本发明专利技术涉及厚膜导电组合物及其用途。所述厚膜导电组合物包含：（a）金属粒子，其中根据ISO 9277通过BET测得的银粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，（b）氧化锰；（c）玻璃粒子；和（d）有机基料。本发明专利技术的厚膜导电组合物可以用于在施用到半导体基底上的介电层上形成焊盘或焊接母线。
【技术实现步骤摘要】
厚膜导电组合物及其用途
本专利技术涉及厚膜导电组合物。特别地，本专利技术涉及用在太阳能电池装置中的厚膜导电组合物。本专利技术还涉及该厚膜导电组合物的用途，用于在硅片的介电层上形成电极的方法中。
技术介绍
本专利技术可用于多种半导体器件，但其在光接收器件（例如发光二极管和太阳能电池）中尤其有效。下面以太阳能电池作为现有技术的具体实例描述专利技术背景。太阳能电池是利用光伏效应将太阳能转化成电力的装置。太阳能是有吸引力的能源，因为其可持续并且无污染。因此，大量研究目前正致力于开发具有提高的效率的太阳能电池并保持低的材料和制造成本。最常见的太阳能电池是基于硅的那些，更特别是通过在p-型硅基底上施用n-型扩散而由硅制成的p-n结，其与两个电接触层或电极连接。为了使太阳能电池对日光的反射最小化，在n-型扩散层上施用抗反射涂层，例如氮化硅。例如，使用银糊，可以将栅状金属触点丝网印刷到抗反射层上以充当前电极。电池的光入射面或正面上的这种电接触层通常以由“手指线”和“母线”构成的栅形图案存在。最后，将背面触点施用到基底上，例如通过在基底的整个背面上施用背面银或银/铝糊、然后施用铝糊来进行。然后将该器件在高温下烧制，以将金属糊转化成金属电极。典型太阳能电池及其制造方法的描述可见于例如欧洲专利申请公开No.1713093。为了提高效率，已经开发了不仅包含抗反射介电正面层还包含在其背面上的介电层的太阳能电池。通过太阳能电池表面的电钝化，减少了电荷载流子的重组，这对太阳能电池的效率具有积极作用。如果在金属化过程中避免形成重组中心，即施用选择性发射极、减小金属化面积和仅沿接触指接触太阳能电池，则可以制造最有效的太阳能电池。例如，母线和/或焊垫下方的钝化区不受金属化的影响。在施用含金属的组合物、烧制层状基底后，太阳能电池通过焊带的焊接互连到模件上。在WO2011/066300A1中，描述了所谓的PERC（钝化的发射极和背面触点）硅太阳能电池和制备该电池的方法。通过在硅片背面上的多孔介电钝化层上施用和干燥银糊图案，制造背电极。银仅仅覆盖硅片背面的一部分，即留下裸区，在其上施用用于形成铝背电极的铝糊。对银糊没有特别规定，但其应具有“差”的烧穿能力（fire-throughcapability）并包含微粒银和有机基料。典型的厚膜导电组合物具有大约80重量％或更大的高金属粉末含量，即银粉含量。专利技术概述因此，鉴于上述现有技术，有必要提供可用于制造高效率太阳能电池的具有低金属含量的金属糊。因此，本专利技术涉及厚膜导电组合物，其包含：（a）导电金属，其中根据ISO9277通过BET测得的金属粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，（b）氧化锰；（c）玻璃粉；和（d）有机基料。根据第二实施方案，本专利技术涉及厚膜导电组合物的用途，用于在硅片钝化层上形成电极，所述组合物包含：（a）导电金属，其中根据ISO9277通过BET测得的金属粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，（b）氧化锰；（c）玻璃粉；和（d）有机基料。根据第三实施方案，本专利技术涉及厚膜导电组合物的用途，用于在硅片背面上形成电极，所述组合物包含：（a）导电金属，其中根据ISO9277通过BET测得的金属粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，（b）氧化锰；（c）玻璃粉；和（d）有机基料。本专利技术的厚膜导电组合物包含四种基本组分：具有一定比表面积的金属粒子、玻璃粉、氧化锰和有机基料。该厚膜组合物可包含其它添加剂，包括金属、金属氧化物或可在烧制过程中产生这些金属或金属氧化物的任何化合物。在下文中论述这些组分。本说明书中提到的所有表面积都是指根据DINISO9277，2003-05通过BET测得的表面积。金属粒子导电金属选自由Cu、Ag、Pd、Zn、Ni、Sn、Al、Bi、以及Cu、Ag、Zn、Ni、Sn、Al、Bi、Pd的合金以及它们的混合物组成的组。该导电金属可以是薄片形式、球形、颗粒形式、结晶形式、粉末或其它不规则形式及其混合物。该导电金属可以在胶体悬浮液中提供。导电金属优选选自Ag、Cu、Zn、Sn。尤其优选作为导电金属的是Ag。其可以是银金属、银衍生物或其混合物形式。示例性衍生物包括例如：银的合金、氧化银（Ag2O）、银盐，例如AgCl、AgNO3、AgOOCCH3（乙酸银）、AgOOCF3（三氟乙酸银）、正磷酸银（Ag3PO4）。也可以使用与其它厚膜糊组分相容的其它形式的银。在一个实施方案中，该导电金属或其衍生物为该厚膜组合物的固体组分的大约10至大约75重量％。在进一步的实施方案中，该导电金属或其衍生物为该厚膜组合物的固体组分的大约30至大约70重量％。在一个实施方案中，该厚膜组合物的固体部分包括大约10至大约75重量％的金属粒子。该金属粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，优选2.0至3.0平方米/克。该金属的粒度通常为0.1至10微米，优选0.3至8微米。除非本文中另行指明，本文中陈述的所有粒度或平均粒度是通过激光衍射测得的D50粒径。如本领域技术人员公知的那样，D50直径代表这样的尺寸：一半的单粒子（按重量计）小于所指定的直径。这样的直径为金属提供了合适的烧结性能，并在形成太阳能电池时使该厚膜导电组合物涂铺在抗反射层上。玻璃粉玻璃粉（或玻璃粒子）充当导电糊组合物中的无机粘合剂，并在烧制过程中充当熔剂以使金属沉积到基底上。玻璃的具体类型不是关键的，只要其不渗透介电层并产生良好粘合即可。优选的玻璃包括硼硅酸铅和硼硅酸铋，但其它无铅玻璃，例如硼硅酸锌，也是合适的。该玻璃粒子优选具有大约0.1至大约10微米、更优选小于大约5微米的粒度，并优选以所述糊组合物总重量的0.5至10重量％、更优选0.5重量％至5重量％的量包含在该组合物中。该玻璃粉可以是含铅玻璃粉，例如含有53至57重量％PbO、23至29重量％SiO2、5至11重量％ZnO、6至9重量％B2O3和次要量的CaO、MgO和Na2O。优选的是软化温度为410至480℃、更优选420至460℃的含铅玻璃粉。该玻璃粉也可以是含有Bi2O3作为主要组分的无铅玻璃粉。典型的无铅玻璃粉包含例如50至85重量％、更优选65至80重量％Bi2O3、0.5至10重量％SiO2、＞0至7重量％、特别是2至6重量％Al2O3、3至10重量％ZnO、2至10重量％B2O和＞0至3重量％MgO，并且具有400至550℃的软化温度。氧化锰本专利技术的厚膜导电组合物包含氧化锰。该氧化物可以是任何氧化锰或在烧制时转化成氧化锰的任何化合物。Mn(II)O是优选的。氧化锰的量优选为该糊总重量的0.2至5重量％，优选0.2至3重量％。优选的Mn(II)O的粒度优选等于或小于200纳米，更优选等于或小于100纳米。有机基料特定的有机基料或粘合剂不是关键的，并可以是本领域中已知的。可以使用各种有机基料的任何种类，其可以含有或者可以不含增稠剂、稳定剂和/或其它常见添加剂。有机介质通常是聚合物在溶剂中的溶液。另外，少量添加剂，例如表面活性剂，可以是该有机介质的一部分。最常用于此用途的聚合物是乙基纤维素。聚合物的其它实例包括乙基羟乙基纤维素、木松香、乙基纤维素与酚醛树脂的混合物，也可以使用低碳醇的聚甲基丙烯酸酯、和乙二醇单乙酸酯的单丁醚。厚膜组合物中存在的最常用溶剂是酯醇和萜本文档来自技高网...
【技术保护点】
厚膜导电组合物，其包含：（a）金属粒子，其中根据ISO 9277通过BET测得的银粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，（b）氧化锰；（c）玻璃粒子；和（d）有机基料。
【技术特征摘要】
2011.11.09 EP 11008907.5;2012.01.10 US 61/585,0881.厚膜导电组合物，其包含：(a)金属粒子，其中根据ISO9277通过BET测得的所述金属粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，(b)Mn(II)O；(c)玻璃粒子；和(d)有机基料。2.权利要求1的厚膜组合物，其包含占总组合物的0.2至5重量％的Mn(II)O。3.权利要求2的厚膜组合物，其包含占总组合物的0.2至3重量％的Mn(II)O。4.权利要求1的厚膜组合物，基于总组合物的重量％，其包含：10至75重量％的所述金属粒子、0.5至10重量％的所述玻璃粒子和25至70重量％的所述有机基料。5.权利要求2的厚膜组合物，基于总组合物的重量％，其包含：10至75重量％的所述金属粒子、0.5至10重量％的所述玻璃粒子和25至70重量％的所述有机基料。6.权利要求3的厚膜组合物，基于总组合物的重量％，其包含：10至75重量％的所述金属粒子、0.5至10重量％的所述玻璃粒子和25至70重量％的所述有机...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·柯尼格，M·内伊德特，M·赫尔特斯，C·莫尔，
申请(专利权)人：赫劳斯贵金属有限两和公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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