專利名稱：包含光伏電池導(dǎo)體中所用亞微米顆粒的組合物的使用方法
包含光伏電池導(dǎo)體中所用亞微米顆粒的組合物的使用方法發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的實(shí)施方案涉及硅半導(dǎo)體裝置，以及用于太陽能電池裝置的導(dǎo)電厚膜組合 物。發(fā)明
背景技術(shù)：
具有ρ型基板的常規(guī)太陽能電池結(jié)構(gòu)具有可位于電池正面(也稱為光照面和受光 面)的負(fù)極和可位于相對(duì)側(cè)的正極。在半導(dǎo)體的p-n結(jié)上入射的合適波長的輻射充當(dāng)在該 半導(dǎo)體中產(chǎn)生空穴-電子對(duì)的外部能源。由于p-n結(jié)處存在電勢差，因此空穴和電子以相 反的方向跨過該結(jié)移動(dòng)，從而產(chǎn)生能夠向外部電路輸送電力的電流。大部分太陽能電池為 金屬化的硅片形式，即，具有導(dǎo)電的金屬觸點(diǎn)。需要具有改善的電氣性能和制備方法的組合物、結(jié)構(gòu)(例如半導(dǎo)體、太陽能電池 或光電二極管結(jié)構(gòu))以及半導(dǎo)體裝置(例如半導(dǎo)體、太陽能電池或光電二極管裝置)。發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及組合物，所述組合物包含(a) —種或多種導(dǎo)電材料； (b) 一種或多種無機(jī)粘合劑；以及(c)有機(jī)載體，其中至15%的無機(jī)組分為亞微米顆 粒。在一個(gè)實(shí)施方案中，85%至99%的無機(jī)組分可具有1.5至10微米的d50。在一個(gè)實(shí)施 方案中，一種或多種導(dǎo)電材料可包括銀。在一個(gè)實(shí)施方案中，一部分銀包含亞微米顆粒。在 一個(gè)實(shí)施方案中，亞微米顆粒具有0. 1至1微米的d50。在一個(gè)實(shí)施方案中，亞微米顆粒具 有0. 1至0. 6微米的d50。在一個(gè)實(shí)施方案中，該顆粒具有雙峰粒度分布。組合物可包含一種或多種添加劑，所述添加劑選自(a)金屬，其中所述金屬選自 鋅、鉛、鉍、釓、鈰、鋯、鈦、錳、錫、釕、鈷、鐵、銅和鉻；(b) —種或多種金屬的金屬氧化物，所 述一種或多種金屬選自鋅、鉛、鉍、釓、鈰、鋯、鈦、錳、錫、釕、鈷、鐵、銅和鉻；(c)在焙燒時(shí)能 夠生成(b)的金屬氧化物的任何化合物；以及(d)它們的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，添加 劑可包括ZnO或在焙燒時(shí)形成ZnO的化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，ZnO和/或無機(jī)粘合劑 可包括亞微米顆粒。ZnO可占總組合物的2至10重量％。玻璃料可占總組合物的1至6重 量％。導(dǎo)電材料可包括銀。銀可占組合物中固體的90至99重量％。在一個(gè)實(shí)施方案中， 無機(jī)組分可占總組合物的70至95重量％。另一個(gè)實(shí)施方案涉及一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括以下步驟(a) 提供半導(dǎo)體基板、一個(gè)或多個(gè)絕緣膜、和本文所述的厚膜組合物；(b)將絕緣膜施加到半導(dǎo) 體基板上；(c)將厚膜組合物施加到半導(dǎo)體基板的絕緣膜上，以及(d)焙燒半導(dǎo)體、絕緣膜 和厚膜組合物。在一個(gè)方面，絕緣膜可包括一種或多種組分，所述組分選自氧化鈦、氮化 硅、SiNx: H、氧化硅、和氧化硅/氧化鈦。另一個(gè)實(shí)施方案涉及用本文所述方法制造的半導(dǎo)體裝置。一個(gè)方面涉及包括電極 的半導(dǎo)體裝置，其中電極在焙燒之前包括本文所述組合物。一個(gè)實(shí)施方案涉及包括半導(dǎo)體 裝置的太陽能電池。一個(gè)實(shí)施方案涉及包括半導(dǎo)體基板、絕緣膜和正面電極的半導(dǎo)體裝置，其中正面 電極包含一種或多種組分，所述組分選自硅酸鋅、硅鋅礦和硅酸鉍。
附圖簡述

圖1為示出半導(dǎo)體裝置制造過程的工藝流程圖。圖1中所示的附圖標(biāo)號(hào)說明如下。10 :p型硅基板20 :n型擴(kuò)散層30 氮化硅膜、氧化鈦膜或氧化硅膜40 :p+ 層(背表面場，BSF)60:背面上形成的鋁漿61 鋁背面電極(通過燒制背面鋁漿獲得)70 背面上形成的銀漿或銀/鋁漿71 銀背面電極或銀/鋁背面電極(通過燒制背面銀漿獲得)500 根據(jù)本發(fā)明在正面上形成的銀漿501 根據(jù)本發(fā)明的銀正面電極(通過焙燒正面銀漿獲得)發(fā)明詳述需要具有更高效率的改善的太陽能電池。需要適于形成具有更高高度的狹窄導(dǎo)線 的導(dǎo)電組合物。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及包含亞微米顆粒的組合物。這些組合物可為厚膜組 合物。這些組合物可用于形成太陽能電池的電極。該電極可位于太陽能電池正面。在一個(gè) 實(shí)施方案中，電極導(dǎo)線可為狹窄的并具有更高的高度。如本文所用，“厚膜組合物”是指在焙燒到基板上之后具有1至100微米厚度的組 合物。厚膜組合物可包含導(dǎo)電材料、玻璃組合物和有機(jī)載體。厚膜組合物可包含附加組分。 如本文所用，附加組分稱為“添加劑”。本文所述組合物包含分散在有機(jī)介質(zhì)內(nèi)的一種或多種電功能性材料和一種或多 種玻璃料。這些組合物可為厚膜組合物。這些組合物也可包含一種或多種添加劑。示例性 添加劑可包括金屬、金屬氧化物或任何在焙燒時(shí)能夠生成這些金屬氧化物的化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，電功能粉可為導(dǎo)電粉。在一個(gè)實(shí)施方案中，組合物例如導(dǎo)電性 組合物可以在半導(dǎo)體裝置中使用。在該實(shí)施方案的一個(gè)方面，半導(dǎo)體裝置可為太陽能電池 或光電二極管。在該實(shí)施方案的另一個(gè)方面，半導(dǎo)體裝置可為多種半導(dǎo)體裝置中的一種。在 一個(gè)實(shí)施方案中，半導(dǎo)體裝置可為太陽能電池。在一個(gè)實(shí)施方案中，本文所述厚膜組合物可用于太陽能電池中。在該實(shí)施方案的 一個(gè)方面，太陽能電池的效率可比基準(zhǔn)太陽能電池的效率高70%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，太 陽能電池的效率可比基準(zhǔn)太陽能電池的效率高80%。太陽能電池的效率可比基準(zhǔn)太陽能電 池的高90%。在一個(gè)實(shí)施方案中，厚膜組合物中的有機(jī)介質(zhì)與分散體中的無機(jī)組分的比率可以 取決于施加漿料的方法和所用有機(jī)介質(zhì)的類型，具體由本領(lǐng)域的技術(shù)人員確定。在一個(gè)實(shí) 施方案中，為獲得良好的潤濕，分散體可包含70至95重量％的無機(jī)組分和5至30重量％ 的有機(jī)介質(zhì)(載體)。在一個(gè)實(shí)施方案中，無機(jī)組分的一部分可為亞微米顆粒。在該實(shí)施方案的一個(gè)方 面，亞微米顆?？删哂?. 1至1微米的d50。在另一個(gè)方面，亞微米顆?？删哂?. 1至0. 8 微米的d50。在另一個(gè)方面，亞微米顆?？删哂?. 2至0. 6微米的d50。
在一個(gè)實(shí)施方案中，亞微米顆?？烧冀M合物的1至15重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案 中，亞微米顆?？烧冀M合物的2至10重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，亞微米顆?？烧冀M合 物的3至6重量％。在一個(gè)實(shí)施方案中，亞微米顆?？砂ㄒ徊糠謱?dǎo)電材料。在一個(gè)方面，1至15重 量％的導(dǎo)電材料可為亞微米顆粒。在另一個(gè)方面，2至10重量％的導(dǎo)電材料可為亞微米顆 粒。在另一個(gè)方面，3至6重量％的導(dǎo)電組合物可為亞微米顆粒。在一個(gè)實(shí)施方案中，組合物的一部分可具有1. 5至10微米的d50。在該實(shí)施方案 的一個(gè)方面，組合物的85至99重量％的無機(jī)組分可具有1. 5至10微米的d50。在該實(shí)施 方案的一個(gè)方面，組合物的一部分可具有2. 0至7. 0微米的d50。在該實(shí)施方案的一個(gè)方 面，組合物的一部分可具有2. 5至5. 0微米的d50。在另一個(gè)方面，導(dǎo)電材料可包括銀。在一個(gè)方面，50至100重量％的導(dǎo)電材料可 為銀。在另一個(gè)方面，70至99重量％、70至98重量％、或80至95重量％的導(dǎo)電材料可為 銀。玻璃料在本發(fā)明的一個(gè)方面，組合物包含玻璃料組合物。可用于本發(fā)明的玻璃料組合物 是本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于識(shí)別的。例如，可使用在用于制備正面太陽能電池電極的組合物 中可用的玻璃料組合物。示例性玻璃料組合物包括硼硅酸鉛玻璃。在一個(gè)實(shí)施方案中，可 用于本發(fā)明的玻璃料組合物可包含20至M重量％ Si02、0. 2至0. 8重量％ Al203、40至60 重量％ I^bO、以及5至8重量％化03。在一個(gè)實(shí)施方案中，玻璃料組合物也可任選地包含3 至7重量％ Ti02。在一個(gè)實(shí)施方案中，玻璃料組合物也可任選地包含一種或多種含氟組分， 包括但不限于氟的鹽、氟化物、金屬氟氧化物化合物等。此類含氟組分包括但不限于η^2、 BiF3、A1F3、NaF、LiF、KF、CsF、ZrF4, TiF4和/或SiF2。在一個(gè)實(shí)施方案中，玻璃料組合物可 包含8至13重量％ m3F2。在該實(shí)施方案的另一個(gè)方面，厚膜組合物可包含分散在有機(jī)介質(zhì)內(nèi)的電功能粉和 玻璃陶瓷料。在一個(gè)實(shí)施方案中，這些厚膜導(dǎo)體組合物可用于半導(dǎo)體裝置中。在該實(shí)施方 案的一個(gè)方面，半導(dǎo)體裝置可為太陽能電池或光電二極管。導(dǎo)電材料在一個(gè)實(shí)施方案中，厚膜組合物可包括賦予組合物適當(dāng)電功能性質(zhì)的功能相。在 一個(gè)實(shí)施方案中，電功能粉可為導(dǎo)電粉。在一個(gè)實(shí)施方案中，電功能相可包括導(dǎo)電材料(本 文也稱之為導(dǎo)電顆粒)。例如，導(dǎo)電顆粒可包括導(dǎo)電粉、導(dǎo)電薄片或它們的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電顆?？砂ㄣy。在另一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電顆?？砂ㄣy (Ag)和鋁(Al)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電顆?？砂ɡ缦铝幸环N或多種銅、金、銀、 鈀、鉬、鋁、銀-鈀、鉬-金等。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電顆?？砂ㄏ铝幸环N或多種(1)鋁、 銅、金、銀、鈀和鉬；(2)鋁、銅、金、銀、鈀和鉬的合金；以及(3)它們的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，組合物的功能相可包括涂覆的或未涂覆的導(dǎo)電銀粒子。在涂 覆銀粒子的一個(gè)實(shí)施方案中，它們至少部分地涂覆有表面活性劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，表面 活性劑可包括下列一種或多種非限制性表面活性劑硬脂酸、棕櫚酸、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽、 月桂酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸、癸酸、肉豆蔻酸和亞油酸、以及它們的混合物?？购怆x子可為 但不限于氫離子、銨離子、鈉離子、鉀離子、以及它們的混合物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，銀可占漿料組合物的60至90重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中， 銀可占漿料組合物的70至85重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，銀可占漿料組合物的75至85 重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，銀可占漿料組合物的78至82重量％。在一個(gè)實(shí)施方案中，銀可占組合物中固體(即，不包括有機(jī)載體)的90至99重 量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，銀可占組合物中固體的92至97重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案 中，銀可占組合物中固體的93至95重量％。如本文所用，“粒度”旨在表示“平均粒度”，“平均粒度”是指50%體積分布粒度。體 積分布粒度可通過本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的許多方法確定，包括但不限于使用Microtrac 粒度分析儀的激光衍射和分散方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電材料的一部分可為亞微米顆粒。在該實(shí)施方案的一個(gè)方 面，亞微米顆?？删哂?. 1至1微米的d50。在另一個(gè)方面，亞微米顆?？删哂?. 1至0. 8 微米的d50。在另一個(gè)方面，亞微米顆?？删哂?. 2至0. 6微米的d50。在一個(gè)實(shí)施方案中，1至15重量％的導(dǎo)電材料可為亞微米顆粒。在另一個(gè)方面，2 至10重量％的導(dǎo)電材料可為亞微米顆粒。在另一個(gè)方面，3至6重量％的導(dǎo)電組合物可為 亞微米顆粒。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電材料的一部分可具有1. 5至10微米的d50。在該實(shí)施方 案的一個(gè)方面，85至99重量％的導(dǎo)電材料可具有1. 5至10微米的d50。在該實(shí)施方案的 一個(gè)方面，導(dǎo)電材料的一部分可具有2. 0至7. 0微米的d50。在該實(shí)施方案的一個(gè)方面，導(dǎo) 電材料的一部分可具有2. 5至5. 0微米的d50。添加劑在一個(gè)實(shí)施方案中，厚膜組合物可包含一種或多種添加劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，添 加劑可選自以下一種或多種(a)金屬，其中所述金屬選自鋅、鉛、鉍、釓、鈰、鋯、鈦、錳、錫、 釕、鈷、鐵、銅和鉻；(b) —種或多種金屬的金屬氧化物，所述一種或多種金屬選自鋅、鉛、 鉍、釓、鈰、鋯、鈦、錳、錫、釕、鈷、鐵、銅和鉻；(c)在焙燒時(shí)能夠生成(b)的金屬氧化物的任 何化合物；以及(d)它們的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，添加劑可包括含鋅添加劑。含鋅添加劑可包括以下一種或多 種(a)鋅，(b)鋅的金屬氧化物，(c)在焙燒時(shí)能夠生成鋅的金屬氧化物的任何化合物，以 及(d)它們的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，含鋅添加劑可包括樹脂酸鋅。在一個(gè)實(shí)施方案中，含鋅添加劑可包括aiO。在一個(gè)實(shí)施方案中，ZnO的一部分可 包括亞微米顆粒。在一個(gè)實(shí)施方案中，ZnO可以總組合物的2至10重量％的范圍存在于組合物中。 在一個(gè)實(shí)施方案中，ZnO可以總組合物的3至7重量％的范圍存在。在一個(gè)實(shí)施方案中，ZnO 可以總組合物的4至6重量％的范圍存在。有機(jī)介質(zhì)在一個(gè)實(shí)施方案中，本文所述厚膜組合物可包含有機(jī)介質(zhì)。無機(jī)組分可通過例如 機(jī)械攪拌與有機(jī)介質(zhì)混合以形成漿料?？蓪⒍喾N惰性粘稠材料用作有機(jī)介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施 方案中，有機(jī)介質(zhì)可使得無機(jī)組分能夠以適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定度在其中分散。在一個(gè)實(shí)施方案中，介 質(zhì)的流變學(xué)特性可賦予組合物某些應(yīng)用特性，包括固體物質(zhì)的穩(wěn)定分散性、適合于絲網(wǎng)印 刷的粘度和觸變性、基板與漿料固體物質(zhì)的合適的可潤濕性、良好的干燥速率、以及良好的焙燒性能。在一個(gè)實(shí)施方案中，厚膜組合物中所用有機(jī)載體可為非水性惰性液體。可以想 到使用多種有機(jī)載體，所述載體可包含或不包含增稠劑、穩(wěn)定劑和/或其他常用添加劑。有 機(jī)介質(zhì)可為一種或多種聚合物在一種或多種溶劑中的溶液。在一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)介質(zhì) 也可包括一種或多種組分，例如表面活性劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物可為乙基纖維素。 其他示例性聚合物包括乙基羥乙基纖維素、木松香、乙基纖維素和酚醛樹脂的混合物、低級(jí) 醇的聚甲基丙烯酸酯、以及乙二醇單乙酸酯的單丁基醚、或它們的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案 中，本文所述的厚膜組合物中可用的溶劑包括醇酯和萜烯，例如α或β萜品醇或它們與其 他溶劑例如煤油、鄰苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、己二醇和高沸點(diǎn)醇 以及醇酯的混合物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)介質(zhì)可包括揮發(fā)性液體，該液體在施加到基 板上后有助于快速硬化。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物可以總組合物的例如8重量％至11重量％范圍內(nèi)的比 例存在于有機(jī)介質(zhì)中?？墒褂糜袡C(jī)介質(zhì)將厚膜銀組合物調(diào)整為預(yù)定的、可進(jìn)行絲網(wǎng)印刷的 粘度。焙饒的厚膜組合物在一個(gè)實(shí)施方案中，可在干燥和焙燒半導(dǎo)體裝置過程中移除有機(jī)介質(zhì)。在一個(gè)方 面，可在焙燒過程中將玻璃料、銀和添加劑燒結(jié)以形成電極。焙燒電極可包括焙燒和燒結(jié)過 程產(chǎn)生的組分、組合物等。在該實(shí)施方案的一個(gè)方面，半導(dǎo)體裝置可為太陽能電池或光電二極管。半導(dǎo)體裝置的制備方法一個(gè)實(shí)施方案涉及半導(dǎo)體裝置的制備方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，半導(dǎo)體裝置可用 于太陽能電池裝置中。半導(dǎo)體裝置可包括正面電極，其中在焙燒之前正面(受光面)電極 可包括本文所述的組合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，制備半導(dǎo)體裝置的方法包括以下步驟(a)提供半導(dǎo)體基板； (b)將絕緣膜施加到半導(dǎo)體基板上；(c)將本文所述組合物施加到絕緣膜上；以及(d)焙燒 該裝置?？捎糜诒疚乃龇椒ê脱b置中的示例性半導(dǎo)體基板是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)的，并 且包括但不限于單晶硅、多晶硅、帶狀硅等。半導(dǎo)體基板可以是承載結(jié)點(diǎn)的。半導(dǎo)體基板 可摻入有磷和硼，以形成Ρ/η結(jié)。半導(dǎo)體基板的摻雜方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，半導(dǎo)體基板的尺寸(長度X寬度)和厚度可以變化。 在一個(gè)非限制性實(shí)例中，半導(dǎo)體基板的厚度可為50至500微米、100至300微米、或140至 200微米。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，半導(dǎo)體基板的長度和寬度均可為100至250mm、125至 200mm、或 125 至 156mm?？捎糜诒疚乃龇椒ê脱b置中的示例性絕緣膜是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)的并且包 括但不限于氮化硅、氧化硅、氧化鈦、SiNx:H、氫化非晶氮化硅和氧化硅/氧化鈦膜。絕緣 膜可通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他 技術(shù)形成。在絕緣膜為氮化硅的一個(gè)實(shí)施方案中，氮化硅膜可通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相 沉積(PECVD)、熱化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積(PVD)工藝形成。在絕緣膜為氧化硅的一個(gè) 實(shí)施方案中，氧化硅膜可通過熱氧化、熱化學(xué)氣相沉積、等離子化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉 積形成。絕緣膜(或?qū)?也可以稱為減反射涂層(ARC)。
本文所述組合物可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種方法施加到涂覆ARC的半導(dǎo) 體基板上，所述方法包括但不限于絲網(wǎng)印刷、噴墨、共擠出、注射器分配、直接描繪和氣溶膠 噴墨。在一個(gè)實(shí)施方案中，可使用美國專利申請公布2003/01008M中描述的方法和裝置 將組合物施加到基板上，據(jù)此該專利以引用方式并入本文中?？蓪⒔M合物施加成圖案。可 將組合物在預(yù)定位置施加成預(yù)定形狀。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以用組合物形成正面電極的 導(dǎo)電指狀物和母線。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電指狀物的導(dǎo)線寬度可為10至200微米、40至 150微米、或60至100微米。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電指狀物的導(dǎo)線寬度可為10至100微 米、15至80微米、或20至75微米。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電指狀物的導(dǎo)線厚度可為5至 50微米、10至35微米、或15至30微米。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以用組合物形成導(dǎo)電性 硅接觸指狀物。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，可將涂覆ARC的半導(dǎo)體基板上涂覆的組合物干燥例如 0. 5至10分鐘，然后再焙燒。在一個(gè)實(shí)施方案中，可在干燥過程中移除揮發(fā)性溶劑和有機(jī) 物。焙燒條件為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的。在示例的非限制性焙燒條件中，硅片基板被 加熱至介于600和900°C之間的最高溫度，持續(xù)時(shí)間為1秒至2分鐘。在一個(gè)實(shí)施方案中， 焙燒過程中達(dá)到的硅片最高溫度在650至800°C之間的范圍內(nèi)，持續(xù)時(shí)間為1至10秒。在 另一個(gè)實(shí)施方案中，由導(dǎo)電厚膜組合物形成的電極可在由氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w構(gòu)成的氣 氛中進(jìn)行焙燒。該焙燒方法移除有機(jī)介質(zhì)并燒結(jié)導(dǎo)電厚膜組合物中含有銀粉的玻璃料。在 另一個(gè)實(shí)施方案中，由導(dǎo)電厚膜組合物形成的電極可在有機(jī)介質(zhì)移除溫度以上在不含氧氣 的惰性氣氛中焙燒。該焙燒方法燒結(jié)或熔融厚膜組合物內(nèi)的賤金屬導(dǎo)電材料，例如銅。在一個(gè)實(shí)施方案中，焙燒過程中，被焙燒的電極(優(yōu)選指狀物)可與絕緣膜反應(yīng)并 穿透絕緣膜，從而與硅基板之間形成電接觸。在另一個(gè)實(shí)施方案中，焙燒之前，將其他導(dǎo)電性裝置增強(qiáng)材料施加到半導(dǎo)體裝置 的反型區(qū)域，并與本文所述組合物一起焙燒或依次焙燒。半導(dǎo)體裝置的反型區(qū)域位于該裝 置的相對(duì)側(cè)。該材料充當(dāng)電接觸、鈍化層和可軟焊固定區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方案中，反型區(qū)域可位于該裝置的非受光面(背面)。在該實(shí)施方 案的一個(gè)方面，背面導(dǎo)電材料可包含鋁。示例性背面含鋁組合物和施加方法在例如US 2006/0272700中有所描述，據(jù)此該專利以引用方式并入本文中。在另一個(gè)方面，可軟焊固定材料可包含鋁和銀。含鋁和銀的示例性固定組合物在 例如US 2006/0231803中有所描述，據(jù)此該專利以引用方式并入本文中。在另一個(gè)實(shí)施方案中，由于ρ區(qū)和η區(qū)并排成形，施加到裝置反型區(qū)域的材料鄰近 本文所述材料。該裝置將金屬接觸材料全部設(shè)置在裝置的非受光面(背面)，以最大限度增 加受光面(正面)的入射光。半導(dǎo)體裝置可通過以下方法由結(jié)構(gòu)元件制造，所述結(jié)構(gòu)元件由承載結(jié)點(diǎn)的半導(dǎo)體 基板和在其主表面上形成的氮化硅絕緣膜構(gòu)成。制造半導(dǎo)體裝置的方法包括以下步驟將 能夠穿透絕緣膜的導(dǎo)電厚膜組合物以預(yù)定的形狀并在預(yù)定位置施加(例如涂覆和印刷)到 絕緣膜上，然后進(jìn)行焙燒以便使導(dǎo)電厚膜組合物熔融并且穿透絕緣膜，從而形成與硅基板 的電接觸。導(dǎo)電厚膜組合物為厚膜漿料組合物，如本文所述，所述組合物由分散在有機(jī)載體 中的銀粉、含鋅添加劑、具有300至600°C的軟化點(diǎn)的玻璃或玻璃粉混合物、以及任選地附 加的金屬/金屬氧化物添加劑制成。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及按本文所述方法制造的半導(dǎo)體裝置。含本文所述組合 物的裝置可包含硅酸鋅，如上所述。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及按上述方法制造的半導(dǎo)體裝置?？墒褂帽疚乃龊衲そM合物的其他基板、裝置、制造方法等在美國專利申請公布 號(hào) US 2006/0231801、US 2006/0231804 和 US 2006/0231800 中有所描述，據(jù)此這些專利以 引用方式全文并入本文中。實(shí)施例將聚合物在約100°C下溶于有機(jī)溶劑以制備有機(jī)介質(zhì)。在有機(jī)介質(zhì)中加入其他成 分，包括銀粉、玻璃料、氧化鋅和其他添加劑。通過厚膜漿料制造業(yè)已知的三輥軋制方法分 散所得混合物。形成表1所示組合物I、II和III。將來自組合物I和II的漿料在印刷前通過Roki 40L-SHP-200XS囊式過濾器進(jìn)行 過濾。組合物III使用時(shí)不進(jìn)行過濾。室溫下，使用nScrypt Inc制造的3D-450 Smart I^ump 打印機(jī)和可重復(fù)使用的 ID/0D 50/75 μ m陶瓷筆尖評(píng)估漿料。泵壓介于IOpsi和IOOpsi之間。打印速度介于200mm/ s和300mm/s之間。筆尖和基板表面之間的間隙為150 μ m。打印10組4英寸長的線，在150°C的烘箱內(nèi)干燥20分鐘，然后在峰值溫度850°C 的帶式爐內(nèi)焙燒2分鐘。表I 銀漿組合物匯總
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供半導(dǎo)體基板、一個(gè)或多個(gè)絕緣膜、和厚膜組合物；(b)將所述絕緣膜施加在所述半導(dǎo)體基板上，(c)將所述厚膜組合物施加在所述半導(dǎo)體基板上的絕緣膜上，以及(d)焙燒所述半導(dǎo)體、絕緣膜和厚膜組合物，其中，所述厚膜組合物包含(a)一種或多種導(dǎo)電材料；(b)一種或多種無機(jī)粘合劑；和(c)有機(jī)載體，其中，至15%的所述無機(jī)組分為亞微米顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述絕緣膜包括選自下組的一種或多種組分氧化 鈦、氮化硅、SiNx:H、氧化硅、和氧化硅/氧化鈦。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，85%至99%的所述無機(jī)組分具有1.5至10微米的d50。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一種或多種導(dǎo)電材料包含銀。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述亞微米顆粒包含銀。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述亞微米顆粒具有0.1至1微米的d50。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述亞微米顆粒具有0.1至0. 6微米的d50。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無機(jī)組分具有雙峰粒度分布。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述厚膜組合物還包含一種或多種添加劑。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述一種或多種添加劑包含選自下組的組分(a) 金屬，其中所述金屬選自鋅、鉛、鉍、釓、鈰、鋯、鈦、錳、錫、釕、鈷、鐵、銅和鉻；(b) —種或多 種金屬的金屬氧化物，所述一種或多種金屬選自鋅、鉛、鉍、釓、鈰、鋯、鈦、錳、錫、釕、鈷、 鐵、銅和鉻；(c)在焙燒時(shí)生成(b)的金屬氧化物的任何化合物；以及(d)它們的混合物。
11.如權(quán)利要求 ο所述的方法，其中，所述一種或多種無機(jī)添加劑包括aio。
12.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述亞微米顆粒還包含ZnO和無機(jī)粘合劑。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一種或多種無機(jī)粘合劑包含玻璃料。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無機(jī)組分占所述總組合物的70至95重量％。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方案涉及硅半導(dǎo)體裝置，以及用于太陽能電池裝置的導(dǎo)電厚膜組合物。
文檔編號(hào)H01B1/22GK102047346SQ200980119901
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者H·楊, P·J·奧利維耶, R·伊瑞扎瑞 申請人:E.I.內(nèi)穆爾杜邦公司