导电油墨制造技术

描述了一种基本上不含玻璃料的导电油墨，以及具有由基本上不含玻璃料的导电油墨形成的导电网格线的光电池。本发明专利技术的实施方式的导电油墨适于粘合到基片的表面上，并且在焙烧后形成固体金属氧化物相，并使导电物质在所述基片上形成导电体。在另外的实施方式中，所述导电油墨能渗透位于基片表面上的防反射涂层。根据一个或多个实施方式，所述导电油墨含有多种在焙烧后形成固体金属氧化物相的金属有机组分以及导电物质。在其他实施方式中，所述导电油墨含有多种前体，所述前体包括一种或多种在焙烧或加热后形成导电元素的前体。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年1月27日，申请号为200980103620.5，发明名称为“导电油墨”的专利申请的分案申请。
本专利技术的实施方式涉及基本上不含玻璃料的导电油墨，以及具有由基本上不含玻璃料的导电油墨形成的导电网格线的光电池。
技术介绍
导电油墨或膏用于在诸如硅的基片表面上形成金属接点，如银网格线和汇流条。这种基片可用于太阳能电池或者光电池中，当来自日光的光子将半导体中的电子从价带激发至导带时，所述电池能将太阳能转化成电能。流入导带的电子被金属接点收集。目前工业中的晶体硅太阳能电池典型地涂覆有防反射涂层，以提高其光吸收性，从而提高电池效率。但是，防反射涂层也通过阻止电子从基片转移至金属接点而起绝缘体的作用。所述防反射涂层通常含有氮化硅、二氧化钛或二氧化硅。导电油墨典型地含有玻璃料、金属粒子或导电物质，以及有机介质。所述金属粒子，通常为银粒子，在形成金属接点之后，能提供导电性，并起到集电器的作用。为了形成金属接点，将导电油墨印刷到基片上。然后，将基片在约650℃～约950℃的温度范围内焙烧。在大多数情况下，需要采用烧结助剂，这是因为所用的焙烧温度要低于银和硅的低共熔点，以及银的熔点。此外，所述导电油墨应当渗透过防反射涂层，从而形成与基片具有欧姆接触的金属接点。常规导电膏中含有玻璃料，这有助于将金属粒子烧结到基片上，以及改善所形成的金属接点和基片之间的粘合性以及欧姆接触。取决于其配方，当在约300℃～600℃的温度下焙烧时，玻璃料能液化。当玻璃料液化时，其倾向于流向金属粒子或银粒子与位于基片上的防反射涂层之间的界面。熔融的玻璃将防反射涂层物质以及一些银和基片溶解。一旦温度降低，熔融的银以及熔化或溶解的基片由液相重结晶。其结果是，一些银晶体能渗透过防反射层，并与基片形成欧姆接触。该方法被称为“烧渗法(fire-through)”，其有利于形成低接触电阻，以及在银和基片之间获得更强的粘合。如本文将要讨论的那样，据信玻璃料不是用于烧渗法的理想材料，因此存在提供替代材料的需要。在C.J.Sabo等人的标题为“SilverThickFilmMetallizationforPhotovoltaicsFiredat300℃”的论文(本文称之为“Sabo论文”)中，论述将金属有机物在不含玻璃料的导电油墨中的应用。Sabo论文具体讨论了在待丝网印刷至硅晶片上以形成网格线的导电膏或油墨中采用银金属有机组分，如新癸酸银。Sabo论文的摘要声称，将印刷的油墨施加到硅晶片或太阳能电池上，在65℃下干燥30分钟，并在300℃的最高温度下焙烧70分钟。因此，一直需要提供其他玻璃料替代品以用于导电油墨中，其能有助于烧结、降低光电应用中的电阻率、还具有促进经由防反射涂层的粘合和欧姆接触的能力。专利技术简述根据本专利技术的一个方面，提供了导电油墨，所述油墨采用了在焙烧工艺过程中能提供与玻璃料相似的作用的蚀刻剂。具体地，本专利技术的一个或多个实施方式涉及一种导电油墨，其含有多种金属有机组分和导电物质，其中所述金属有机组分在焙烧或加热后形成固体金属氧化物相。在至少一个实施方式中，所述导电油墨基本上不含玻璃料。本申请通篇所用的术语“基本上不含玻璃料”是指含有少于约1wt％的玻璃料。此外，本申请通篇所用的术语“膏”和“油墨”可互换使用。尽管本专利技术不应受限于理论，但是据信玻璃料不是用于烧渗法的理想材料，因为玻璃不是导电材料。特别地，玻璃往往会覆盖金属接点-基片界面处的银晶体。此外，玻璃会形成绝缘相，并干扰电子流动。采用喷墨印刷法施加含有玻璃料的导电油墨也可能会带来问题，因为玻璃料的粗颗粒会阻塞或堵塞零件。根据本专利技术的一个或多个实施方式，所述导电油墨可基本上不含玻璃料，并且也不采用导电物质，而是采用多种前体，其中一种或多种所述前体在焙烧后形成固体金属氧化物相以及一种或多种导电金属元素。在本专利技术的一个实施方式中，在不存在玻璃料的情况下，在施加到基片上之后，导电油墨适于粘合到所述基片的表面上。在另一个实施方式中，在焙烧后，所述导电油墨适于分解所述金属有机组分和任何其他有机介质，从而形成固体金属氧化物相，并使导电物质在基片上形成导电体。根据另一个实施方式，在焙烧或加热后，具有多种前体的导电油墨适于分解所述前体和任何有机介质，形成固体氧化物相，并使生成的一种或多种导电金属元素在基片上形成导电体。当将一个或多个实施方式的导电油墨施加到位于基片上的防反射涂层上时，所述导电油墨能渗透防反射涂层，从而与基片形成欧姆接触。在另一个实施方式中，所述导电油墨使用了诸如银粉的导电物质。在另一个实施方式中，用于导电油墨中的导电物质能在高于约500℃的温度下烧结。在一个或多个实施方式中，所述金属有机组分以少于约40wt％的量存在于导电油墨中。在另一个实施方式中，所述多种前体以少于约90wt％的量存在于导电油墨中。一个或多个实施方式的金属有机组分和/或前体含有一种或多种选自第IIIA族、IVA族、VA族、钛、钒或锌的金属元素。更具体的实施方式使用了含有选自硼、铝、硅、铋、锌、钒或钛的金属元素的金属有机组分和/或前体。根据本专利技术的另一个实施方式，所述导电油墨还可含有一种或多种含磷化合物、包括金属氧化物的改性剂和/或胶体金属悬浮液。本专利技术的另一个方面涉及一种光电池，其包括半导体基片、防反射涂层以及由基本上不含玻璃料的导电油墨形成的导电网格线。在一个实施方式中，所述导电油墨包括有机介质、导电物质和多种金属有机组分。在另一个实施方式中，所述导电油墨包括一种或多种能在焙烧后形成一种或多种导电金属元素的前体。此外，将用于所述光电池的一个实施方式中的导电油墨进行焙烧，从而形成具有金属氧化物相和导电物质的网格线，并对其进行处理以除去有机介质，并烧结导电物质。用于另一个实施方式中的导电物质为银粉和/或能在高于约500℃的温度下烧结。在另一个实施方式中，所述导电油墨位于防反射涂层之上，并且能渗透所述防反射涂层，从而与基片形成欧姆接触。在一个或多个实施方式中，其上沉积有导电油墨的防反射涂层表现出妨碍载流子在电路中迁移的高电阻率。上文对本专利技术的某些特征和技术优点进行了相当宽泛的概述。本领域技术人员应当知晓，所公开的具体实施方式可很容易地被用作改变或设计处于本专利技术范围之内的其它结构或方法的基础。本领域技术人员还应当认识到，这种等同结构并未偏离在所附的权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电油墨，其含有多种焙烧后形成固体金属氧化物相的金属有机组分，以及导电物质，所述油墨基本上不含玻璃料，并且在不含玻璃料的情况下，在施加到基片上之后，所述油墨适于粘合到基片的表面，并且在焙烧后，能分解所述形成固体金属氧化物相的金属有机组分，并使导电物质在基片上形成导电体；其中所述多种金属有机组分包含硅金属有机物；其中“基本上不含玻璃料”是指含有少于1wt％的玻璃料。

【技术特征摘要】
2008.01.30 US 12/022,4031.一种导电油墨，其含有多种焙烧后形成固体金属氧化物相的金属有
机组分，以及导电物质，所述油墨基本上不含玻璃料，并且在不含玻璃料
的情况下，在施加到基片上之后，所述油墨适于粘合到基片的表面，并且
在焙烧后，能分解所述形成固体金属氧化物相的金属有机组分，并使导电
物质在基片上形成导电体；其中所述多种金属有机组分包含硅金属有机物；
其中“基本上不含玻璃料”是指含有少于1wt％的玻璃料。
2.一种导电油墨，其含有多种在焙烧或加热后形成固体金属氧化物相
的前体，所述前体中的一种或多种能在焙烧后形成一种或多种导电金属元
素，所述油墨基本上不含玻璃料，并且在施加到基片上之后，所述油墨适
于粘合到基片的表面，并且在焙烧后，能分解所述一种或多种形成固体金
属氧化物相的前体，所述金属氧化物相在不含玻璃料的情况下，促进所述
一种或多种导电金属元素在基片上形成导电体；其中所述多种前体包含硅
金属有机物；其中“基本上不含玻璃料”是指含有少于1wt％的玻璃料。
3.如权利要求1或2所述的油墨，其中在将所述油墨施加到位于基片
上的防反射涂层上之后，所述导电油墨能渗透所述防反射涂层，从而与基
片形成欧姆接触。
4.如权利要求1所述的油墨，其中所述导电物质包含银粉。
5.如权利要求1或4所述的油墨，其中所述导电物质能在高于500℃<...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·卡斯蒂罗，X·高，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE