导电糊料组合物及由其制成的半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术题为“导电糊料组合物及由其制成的半导体装置”本发明专利技术提供了一种导电糊料组合物，所述导电糊料组合物含有导电金属源、第一氧化物组分、第二非氧化物含镁组分以及有机载体。一种制品，所述制品(诸如高效光伏电池)通过如下方法形成：将所述糊料组合物沉积在半导体装置基板上(例如，通过丝网印刷)以及焙烧所述糊料以除去所述有机载体并烧结所述金属并在所述金属和所述基板之间建立电接触。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2015年8月7日提交的名称为“ConductivePasteCompositionAndSemiconductorDevicesMadeTherewith”的美国临时专利申请序列号62/202,258的权益。所述专利申请全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
本专利技术涉及一种可用于构造多种电装置和电子装置的导电糊料组合物，并且更具体地，本专利技术涉及一种可用于形成包括用于光伏装置的电极在内的导电结构的糊料组合物；由此类糊料组合物构造的装置；以及用于构造这些装置的方法。
技术介绍
常规光伏电池结合了在多数载流子导电类型不同的半导电材料之间具有结(诸如在n-型半导体和p-型半导体之间形成的p-n结)的半导体结构。更具体地，通常通过向纯化硅(本征半导体)中添加受控的杂质(称为掺杂剂)来制备晶体硅光伏电池。来自IUPAC第13族(例如，B)的掺杂剂被称为“受体掺杂剂”并产生p-型材料，其中大多数电荷载体为正“空穴”或电子空位。来自IUPAC第15族(例如，P)的掺杂剂被称为“供体掺杂剂”并产生n-型材料，其中大多数电荷载体为负电子。可在硅晶体生长过程中通过直接加入而将掺杂剂添加到块体材料中。通常通过在液态或气态形式的表面提供掺杂剂，然后热处理该基底半导体使掺杂剂向内扩散来实现表面掺杂。离子注入(可能配合进一步热处理)也用于表面掺杂。电池结构包括在p-型硅和n-型硅之间的边界或结。当电池被适当波长的电磁辐射(例如太阳光)照射时，跨过结产生电势(电压)差，因为电子空穴对电荷载体迁移到p-n结的电场区域并分离。通过与半导体表面接触的电极来收集空间上分离的电荷载体。该电池因此适于向连接到这些电极的电力负荷提供电流，从而提供从入射光能转换的电能，所述电能可做有用功。由于几乎都是使用太阳光，所以光伏电池通常被称为“太阳能电池”。在常用的平面p基构型中，负极位于电池的旨在暴露于光源的侧面(“前”或“感光”侧面，其在普通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”或“非照明”侧面)上。还已知具有平面n基构型的电池，其中相较于p基构型，平面n基构型的p-型区域和n-型区域互换。太阳能光伏系统被认为是对环境有益的，因为它们减少了常规电站中对燃烧化石燃料的需求。工业光伏电池通常以结构诸如基于掺杂的结晶硅晶片的结构的形式提供，所述晶片已被金属化，即设置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平面的电池结构的相对两侧上。通常，它们通过如下方式产生：将合适的导电金属糊料施用到半导体主体的相应表面上，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重叠的前侧面电极与下面的半导体表面接触。通常指定用于形成前侧面电极的导电金属糊料包括玻璃料和承载在用作印刷用载体的有机介质中的导电物质(例如，银颗粒)。电极可通过如下方式形成：以合适的图案(例如，通过丝网印刷)沉积糊料组合物，然后焙烧糊料组合物和基板以溶解或以其他方式穿透绝缘减反射层并且烧结金属粉末，使得形成与半导体结构的电连接。糊料组合物穿透或蚀刻减反射层并在焙烧时形成电极与基板之间的强效粘结的能力高度但出人意料地取决于导电糊料的组成和焙烧条件。光伏电池电性能的关键量度(诸如光转换效率)也受到在焙烧的导电糊料与下面基板之间制成的电接触品质的影响。虽然可用于形成诸如光伏电池的装置的各种方法和组合物是已知的，但仍然需要能够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装置电性能并有利于在常规和新型架构中均高效地制造此类装置。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案提供了一种糊料组合物，所述糊料组合物包含：无机固体部分，所述无机固体部分包含：(a)第一氧化物组分，(b)第二非氧化物含镁组分，以及(c)基本上由Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Pt或它们的混合物或合金组成的导电金属源，以及无机固体部分的成分分散于其中的有机载体。另一个实施方案提供了一种用于在基板上形成包括至少一个电极的导电结构的方法，该方法包括：a)提供基板，所述基板具有相对的第一主表面和第二主表面；b)将糊料组合物施用到第一主表面的预先选定部分上；以及c)将基板和其上的糊料组合物在足以形成导电结构的时间和温度下进行焙烧，其中在至少一个电极与预先选定部分之间建立电接触，其中糊料组合物包含：无机固体部分，所述无机固体部分包含：(a)第一氧化物组分，(b)第二非氧化物含镁组分，以及(c)基本上由Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Pt或它们的混合物或合金组成的导电金属源；以及无机固体部分的成分分散于其中的有机载体。另一个实施方案提供了一种包括基板和其上的导电结构的制品，所述制品已通过包括下列步骤的方法形成：(a)提供基板，所述基板具有相对的第一主表面和第二主表面；(b)将糊料组合物施用到第一主表面的预先选定部分上；以及(c)将基板和其上的糊料组合物在足以形成导电结构的时间和温度下进行焙烧，其中在至少一个电极与预先选定部分之间建立电接触，其中糊料组合物包含：无机固体部分，所述无机固体部分包含：(a)第一氧化物组分，(b)第二非氧化物含镁组分，以及(c)基本上由Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Pt或它们的混合物或合金组成的导电金属源；以及无机固体部分的成分分散于其中的有机载体。另一个实施方案提供了一种光伏电池前体，所述光伏电池前体包括：基板，所述基板具有相对的第一主表面和第二主表面，以及糊料组合物，所述糊料组合物包含：无机固体部分，所述无机固体部分包含：a)第一氧化物组分，b)第二非氧化物含镁组分，以及c)基本上由Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Pt或它们的混合物或合金组成的导电金属源，以及无机固体部分的成分分散于其中的有机载体；并且其中糊料组合物被施用到第一主表面的预先选定部分上并被构造成通过焙烧操作而形成导电结构，该导电结构包括与基板电接触的电极。此外，公开了一种使用本专利技术糊料组合物结合前述方法形成的制品。此类制品包括半导体装置和光伏电池。本方法可用于形成与硅半导体的p-型区域或n-型区域接触的电极，该电极包括通过本文上述方法中任一种方法形成的导电结构。附图说明当参考本专利技术的以下优选实施方案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他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示出了可用于制造示例性n基光伏电池的方法的连贯步骤。这也可被结合到光伏电池中。如图1A-1F中所用的附图标号包括以下标号：110：n-型基板；120：p-型发射器；130a：前主表面钝化层；130b：后主表面钝化层；140：n+层；160：导电糊料；161：p-型电极；170：导电糊料；以及171：n-型电极。具体实施方式本公开的各方面都牵涉到需要高性能的半导体和其他电子装置，和适于制造高性能的半导体和其他电子装置的方法，这些电子装置具有机械稳固且耐用、高导电性的电极。在一个方面，本文提供的导电糊料组合物有利地用于制造光伏装置的此类电极。理想的是，糊料组合物促进金属化形成，该金属化用于：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种糊料组合物，包含：无机固体部分，所述无机固体部分包含：(a)第一氧化物组分，(b)第二非氧化物含镁组分，以及(c)基本上由Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Pt或它们的混合物或合金组成的导电金属源；以及所述无机固体部分的成分分散于其中的有机载体。

【技术特征摘要】
2015.08.07 US 62/202,258;2016.07.22 US 15/217,2721.一种糊料组合物，包含：无机固体部分，所述无机固体部分包含：(a)第一氧化物组分，(b)第二非氧化物含镁组分，以及(c)基本上由Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Pt或它们的混合物或合金组成的导电金属源；以及所述无机固体部分的成分分散于其中的有机载体。2.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述第二组分包含元素Mg、镁的硅化物、或它们的混合物。3.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述糊料组合物不含铅。4.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述导电金属源包括银粉。5.根据权利要求1所述的糊料组合物，其中所述导电金属基本上不含铝。6.一种用于在基板上形成包括至少一个电极的导电结构的方法，所述方法包括：a)提供基板，所述基板具有相对的第一主表面和第二主表面，以及存在于至少所述第一主表面上的绝缘层；b)将权利要求1所述的糊料组合物施用到所述第一主表面的预先选定部分上，其中所述预先选定部分基本上由p-型半导体材料组成；以及c)将所述基板和其上的所述糊料组合物在足以形成所述导电结构的时间和温度下进行焙烧，其中在所述至少一个电极与所述预先选定部分之间建立电接触。7.根据权利要求6所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·K·程，K·R·米克斯卡，
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