包含铋-碲-氧化物的厚膜浆料及其在制造半导体器件中的用途制造技术

本发明专利技术涉及导电厚膜浆料组合物，其包含银和无铅铋-碲-氧化物，两者均分散在有机介质中。本发明专利技术还涉及由所述浆料组合物形成的电极和半导体器件，并且具体地涉及包括此类电极的太阳能电池。本发明专利技术还涉及铋-碲氧化物，其为厚膜浆料的组分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及导电厚膜浆料组合物，其包含银和无铅铋-碲-氧化物，两者均分散在有机介质中。本专利技术还涉及由所述浆料组合物形成的电极和半导体器件，并且具体地涉及包括此类电极的太阳能电池。本专利技术还涉及铋-碲氧化物，其为厚膜浆料的组分。【专利说明】
本专利技术主要涉及厚膜浆料组合物以及由所述组合物形成的厚膜电极。本专利技术还涉及硅半导体器件，并且具体地讲本专利技术涉及用于形成太阳能电池的厚膜电极的导电组合物。本专利技术还涉及用作厚膜浆料组分的铋-碲氧化物。
技术介绍
本专利技术可应用于范围广泛的半导体器件，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例子来对本专利技术的背景进行描述。具有P型基底的常规太阳能电池结构具有通常在电池的正面或光照面上的负极以及背面上的正极。在半导体的p-n结上入射的适当波长的辐射充当在该半体中产生空穴-电子对的外部能源。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。大部分太阳能电池为金属化的硅片形式，即设有导电的金属电极。通 常将厚膜浆料丝网印刷到基板上并焙烧以形成电极。下面结合图1A-1F来描述这种制备方法的例子。图1A示出了单晶或多晶P型硅基板10。在图1B中，反向传导型η型扩散层20通过磷的热扩散形成，其中使用三氯氧化磷作为磷源。在没有任何具体修改的情况下，扩散层20形成于硅P型基板10的整个表面之上。扩散层的深度可通过控制扩散温度和时间而变化，并且通常在约0.3至0.5微米的厚度范围内形成。η型扩散层可具有几十欧姆/平方到至多约120欧姆/平方的薄层电阻率。如图1C所示，在用抗蚀剂等保护该扩散层的正面之后，通过蚀刻将扩散层20从剩余表面移除，使得其仅保留在正面上。然后使用有机溶剂等除去抗蚀剂。然后，如图1D所示，也用作减反射涂层的绝缘层30形成于η型扩散层20上。绝缘层通常是氮化硅，但也可为SiNx:H膜(B卩，绝缘膜包含在随后的焙烧过程中用于钝化的氢)、氧化钛膜、氧化硅膜、或氧化硅/氧化钛膜。约700至900Λ的氮化硅膜的厚度适用于约1.9至2.0的折射率。绝缘层30的沉积可通过溅射、化学气相沉积、或其它方法进行。然后，形成电极。如图1E所示，将用于正面电极的银浆500丝网印刷到氮化硅膜30上，然后进行干燥。此外，将背面银浆或银/铝浆70和铝浆60丝网印刷在基板的背面上并且依次进行干燥。在大约750至850°C温度范围内的红外线加热炉中焙烧几秒钟至几十分钟的时间。结果，如图1F所示，在焙烧过程中，铝在背面上从铝浆60扩散到硅基板10中，从而形成包含高浓度铝掺杂剂的P+层40。该层一般被称为背表面场(BSF)层，并且有助于改善太阳能电池的能量转化效率。焙烧将干燥的铝浆60转变为铝背面电极61。同时，将背面银浆或银/铝浆70焙烧成银或银/铝背面电极71。在焙烧期间，背面铝与背面银或银/铝之间的边界呈现合金状态，从而实现电连接。铝电极61占背面电极的大部分面积，这部分归因于需要形成p+层40。由于不可能对铝电极进行焊接，因此在背面的部分之上形成了银或银/铝背面电极71，作为用于通过铜带等互连太阳能电池的电极。此外，正面银浆500烧结并在焙烧期间穿透氮化硅膜30，从而实现与η型层20的电接触。该类型方法通常称为“烧透”。图1F的焙烧电极501清晰地示出了烧透的结果。目前致力于提供厚膜浆料组合物，其具有减少量的银并且是无铅的，然而同时维持所得电极和装置的电性能和其它有关性能。本专利技术提供银浆组合物，其同时地提供具有较低量银的无铅体系，同时仍然维持电性能和机械性能。
技术实现思路
本专利技术提供了厚膜浆料组合物，其包含:(a) 35-55 重量 ％ 的银；(b) 0.5-5重量％的无铅铋-碲-氧化物；以及(c)有机介质；其中所述银和所述铋-碲-氧化物分散在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，所述铋-碲氧化物包含基于所述铋-碲氧化物的总重量计22-42 重量 ％ 的 Bi2O3 和 58-78 重量 ％ 的 TeO2。本专利技术还提供了半导体器件，并且具体地讲包括电极的太阳能电池，所述电极由本浆料组合物形成，其中所述浆料组合物已被焙烧以除去有机介质并形成电极。本专利技术还提供了铋-碲氧化`物，其包含基于所述铋-碲氧化物的总重量计22-42重量％的Bi2O3和58-78重量％的TeO2，其中所述铋-碲氧化物是无铅的。【专利附图】【附图说明】图1A-1F示出了半导体器件的制造。图1中所示的附图标号说明如下。10:p型硅基板20:n型扩散层30:氮化硅膜、氧化钛膜、或氧化硅膜40:p+层(背表面场，BSF)60:在背面上形成的铝浆61:铝背面电极(通过焙烧背面铝浆获得)70:在背面上形成的银/铝浆71:银/铝背面电极(通过焙烧背面银/铝浆获得)500:在正面上形成的银浆501:银正面电极(通过焙烧正面银浆形成)图2A-D说明了一个实施例的制造方法，所述实施例使用本专利技术的导电浆料来制造太阳能电池。图2中所示的附图标号说明如下。102具有扩散层和减反射涂层的硅基板104受光表面侧电极106用于铝电极的浆料组合物108用于插片电极的本专利技术的浆料组合物110铝电极112插片电极【具体实施方式】本专利技术的导电性厚膜浆料组合物包含减少量的银但同时提供由所述浆料形成电极的能力，其中所述电极具有良好的电特性和粘附特性。所述导电性厚膜浆料组合物包含银、无铅的铋-碲-氧化物、以及有机载体。其用于形成经丝网印刷的电极，并且具体地用于在太阳能电池的硅基板上的背面上形成插片电极。所述衆料组合物包含35-55重量％的银、0.5-5重量％的秘-締氧化物、以及有机介质，其中银和铋-碲氧化物两者均分散在有机介质中，并且其中所述重量百分比基于所述浆料组合物的总重量计。下面详细说明本专利技术厚膜浆料组合物的各组分。银在本专利技术中，浆料的导电相为银(Ag)。银可以为银金属、银的合金或它们的混合物的形式。通常，在银粉中，银颗粒为片状形式、球状形式、颗粒形式、结晶形式、其它不规则形式以及它们的混合。银能够以胶态悬浮液提供。银也可以是氧化银(Ag20)、银盐例如AgCl、AgNO3、AgOOCCH3 (乙酸银)、Ag00CF3 (三氟乙酸银)、正磷酸银(Ag3P04)、或它们的混合物的形式。也可使用与其它厚膜浆料组分相容的其它形式的银。在一个实施例中，厚膜浆料组合物包含导电的涂覆银颗粒。合适的涂料包括磷和表面活性剂。合适的表面活性剂包括聚氧乙烯、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蘧酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸、硬脂酸盐、棕榈酸盐、以及它们的混合物。盐抗衡离子可为铵、钠、钾、以及它们的混合物。银的粒度不受任何特定限制。在一个实施例中，平均粒度少于10微米；在另一个实施例中，平均粒度少于5微米。由于其成本，有利的是减少浆料中的银的量，同时维持浆料和由所述浆料形成的电极的所需特性。此外，本厚膜浆料能够形成具有减缩厚度的电极，从而进一步节省成本。基于所述浆料组合物的总重量计，本厚膜浆料组合物包含35-55重量％的银。在一个实施例中，所述厚膜浆料组合物包含38-52重量％的银。铋-碲-氣化物本浆料组合物的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：K·W·杭，Y·王，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：
国别省市：