由多种油墨形成光电传导器件的工艺制造技术

光电传导器件和用于形成光电传导器件的工艺被描述。所述工艺包括（ａ）提供基底，该基底包括布置在硅层上的钝化层；（ｂ）将表面改性材料沉积到钝化层的至少一部分上；（ｃ）将包括至少一种金属纳米颗粒的组合物沉积到基底的至少一部分上，该至少一种金属纳米颗粒包括金属或该金属的金属前体；以及（ｄ）加热组合物以使得该组合物形成与硅层电接触的光电传导器件的至少一部分，其中组合物或表面改性材料中的至少一种蚀刻钝化层的区域。当表面改性材料为紫外线可固化材料时，该工艺包括固化紫外线可固化材料的另外的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形成光电传导器件的工艺。更具体地，本专利技术涉及由多种油墨形成光 电传导器件的工艺，其中油墨中的至少一种能够蚀刻基底上的钝化层。这样的工艺在光电 电池的制造中有用。背景信息的讨论太阳能电池效能的改进可对太阳能电池技术的广阔的市场应用产生重要影响。例 如，以下情况是可能的太阳能电池前栅极的改进的性能所产生的0. 2%的电池效能改进 可使得2010年的太阳能电池制造市场有多达250M美元的成本节省。限制太阳能电池效能的主要因素包括前栅极中的接触电阻和线电阻。典型的太阳 能电池的一部分在附图说明图1中图示地描述出。在形成前栅极的已知丝网印刷方法中，在丝网印 刷浆料应用到太阳能电池的钝化层之后，高的接触电阻作为太阳能电池的处理条件的结果 而出现。钝化层常包括氮化硅。典型的丝网印刷浆料包括多于5wt%的微米级的铅玻璃颗 粒和大约75wt%的微米级的银颗粒。玻璃颗粒在高的处理温度(例如，> 800°C )下蚀刻 发射极/电极界面处的氮化硅钝化层。要实现电极和发射极表面(例如，η型半导体的表 面)之间的令人满意的接触，氮化硅钝化层的蚀刻是有必要的。但是，在这样高的温度下， 太阳能电池的硅发射极层中的银的扩散速率是高的，且对η型半导体层的完全蚀刻可不期 望地导致如图1中所示的电池中的分流。另外，当丝网印刷用于形成前栅极时，不期望的高线电阻可能由于体电极层中存 在的玻璃的量而出现。因为玻璃颗粒相对大(在微米级的范围内)，所以玻璃颗粒具有相对 低的反应性且在上述的处理条件下不会熔结形成致密体。体电极层中的未熔结玻璃颗粒的 存在导致该层中的高度的多孔性。体电极层中的多孔性反过来可导致体电极层中的高的线 电阻。虽然丝网印刷是用于印刷前栅极的廉价且快速的方法，但是其还不允许窄栅格线 的印刷。另外，由于电池必须被机械地操作的事实，与常规丝网印刷方法相关联的接触压力 可导致太阳能电池破损。因此需要提供窄栅格线同时使电池破损最少的印刷前栅极的方 法。此外，需要使接触电阻和线电阻最小的印刷前栅极的方法。专利技术概述令人惊讶地发现，满足前述的需要的有效方式是由多种油墨形成光电电池传导器 件，所述多种油墨中的至少一种能够蚀刻钝化层。本专利技术提供了用于形成光电传导器件的工艺。在一方面，本专利技术提供了用于形成 光电传导器件的工艺，该工艺包括(a)提供基底，该基底包括布置在硅层上的钝化层；(b)将包括盐的表面改性材料沉积到钝化层的至少一部分上；(C)将包括至少一种金属纳米颗 粒的组合物沉积到基底的至少一部分上，该至少一种金属纳米颗粒包括金属或该金属的金 属前体；以及(d)加热组合物以使得该组合物形成与硅层电接触的光电传导器件的至少一 部分，其中组合物或表面改性材料中的至少一种蚀刻钝化层的区域。在另一方面，本专利技术涉及形成光电传导器件的工艺，该工艺包括(a)提供基底， 该基底包括布置在硅层上的钝化层；(b)沉积表面改性材料，该表面改性材料包括紫外线 可固化材料；(c)固化紫外线可固化材料以形成固化的材料；(d)将包括至少一种金属纳米 颗粒的组合物沉积到固化的材料的至少一部分上，该至少一种金属纳米颗粒包括金属或该 金属的金属前体；以及(e)加热固化的材料和组合物以使得固化的材料或组合物中的至少 一种蚀刻钝化层的区域，且使得组合物形成与硅层电接触的光电传导器件的至少一部分。附图简述参考示出了光电电池结构的非限制性的图示，本专利技术将被更好地理解。专利技术详述爐本专利技术涉及形成光电传导器件的工艺，其中包括盐或紫外线可固化材料的接收层 最初被沉积到基底表面上，随后是组合物例如油墨被沉积到接收层上，并在有效的条件下 处理被沉积的组合物以形成光电传导器件。在不同的优选实施方式中，基底包括钝化层，该 钝化层被用于形成传导器件的接收层材料或来自组合物例如油墨的材料中的任一种材料 或这两种材料蚀刻。在形成光电传导器件中接收层还期望地促进组合物限制在期望的区 域，且因此防止了组合物的扩散。在一个实施方式中，本专利技术涉及用于形成光电传导器件的工艺，该工艺包括(a) 提供基底，该基底包括布置在硅层上的钝化层；(b)将包括盐的表面改性材料沉积到钝化 层的至少一部分上；(c)将包括至少一种金属纳米颗粒的组合物沉积到基底的至少一部分 上，该至少一种金属纳米颗粒包括金属或该金属的金属前体；以及(d)加热组合物以使得 该组合物形成与硅层电接触的光电传导器件的至少一部分，其中组合物或表面改性材料中 的至少一种蚀刻钝化层的区域。在第二个实施方式中，本专利技术涉及用于形成光电传导器件的工艺，该工艺包括 (a)提供基底，该基底包括布置在硅层上的钝化层；(b)沉积表面改性材料，该表面改性材 料包括紫外线可固化材料；(c)固化紫外线可固化材料以形成固化的材料；(d)将包括至少 一种金属纳米颗粒的组合物沉积到固化的材料的至少一部分上，该至少一种金属纳米颗粒 包括金属或该金属的金属前体；以及(e)加热固化的材料和组合物以使得固化的材料或组 合物中的至少一种蚀刻钝化层的区域，且使得组合物形成与硅层电接触的光电传导器件的 至少一部分。组合物如以上所指出的，本专利技术涉及形成光电传导器件的工艺，其中包括至少一种金属 纳米颗粒的组合物例如油墨组合物被用于形成与硅层电接触的光电传导器件的至少一部 分，该至少一种金属纳米颗粒包括金属或该金属的金属前体。包含在组合物内的具体成分 在本专利技术的不同方面可能有较大差别，只要组合物包括至少一种金属纳米颗粒，该至少一 种金属纳米颗粒包括金属或该金属的金属前体，并且只要组合物一经加热就能够形成传导5器件即可。金属纳米颗粒如以上所指出的，在一些方面本专利技术的工艺中所使用的组合物包括用于产生光电 传导器件的金属纳米颗粒。如果包括在组合物中，金属纳米颗粒优选地包括金属或金属合 金。颗粒可作为单一金属纳米颗粒存在和/或颗粒可作为多个金属纳米颗粒的聚集物存 在。金属纳米颗粒的性质，作为聚集物和/或作为单一颗粒，将依赖于包含在组合物中的金 属的相对量以及在形成金属纳米颗粒时所使用的工艺。颗粒中的金属实际上可包括任何类型的金属且可包括单独的金属或金属合金。特 别优选的金属包括钯(Pd)、银(Ag)、镍(Ni)、钴(Co)、铜(Cu)、金(Au)、钼(Pt)、钼(Mo)、 钨(W)、锌(Zn)、钌(Ru)、钛(Ti)，及类似金属。示例性合金包括Ag/Pd合金，例如具有大约 70 30的Ag Pd比例的合金，以及Cu/Ni、Cu/Zn、以及Pd/Pt合金。优选的是包括钯、 银、镍、铜、金和钼中的至少一种的金属纳米颗粒，且甚至更加特别地，包括钯、银、镍和铜中 的至少一种的那些金属纳米颗粒。最优选地，金属是银或银合金。在一些实施方式中，金属纳米颗粒在其上包括连续的或非连续的覆盖物(cap)或 涂层。覆盖物或涂层任选地包括有机覆盖物或涂层，该有机覆盖物或涂层可包括聚合物。覆 盖物或涂层任选地包括本质上传导的聚合物、磺化的全氟代烃聚合物、聚苯乙烯、聚苯乙烯 /甲基丙烯酸酯、双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠、四正辛基溴化铵或烷烃硫醇盐。在其他 实施方式中，覆盖物或涂层包括抑制聚集的聚合物，例如但不限于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。 在另外的其他实施方式中，覆盖物或涂层包括陶瓷材料。当覆盖物或涂层包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成光电传导器件的工艺，该工艺包括：（ａ）提供基底，该基底包括布置在硅层上的钝化层；（ｂ）沉积表面改性材料，该表面改性材料包括紫外线可固化材料；（ｃ）固化所述紫外线可固化材料以形成固化的材料；（ｄ）将包括至少一种金属纳米颗粒的组合物沉积到所述固化的材料的至少一部分上，该至少一种金属纳米颗粒包括金属或该金属的金属前体；以及（ｅ）加热所述固化的材料和所述组合物以使得所述固化的材料或所述组合物中的至少一种蚀刻所述钝化层的区域，并使得所述组合物形成与所述硅层电接触的光电传导器件的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ汉姆普登史密斯，MH考沃尔斯基，
申请(专利权)人：卡伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]