具有改进的粘着性能的铅-铋-碲-硅酸盐无机反应体系制造技术

本发明专利技术涉及包含式(I)Pba-Bib-Tec-Sig-Md-Oe的铅-铋-碲-硅酸盐组合物的无机反应体系，其中0<a、b、c、d或g≤1，0≤d、e≤1，且a、b、c、d和g的和为1，0<a≤0.05，0.2<b≤0.95，0<c≤0.5，0<d≤0.2，0<g≤0.5，a:b为约0.1:99.9至约5:95，b:c为约50:50至99:1，a:c为约1:99至约10:90，b:g为约50:50至约98:2，M为一种或多种元素，且e为足以使Pb、Bi、Te、Si和M组分平衡的数。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的粘着性能的铅-铋-碲-硅酸盐无机反应体系
本专利技术涉及改进包含无机反应体系的导电糊的粘着性能的铅-铋-碲-硅酸盐(PBTS)无机反应体系(IRS)。在本专利技术的一个方面中，用于太阳能电池板技术，尤其是用于形成正面电接触的导电糊组合物包含导电颗粒、有机载体和铅-铋-碲-硅酸盐无机反应体系。专利技术背景太阳能电池是利用光生伏打效应将光能转化成电的装置。太阳能是有吸引力的绿色能源，因为它是可持续的且仅产生无污染副产物。因此，目前投入了大量研究来开发具有增强的效率，同时持续降低材料和生产成本的太阳能电池。在操作中，当光击中太阳能电池时，一部分入射光被表面反射，其余透射到太阳能电池中。透射光的光子被通常由半导体材料如硅制成的太阳能电池吸收。来自被吸收的光子的能量由半导体材料的原子激发电子，产生电子-空穴对。这些电子-空穴对然后被p-n结分开并被施加于太阳能电池表面上的导电电极收集。太阳能电池通常具有施加于其正面和背面上的导电糊。将通常包含银的正面糊丝网印刷在基底的正面上以用作正面电极。典型的导电糊包含导电金属颗粒、玻璃料(glassfrit)和有机载体。在一些情况下，玻璃料在烧制时蚀刻透过硅基底表面上的抗反射涂层如氮化硅涂层，帮助在导电颗粒与硅基底之间建立电接触。同时，帮助建立电接触的一些已知玻璃料还导致糊在硅基底上的劣化粘着。因此，可降低太阳能电池的粘着性能和可靠性。因此，提供导电糊与下面基底之间的改进粘着以实现增强的太阳能电池效率的IRS是理想的。
技术实现思路
本专利技术提供当用于导电糊中时改进糊与下面的硅基底的粘着的无机反应体系。本专利技术还提供包含式(I)：Pba-Bib-Tec-Sig-Md-Oe的铅-铋-碲-硅酸盐组合物的无机反应体系，其中0<a、b、c、d或g≤1，0≤d、e≤1，且a、b、c、d和g的和为1，0<a≤0.05，0.2<b≤0.95，0<c≤0.5，0<d≤0.2，0<g≤0.5，a:b为约0.1:99.9至约5:95，b:c为约50:50至99:1，a:c为约1:99至约10:90，b:g为约50:50至约98:2，M为一种或多种元素，且e为足以使Pb、Bi、Te、Si和M组分平衡的数。本专利技术另一方面涉及包含金属颗粒、至少一种本专利技术无机反应体系和有机载体的导电糊。本专利技术另一方面为通过将本专利技术导电糊施加于硅晶片上并将硅晶片烧制而生产的太阳能电池。本专利技术还提供包含电互连的本专利技术太阳能电池的太阳能电池模块。本专利技术另一方面为生产太阳能电池的方法，所述方法包括步骤：提供具有正面和背面的硅晶片，将本专利技术导电糊施加于硅晶片上，和将硅晶片烧制。具体实施方式本专利技术涉及PBTS无机反应体系。尽管不限于这类应用，PBTSIRS组合物可单独或者与其它IRS组合物组合用于导电糊组合物中，如用于硅太阳能电池中的那些中。导电糊组合物优选包含导电金属颗粒、有机载体、PBTSIRS组合物和一种或多种其它无机反应体系，例如改进导电糊与下面硅基底之间的接触的无机反应体系(在本文中称为接触促进性无机反应体系)。导电糊组合物可进一步包含一种或多种其它添加剂。当应用于硅太阳能电池时，这类糊可用于在硅晶片的正面或背面上形成电接触层或电极。在一个优选实施方案中，导电糊用在用于太阳能电池的硅晶片的正面上，且包含银导电颗粒、PBTSIRS组合物、有机载体和任选的接触促进性IRS。在其它实施方案中，IRS可包含多种PBT(铅-铋-碲)玻璃组合物、硅酸铅玻璃组合物、硼硅酸铅玻璃组合物、亚碲酸铋玻璃组合物、PBTS玻璃组合物与含PBTS化合物或者在物理加工(例如机械化学加工、研磨、磨碎)或化学加工(例如烧制、热分解、光或辐射化学分解)期间形成PBTSIRS的含PBTS化合物(例如有机金属化合物、盐)的组合。在其它实施方案中，形成IRS的元素可存在于单一组分中或者分布于两种或更多种组分中，所述组分可以是无定形或者结晶或部分结晶的。无机反应体系本专利技术涉及例如用于导电糊组合物中的IRS。IRS在用于导电糊组合物中时提供多个功能。首先，IRS提供导电颗粒的输送介质，容许它们烧结并从糊迁移至半导体基底的界面上。IRS体系还提供糊组分的反应介质以在经受升高的温度时在界面处经历物理和化学反应。物理反应包括但不限于熔融、溶解、扩散、烧结、沉淀和结晶。化学反应包括但不限于合成(形成新的化学键)和分解、还原和氧化，和相变。另外，IRS还充当提供导电颗粒与半导体基底之间结合的粘着介质，由此改进在太阳能器件的寿命期间的电接触性能。不愿受任何特定理论束缚，认为PBTSIRS的存在改进了糊的粘着性能。IRS可包含玻璃材料、陶瓷材料、本领域中已知在升高的温度下形成反应性基体的任何其它化合物。在一个实施方案中，IRS可包含至少一种基本无定形玻璃料。在另一实施方案中，IRS可包括结晶相或化合物，或者无定形、部分结晶和/或结晶材料的混合物。IRS还可包含本领域中已知的其它氧化物或化合物。例如，可使用镁、镍、碲、钨、锌、钆、锑、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬或其中至少两种的任意组合，优选锌、锑、锰、镍、钨、碲和钌或其中至少两种的组合的氧化物，在烧制时可产生那些金属氧化物的化合物，或者上述金属中至少两种的混合物，上述氧化物中至少两种的混合物，在烧制时可产生那些金属氧化物的上述化合物中至少两种的混合物，或者上述任意两种或更多种的混合物。其它玻璃基体形成剂或玻璃改性剂，例如氧化锗、氧化钒、钼氧化物、铌氧化物、铟氧化物、其它碱金属和碱土金属(例如K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba)化合物、稀土氧化物(例如La2O3、铈氧化物)、磷氧化物或金属磷酸盐和金属卤化物(例如铅氟化物和锌氟化物)也可作为添加剂用于调整IRS的性能，例如玻璃化转变温度。在一个实施方案中，IRS可包含至少一种玻璃和至少一种氧化物或添加剂的组合。PBTS无机反应体系根据一个实施方案，PBTSIRS可由下式表示：Pba-Bib-Tec-Sig-Md-Oe(式I)其中0<a、b、d或g≤1，0≤c≤0.5，0≤d、e≤1，且a、b、c、d和g的和为1。M为一种或多种可充当玻璃形成剂的元素。变量“e”使组分Pba-Bib-Tec-Md电荷平衡。优选，变量“a”为不大于0.05，优选不大于0.03，优选不大于0.02，最优选不大于0.01。优选仅相对少量铅包含在PBTSIRS中。变量“b”优选为大于0.2，更优选大于0.5。同时，变量“b”优选为不大于0.95。变量“c”优选为至少0.05，更优选至少0.1。同时，变量“c”优选为不大于约0.5，优选不大于约0.3。变量“d”优选为至少约0.002，更优选至少约0.01。同时，变量“d”优选为不大于约0.3，优选不大于约0.1。变量“g”优选为至少0.05，更优选至少0.1。同时，变量“g”优选为不大于约0.5，优选不大于约0.3。PBTSIRS优选富含铋和另一金属，而在铅和碲方面相对低。铅与铋之比或a:b优选为约0.1:99.9至约5:95。更优选，a:b比为约1:99至约8:92。铋与碲之比或b:c优选为约50:50至约99:1。更优选，b:c比为约70:30至约95:5。铅与碲之比或a:c优选为约1:99至约1本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含式(I)铅‑铋‑碲‑硅酸盐组合物的无机反应体系：Pba‑Bib‑Tec‑Sig‑Md‑Oe，其中0<a、b、d或g≤1，0≤c≤0.5，0≤d、e≤1，且a、b、c、d和g的和为1，0<a≤0.05，0.2<b≤0.95，0<c≤0.5，0<d≤0.2，0<g≤0.5，a:b为约0.1:99.9至约5:95，b:c为约50:50至99:1，a:c为约1:99至约10:90，b:g为约50:50至约98:2，M为一种或多种元素，且e为足以使Pb、Bi、Te、Si和M组分平衡的数。

【技术特征摘要】
2014.01.17 US 61/9287201.包含式(I)铅-铋-碲-硅酸盐组合物的无机反应体系：Pba-Bib-Tec-Sig-Md-Oe(I)，其中，a、b、c、d和g的和为1，0<a≤0.05，0.2<b≤0.95，0<c≤0.5，0<d≤0.2，0<g≤0.5，a:b为0.1:99.9至5:95，b:c为50:50至99:1，a:c为1:99至10:90，b:g为50:50至98:2，M为一种或多种元素且选自硼、铝、镓、锗、锡、磷、锑、铌、钽、钒、钛、钼、钨、铬、银、卤素、除Te以外的硫属元素、碱金属、碱土金属和稀土金属，且e为足以使Pb、Bi、Te、Si和M组分平衡的数。2.根据权利要求1的无机反应体系，其中a为不大于0.03。3.根据权利要求2的无机反应体系，其中a为不大于0.02。4.根据权利要求2的无机反应体系，其中a为不大于0.01。5.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中b为大于0.5。6.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中c为至少0.05。7.根据权利要求6的无机反应体系，其中c为不大于0.3。8.根据权利要求1或7的无机反应体系，其中c为至少0.1。9.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中d为至少0.002。10.根据权利要求9的无机反应体系，其中d为不大于0.1。11.根据权利要求1或10的无机反应体系，其中d为至少0.01。12.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中g为至少0.05。13.根据权利要求12的无机反应体系，其中g为不大于0.3。14.根据权利要求1或13的无机反应体系，其中g为至少0.1。15.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中b:c为70:30至95:5。16.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中b:g为60:40至90:10。17.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中M选自硼、铝、镓、锗、锡、磷、锑、铌、钽、钒、钛、钼、钨、铬、银、卤素、碱金属、碱土金属和稀土金属。18.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中铅-铋-碲-硅酸盐组合物由基于无机反应体系的100％总重量，至少0.05重量％含铅化合物且不大于1重量％含铅化合物形成。19.根据权利要求18的无机反应体系，其中含铅化合物为不大于0.5重量％。20.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中铅-铋-碲-硅酸盐组合物由基于无机反应体系的100％总重量，至少30重量％含铋化合物，且不大于90重量％含铋化合物形成。21.根据权利要求20的无机反应体系，其中含铋化合物为至少40重量％。22.根据权利要求21的无机反应体系，其中含铋化合物为至少50重量％。23.根据权利要求22的无机反应体系，其中含铋化合物为至少60重量％。24.根据权利要求20的无机反应体系，其中含铋化合物为不大于80重量％。25.根据权利要求1-4中任一项的无机反应体系，其中铅-铋-碲-硅酸盐组合物由基于无机反应体系的100％总重量，至少2重量％含碲化合物，且不大于15重量％含碲组合物形成。26.根据权利要求25的无机反应体系，其中含碲化合物为至少3重量％。27.根据权利要求26的无机反应体系，其中含碲化合物为至少4重量％。28.根据权利要求25的无机反应体系，其中含碲化合物为不大于10重量％。29.根据权利要求1-4中任一项的无机...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·王，C·郭，L·闫，R·M·克西马诺，B·扬西，
申请(专利权)人：赫劳斯贵金属北美康舍霍肯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US