[发明专利]无铅导电组合物以及用于制造半导体装置的方法:含镁添加剂

说明书

发明领域

本发明的实施方案涉及硅半导体装置，以及用于太阳能电池装置的正面上的导电银浆。

发明技术背景

常规的具有p型基板的太阳能电池结构具有通常位于电池的正面或光照面上的负极和位于背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-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，具有导电的金属触点。

尽管存在用于形成太阳能电池的多种方法及组合物，但是仍然需要具有改善的电性能的组合物、结构和装置、以及制造方法。

发明概述

本发明的一个实施方案涉及结构，所述结构包括：

(a)厚膜组合物，所述厚膜组合物包含：

a)导电银；

b)一种或多种玻璃料，其中所述玻璃料为无铅的；

c)含镁添加剂，其中所述含镁添加剂选自(a)镁，(b)镁的金属氧化物，(c)在焙烧时可生成镁的金属氧化物的任何化合物，以及(d)它们的混合物，分散于

d)有机介质；

(b)一个或多个绝缘膜；

其中厚膜组合物在一个或多个绝缘膜上形成，并且其中在焙烧时，一个或多个绝缘膜被厚膜组合物中的组分穿透并且有机介质被移除。

在一个实施方案中，添加剂可为MgO。在该实施方案的一个方面，含镁添加剂为总组合物的0.1至10重量％。

在该实施方案的一个方面，结构还包括一个或多个半导体基板。在另一个方面，一个或多个绝缘膜在一个或多个半导体基板上形成。本发明的一个方面涉及包括所述结构的半导体装置。另一个方面涉及包括所述结构的半导体装置，其中所述组合物已被焙烧，其中所述焙烧移除有机载体并烧结银和玻璃料，并且其中导电银与玻璃料混合物穿透绝缘膜。在一个方面，所述穿透在导电银和一个或多个半导体基板之间形成电接触。另一个方面涉及包括所述结构的太阳能电池。

在该实施方案的一个方面，厚膜组合物还包含添加剂。在另一个方面，添加剂选自：(a)金属，其中所述金属选自锌、镁、钆、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬；(b)一种或多种金属的金属氧化物，所述金属选自锌、镁、钆、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬；(c)在焙烧时可生成(b)的金属氧化物的任何化合物；以及(d)它们的混合物。在一个实施方案中，添加剂为ZnO或MgO。

在该实施方案的一个方面，玻璃料包括：占玻璃料的8-25重量％的Bi₂O₃、B₂O₃，并且还包括选自下列的一种或多种组分：SiO₂、P₂O₅、GeO₂、和V₂O₅。

在该实施方案的一个方面，绝缘膜包括的一种或多种组分选自：氧化钛、氮化硅、SiNx:H、氧化硅、以及氧化硅/氧化钛。

在该实施方案的一个方面，所述结构用于光伏器件的制造。

在该实施方案的一个方面，玻璃料包括的组分选自：(a)金属，其中所述金属选自锌、镁、钆、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬；(b)一种或多种金属的金属氧化物，所述金属选自锌、镁、钆、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬；(c)在焙烧时可生成(b)的金属氧化物的任何化合物；以及(d)它们的混合物。

本发明的一个实施方案涉及制造半导体装置的方法。所述方法包括以下步骤：

(a)提供一个或多个半导体基板、一个或多个绝缘膜、以及厚膜组合物，其中所述厚膜组合物包含：a)导电银，b)一种或多种玻璃料，其中所述玻璃料为无铅的，c)含镁添加剂，分散于d)有机介质中

(b)将绝缘膜施加在半导体基板上，

(c)将厚膜组合物施加在半导体基板上的绝缘膜上，以及

(d)焙烧半导体、绝缘膜及厚膜组合物，

其中在焙烧时，有机载体被移除，银和玻璃料被烧结，并且绝缘膜被厚膜组合物中的组分穿透。

本发明的一个实施方案涉及制造半导体装置的方法。所述方法包括以下步骤：

(a)提供一个或多个半导体基板，以及厚膜组合物，其中所述厚膜组合物包含：a)导电银，b)一种或多种玻璃料，其中所述玻璃料为无铅的，c)含镁添加剂，分散于d)有机介质中，

(b)将厚膜组合物施加在一个或多个半导体基板上，以及