铝-锡浆料及其在制造可焊电导体中的用途制造技术

本发明专利技术涉及一种浆料组合物，所述浆料组合物包含分散于有机介质中的Al和Sn，并涉及提供可焊电极的浆料组合物。本发明专利技术还涉及由所述浆料组合物形成的电极以及半导体器件，并且具体地涉及包括此类电极的太阳能电池。提供可焊电极的浆料组合物尤其可用于形成太阳能电池背面可焊电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可焊铝-锡浆料组合物和由所述组合物形成的可焊铝-锡导体，具体地讲电极。本专利技术还涉及硅半导体器件，并且具体地讲，其涉及用于形成太阳能电池的背侧面的可焊铝-锡电极的导电组合物。
技术介绍
本专利技术可应用于范围广泛的电子器件，尽管本专利技术对诸如光电二极管和太阳能电池等光接收元件尤其有效。下文以太阳能电池作为现有技术的具体示例对本专利技术背景进行描述。具有p型基板的常规太阳能电池结构具有通常在电池的前侧面或光照面上的负极以及背侧面上的正极。在半导体基板的p-n结上入射的适宜波长的辐射充当在该基板中产生空穴-电子对的外部能源的来源。由于p-n结处存在电势差，因此空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送电力的电流的流动。大部分太阳能电池为金属化的硅片形式，即具有导电的金属电极。通常将厚膜浆料丝网印刷到太阳能电池基板上并且焙烧形成电极。例如，单晶或多晶p型硅基板具有邻近受光前侧表面的n型扩散层。绝缘的减反射涂层可在n型扩散层上形成。如图1所示，半导体基板101具有在前侧面上的电极102。这些电极通常主要由银构成。背侧面具有复合物电极，该复合物电极包括主要由铝构成的电极103以及主要由银或一些其它可焊材料构成的电极104。虽然电极103可包含不是铝的组分，但其基于铝并且在本文中将被称为铝电极。当焙烧浆料时，铝扩散入硅基板101中以形成背表面场层105。背表面场用于改善太阳能电池的能量转化效率。铝电极103不是可焊的。将可焊的银基电极104印刷在不可焊铝背面电极的区域之间的间隙中。可焊的银基电极104对于用作接头带可焊接于其上的接头母线是必要的。接头母线104下的区域不具有背表面场(BSF)，如图1所示，这导致相比于具有全区域背表面场的太阳能电池，至多0.2％的电池效率损失。如本文所用，“不可焊”和“不可焊铝背面电极”是指本身不适于利用焊接合金和热来焊接的常用铝电极。此类铝电极的超声焊接导致焊接区与硅基板的不充分粘附，因此被命名为“不可焊”和“不可焊铝背面电极”在一个实施方案中，本专利技术的目的是提供铝-锡浆料，其可用于在太阳能电池的背侧面上形成可焊铝-锡电极以替代当前使用的银基电极。在焙烧时，来自铝-锡浆料的铝在与硅基板接触的区域处扩散入硅基板中。这提供了全BSF，因此消除了由于在通常用于形成背面电极的含银电极下间断的BSF导致的太阳能电池效率损失。另外，由于其组分相比于更昂贵的银基浆料低得多的成本，此类铝-锡浆料可以为更加高性价比的溶液。在另一个实施方案中，本专利技术的目的是提供铝-锡浆料，其可用于在太阳能电池的整个背侧面上形成可焊铝-锡电极，从而消除对上述常用复合物背面电极的需要。这可消除附加的印刷和干燥步骤以及与复合物背面电极相关联的更加昂贵的银基浆料的成本。在另一个实施方案中，本专利技术的目的是提供铝-锡浆料，其可用于在覆盖太阳能电池的整个背侧面的铝电极的所选部分上形成可焊铝-锡电极。
技术实现思路
本专利技术提供了一种浆料组合物，所述浆料组合物包含：(a)10-70重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(b)5-85重量％锡粉，其具有粒度在1-200μm范围内的锡颗粒；以及(c)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于有机介质中，并且其中重量％基于所述浆料组合物的总重量计。在一个实施方案中，本专利技术提供一种用于形成可焊背面电极的浆料组合物，所述浆料组合物包含：(a)15-50重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(b)35-80重量％锡粉，其具有粒度在10-200μm范围内的锡颗粒；以及(c)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于有机介质中，并且其中重量％基于所述浆料组合物的总重量计。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种用于形成可焊背面电极的浆料组合物，所述浆料组合物包含：(a)10-25重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(b)65-85重量％锡粉，其具有粒度在1-10μm范围内的锡颗粒；以及(c)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于有机介质中，并且其中重量％基于所述浆料组合物的总重量计。在一个实施方案中，所述浆料组合物还包含1-10重量％硅粉，其具有粒度在0.5-60μm范围内的硅颗粒。在另一个实施方案中，所述浆料组合物还包含0.5-6重量％玻璃料。本专利技术还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：(a)不可焊铝背面电极，其包含所述不可焊铝背面电极的区域之间的间隙；以及(b)可焊铝-锡背面电极，其通过焙烧可焊铝-锡背面浆料而获得，该可焊铝-锡背面浆料被印刷成在不可焊铝背面电极的区域之间的间隙中的接头母线。在太阳能电池的一个此类实施方案中，所述可焊铝-锡背面浆料包含：(1)15-50重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(2)35-80重量％锡粉，其具有粒度在10-200μm范围内的锡颗粒；以及(3)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于有机介质中，并且其中重量％基于所述浆料组合物的总重量计。在太阳能电池的另一个此类实施方案中，所述可焊铝-锡背面浆料包含：(1)10-25重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(2)65-85重量％锡粉，其具有粒度在1-10μm范围内的锡颗粒；以及(3)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于有机介质中，并且其中重量％基于所述浆料组合物的总重量计。本专利技术还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：通过焙烧覆盖太阳能电池的整个背表面的可焊铝-锡背面浆料而获得的可焊铝-锡背面电极。在太阳能电池的一个此类实施方案中，所述可焊铝-锡背面浆料包含：(1)15-50重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(2)35-80重量％锡粉，其具有粒度在10-200μm范围内的锡颗粒；以及(3)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于有机介质中，并且其中重量％基于所述浆料组合物的总重量计。在太阳能电池的另一个此类实施方案中，所述可焊铝-锡背面浆料包含：(1)10-25重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(2)65-85重量％锡粉，其具有粒度在1-10μm范围内的锡颗粒；以及(3)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于有机介质中，并且其中重量％基于所述浆料组合物的总重量计。本专利技术还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：(1)覆盖太阳能电池的整个背侧面的不可焊铝背面电极；以及(2)可焊铝-锡背面电极，其通过焙烧可焊铝-锡背面浆料而获得，该可焊铝-锡背面浆料被印刷成不可焊铝背面电极的各部分上的接头母线。在太阳能电池的一个此类实施方案中，所述可焊铝-锡背面浆料包含：(a)15-50重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(b)35-80重量％锡粉，其具有粒度在10-200μm范围内的锡颗粒；以及(c)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于有机介质中，并且其中重量％基于所述浆料组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浆料组合物，所述浆料组合物包含：(a)10‑70重量％铝粉，其具有粒度在0.5‑10μm范围内的铝颗粒；(b)5‑85重量％锡粉，其具有粒度在1‑200μm范围内的锡颗粒；以及(c)具有0.1‑5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于所述有机介质中，并且其中所述重量％基于所述浆料组合物的总重量计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.12 US 62/011,1081.一种浆料组合物，所述浆料组合物包含：(a)10-70重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(b)5-85重量％锡粉，其具有粒度在1-200μm范围内的锡颗粒；以及(c)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于所述有机介质中，并且其中所述重量％基于所述浆料组合物的总重量计。2.根据权利要求1所述的浆料组合物，所述浆料组合物包含：(a)15-50重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(b)35-80重量％锡粉，其具有粒度在10-200μm范围内的锡颗粒；以及(c)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于所述有机介质中，并且其中所述重量％基于所述浆料组合物的总重量计。3.根据权利要求1所述的浆料组合物，所述浆料组合物包含：(a)10-25重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(b)65-85重量％锡粉，其具有粒度在1-10μm范围内的锡颗粒；以及(c)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于所述有机介质中，并且其中所述重量％基于所述浆料组合物的总重量计。4.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：(a)不可焊铝背面电极，其包含所述不可焊铝背面电极的区域之间的间隙；以及(b)可焊铝-锡背面电极，其通过焙烧可焊铝-锡背面浆料而获得，所述可焊铝-锡背面浆料作为所述不可焊铝背面电极的区域之间的间隙中的接头母线沉积。5.根据权利要求4所述的太阳能电池，所述可焊铝-锡背面浆料包含：(1)15-50重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(2)35-80重量％锡粉，其具有粒度在10-200μm范围内的锡颗粒；以及(3)具有0.1-5重量％聚合物粘结剂的有机介质；其中所述铝粉和所述锡粉分散于所述有机介质中，并且其中所述重量％基于所述浆料组合物的总重量计。6.根据权利要求4所述的太阳能电池，所述可焊铝-锡背面浆料包含：(1)10-25重量％铝粉，其具有粒度在0.5-10μm范围内的铝颗粒；(2)65-85重量％锡粉，其具有粒度在1-10μm范围内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·罗戈吉纳，G·王，E·戴，M·克尔曼，
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