属化的形成，所述前侧面金属化：(a)牢固地附着于下面的半导体基板；并且(b)提供与基板的相对低电阻的接触。合适的糊料组合物据信有助于蚀刻常用于半导体结构诸如光伏电池中的表面绝缘层以允许在导电电极与下面的半导体之间发生接触。在一个方面，本专利技术提供了一种糊料组合物，其包含：功能性导电组分，诸如导电金属源；钛-碲-锂(“Ti-Te-Li”)氧化物；任选的离散无机添加剂；和有机载体。某些实施例涉及包括用本专利技术的糊料组合物制成的导电结构的光伏电池。此类电池可提供高光伏转换效率、高填充因数和低串联电阻中的一种或多种的任意组合。在各种实施例中，本专利技术的糊料组合物可包含以下成分的掺加物：无机固体部分，该部分包含(a)约85％至约99.5重量％，或约90至约99重量％，或约95至约99重量％的导电金属源；(b)约1％至约15重量％，或约1％至约8重量％，或约2％至约8重量％，或约1％至约5重量％，或约1至约3重量％的Ti-Te-Li氧化物材料，其中上述的组分(a)和(b)的含量是基于除了有机介质外的组合物的无机固体部分的所有组分的总重量计的。如下文进一步所详述，糊料组合物还包含有机载体，其用作分散在有机载体中的无机组分的载体。糊料组合物可包含其它附加组分诸如表面活性剂、增稠剂、触变胶、和粘合剂。通常，电极和其它导电迹线通过将糊料组合物丝网印刷到基板上来提供，虽然也可使用其它印刷形式，诸如电镀、挤出、喷墨、成型印刷或多版印刷、或带式印刷。沉积后，在升高的温度下焙烧通常在有机载体中包含导电金属粉末(例如Ag)、玻璃料和任选的无机添加剂的组合物。该组合物也可用来形成导电迹线，诸如用于要并入到电器件或电子器件中的半导体模块中的那些。如技术人员将会认识到的那样，本文所述的糊料组合物可被称为“导电的”，这是指该组合物可被成形为某种结构，并且然后被加工成表现出足以用于在器件或与其连接的电路之间传导电流的导电性。I.无机组分本专利技术的一个实施例涉及一种糊料组合物，其可包含：包含提供导电性的功能性材料的无机固体部分、Ti-Te-Li氧化物易熔材料；和无机固体分散在其中的有机载体。糊料组合物还可包含附加组分，诸如表面活性剂、增稠剂、触变胶、和粘合剂。A.导电金属本专利技术的糊料组合物包含导电金属源。示例性金属包括但不限于银、金、铜本文档来自技高网...

【技术保护点】
糊料组合物，包含：(a)导电金属源；(b)Ti‑Te‑Li氧化物；和(c)有机载体，所述导电金属源和所述Ti‑Te‑Li氧化物分散在所述有机载体中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.06 US 61/697,4531.糊料组合物，包含：(a)导电金属源；(b)Ti-Te-Li氧化物；和(c)有机载体，所述导电金属源和所述Ti-Te-Li氧化物分散在所述有机载体中，其中钛、碲和锂阳离子一起构成氧化物中存在的至少70％的阳离子，并且其中钛、碲和锂阳离子的最小含量分别为至少2、30和18阳离子％，其中Ti-Te-Li氧化物中Bi2O3的含量为0-10阳离子％，且所述糊料组合物是无铅的。2.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中Ti、Te和Li阳离子占所述Ti-Te-Li氧化物的75至95阳离子百分比。3.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述Ti-Te-Li氧化物还掺入了至少一种选自下列的氧化物：B、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Zr、Nb、Si、Mo、Hf、Ag、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Se、Ru、Bi、P、Y、La以及其它镧系元素的氧化物、以及它们的混合物。4.根据权利要求1所述的糊料组合物，所述糊料组合物还包含离散的氧化物添加剂，所述添加剂为至少一种选自下列的氧化物：B、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Zr、Nb、Si、Mo、Hf、Ag、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Se、Ru、Bi、P、Y、La以及其它镧系元素中的一种或多种的氧化物、以及它们的混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·R·米克斯卡，D·H·罗奇，C·托拉迪，P·D·韦尔努伊，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US