包含铅-钒基氧化物的厚膜浆料及其在半导体装置制造中的用途制造方法及图纸

本发明专利技术涉及包含铅-钒基氧化物的厚膜浆料及其在半导体装置制造中的用途，具体提供用于印刷太阳能电池装置的所述正面的厚膜浆料及其制备方法，所述太阳能电池装置具有一个或多个绝缘层。所述厚膜浆料包含分散在有机介质中的导电金属源和铅-钒基氧化物。本发明专利技术还提供包括由所述厚膜浆料形成的电极的半导体装置。

【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术提供用于印刷具有一个或多个绝缘层的太阳能电池装置正面的厚膜浆料。该厚膜浆料包含导电金属源、铅-钒基氧化物和有机介质。专利技术背景常规的具有P型基板的太阳能电池结构具有通常电池的正面(光照面)上的负极和背面上的正极。在半导体的p-n结上入射的适宜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向外部路输送电力的电流。大部分太阳能电池为已被金属化的硅片形式，即具有导电的金属触点。导电性油墨通常用于形成导电网格或金属触点。导电性油墨通常包含玻璃料、导电物质(如，银颗粒)和有机介质。为了形成金属触点，导电性油墨以网格线或其它图案印刷在基板上然后干燥，在此期间电接触在网格线和半导体基板之间制成。然而，结晶硅太阳能电池通常涂覆有减反射涂层，例如氮化硅、氧化钛、或氧化硅，以促进光吸收，从而提高电池的效率。此类减反射涂层还作为减弱从基板至金属触点的电子流的绝缘体。为了克服此问题，导电性油墨应在焙烧形成与半导体基板电接触的金属触点期间渗入减反射涂层。金属触点和基板之间形成强粘结以及可焊性也是所期望的。在焙烧时渗入减反射涂层以及形成与基板的强粘结的能力高度依赖于导电性油墨的组成和焙烧条件。太阳能电池性能的关键量度效率也受到在焙烧的导电性油墨和基板之间制成的电接触质量的影响。作为另外一种选择，具有η型硅基板的反向太阳能电池结构也是已知的。该电池在正面上具有带正极的正面P型硅表面(正面P型发射器)，并且具有接触电池背面的负极。由于η掺杂硅中的电子重组速度降低，因此与具有P型硅基板的太阳能电池相比较，具有η型硅基板的太阳能电池(η型硅太阳能电池)理论上能够制备更高的效率增益。为了提供制造具有良好效率的太阳能电池的经济型方法，需要能够在低温下焙烧，以渗入减反射涂层，并且提供与半导体基板的良好电接触的厚膜浆料组合物。专利技术概述本专利技术提供厚膜浆料组合物，所述组合物包含:a) 80-99.5重量％的导电金属源；b) 0.5-20重量％的铅-钒基氧化物；和c)有机介质，其中导电金属源和铅-钒基氧化物分散在有机介质中，并且其中上述重量％是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的，铅-钒基氧化物包含52-80重量％的PbO、10-45重量％的V2O5以及一种或多种液相线温度为900°C或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自:B203、P205、Bi2O3'As2O3'Sb2O3'MoO3'TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量％是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。本专利技术还提供包含52-80重量％的PbO、10-45重量％的V2O5以及一种或多种液相线温度为900°C或更低的附加氧化物的铅-钒基氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自:B2O3> P2O5> Bi203> As203、Sb203、MoO3> TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量％是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。本专利技术还提供方法，所述方法包括:(a)提供制品，该制品包括一个或多个设置在半导体基板的至少一个表面上的绝缘膜；(b)将厚膜浆料组合物施用至一个或多个绝缘膜上形成层状结构，该厚膜浆料组合物包含:1)80-99.5重量％的导电金属源；ii) 0.5-20重量％的铅-钒基氧化物；和iii)有机介质，其中导电金属源和铅-钒基氧化物分散在有机介质中，并且其中上述重量％是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的，铅-钒基氧化物包含52-80重量％的PbO、10-45重量％的V2O5以及一种或多种液相线温度为900°C或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自:B203、P205、Bi203、As203、Sb203、Mo03、Te02和SeO2，所述氧化物的重量％是基于铅-钒基氧化物的总重量计的；以及(C)焙烧半导体基板、一个或多个绝缘膜、和厚膜浆料，其中厚膜浆料的有机介质挥发，从而形成与一个或多个绝缘层接触并且与半导体基板电接触的电极。此外，本专利技术提供包括由厚膜浆料组合物形成的电极的半导体装置，所述组合物包含:i) 80-99.5重量％的导电金属源；ii) 0.5-20重量％的铅-钒基氧化物；和iii)有机介质，其中导电金属源和铅-钒基氧化物分散在有机介质中，并且其中上述重量％是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的，铅-钒基氧化物包含52-80重量％的PbO、10-45重量％的V2O5以及一种或多种液相线温度为900°C或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自:B203、P205、Bi2O3'As2O3'Sb2O3'MoO3'TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量％是基于铅-钒基氧化物的总重量计的，并且其中焙烧所述厚膜浆料组合物以除去有机介质以形成电极。附图简沭图1为示出半导体装置制造过程的工艺流程图。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:绝缘膜40:p+层(背表面场，BSF)60:设置背面上的铝浆61:铝背面电极(通过焙烧背面铝浆获得)70:设置在背面上的银或银/铝浆71:银或银/铝背面电极(通过焙烧背面银浆获得)500:设置在正面上的厚膜浆料501:正面电极(通过焙烧厚膜浆料形成)专利技术详沭如本文所用，“厚膜组合物”是指在基板上焙烧后具有I至100微米厚度的组合物。厚膜组合物包含导电材料、铅-钒基氧化物组合物和有机介质。所述厚膜组合物可包含附加组分。如本文所用，所述附加组分为术语“添加剂”。本文所述的组合物包含分散在有机介质中的一种或多种电功能性材料以及一种或多种玻璃料。该组合物是厚膜浆料组合物。组合物也可包含一种或多种添加剂。示例性添加剂包括金属、金属氧化物或任何在焙烧时能够生成这些金属氧化物的化合物。在一个实施方案中，电功能粉可为导电粉末。在一个实施方案中，组合物用于半导体装置。在该实施方案的一个方面，所述半导体装置可为太阳能电池或光电二极管。在该实施方案的另一个方面，所述半导体装置可为多种半导体装置中的一种。导电金属厚膜组合物包含赋予组合物适当电功能性质的功能组分。电功能性组分是导电金属。导电金属源可以是薄片形式、球状形式、颗粒形式、结晶形式、粉末、或其它不规则形式以及它们的混合物。导电金属可以胶态悬浮液提供。在一个实施方案中，导电金属源为厚膜浆料组合物的固体组分的约80至约99.5重量％。固体在本文中定义为厚膜浆料组合物减去有机介质的总组合物。然后这些重量％是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的。在其它实施方案中，导电金属源为厚膜浆料组合物的固体组分的约90至约95重量％。固体组分在本文中定义为导电金属和铅_ f凡基氧化物。导电金属选自:Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni以及它们的混合物。在一个实施方案中，导电颗粒可以包括银(Ag)。在另一个实施方案中，导电颗粒可包括银(Ag)和铝(Al)。在另一个实施方案中，导电颗粒可包括例如下列中的一者或多者:Cu、Au、Ag、Pd、Pt、Al、N1、Ag-Pd、Pt-Au。在一个实施方案中，导电颗粒可以包括下列中的一者或多者:(l)Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt ; (2) Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt的合金；以及(3)它们的混合物。当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚膜浆料组合物，所述厚膜浆料组合物包含：a)80?99.5重量%的导电金属源；b)0.5?20重量%的铅?钒基氧化物；和c)有机介质；其中所述导电金属源和所述铅?钒基氧化物分散在所述有机介质中，并且其中上述重量%是基于所述导电金属源和所述铅?钒基氧化物的总重量计的，所述铅?钒基氧化物包含52?80重量%的PbO、10?45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于所述铅?钒基氧化物的总重量计的。

【技术特征摘要】
2012.08.03 US 13/565,8821.一种厚膜浆料组合物，所述厚膜浆料组合物包含: a)80-99.5重量％的导电金属源； b)0.5-20重量％的铅-钒基氧化物；和 c)有机介质； 其中所述导电金属源和所述铅-钒基氧化物分散在所述有机介质中，并且其中上述重量％是基于所述导电金属源和所述铅-钒基氧化物的总重量计的，所述铅-钒基氧化物包含52-80重量％的PbO、10-45重量％的V2O5以及一种或多种液相线温度为900°C或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自:B203、P2O5> Bi203、As203、Sb2O3> MoO3> TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量％是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。2.根据权利要求1所述的厚膜浆料组合物，其中所述一种或多种附加氧化物选自:4-18重量％的Bi203、0.5-8重量％的P205、1-3重量％的B2O3和0.5-6重量％的TeO2,并且其中所述氧化物的重量％是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。3.权利要求1或2的厚膜浆料组合物，所述铅-钒基氧化物还包含0.1-2重量％的Li20、0.1-4重量%的Ti02、0.1-5重量%的Fe2O3和0.1-5重量%的Cr2O3中的一者或多者，其中所述氧化物的重量％是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。4.权利要求1-3中任一项所述的厚膜浆料组合物，所述铅-钒基氧化物包含55-63重量％的PbO、18-30重量％的V2O5和5-11重量％的附加氧化物Bi2O3，其中所述重量％是基于所述铅-f凡基氧化物的总重量计的；较好的是，所述导电金属选自:Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al 和 Ni。5.一种铅-钒基氧化物，所述铅-钒基氧化物包含52-80重量％的PbO、10-45重量％的V2O5以及一种或多种液相线温度为900°C或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自:B203、P205、Bi203、As203、Sb203、Mo03、Te02和SeO2，其中所述氧化物的重量％是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。6.权利要求5的铅-钒基氧化物，其中所述一种或多种附加氧化物选自:4-18重量％的Bi203、0.5-8重量％的P205、1-3重量％的B2O3和0.5-6重量％的TeO2,并且其中所述氧化物的重量％是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。7.权利要求5或6的铅...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·W·杭，E·金，B·J·劳克林，K·R·米克斯卡，C·A·帕兰杜茨，
申请(专利权)人：E·I·内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：