[发明专利]由多种油墨形成光电传导器件的工艺

说明书

本申请是申请日为2008年12月5日，申请号为200880124772.9，名为“由多种油墨形成光电传导器件的工艺”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2007年12月7日递交的第11/952,580号美国专利申请的优先权，其全部通过引用并入本文。

发明背景

发明领域

本发明涉及形成光电传导器件的工艺。更具体地，本发明涉及由多种油墨形成光电传导器件的工艺，其中油墨中的至少一种能够蚀刻基底上的钝化层。这样的工艺在光电电池的制造中有用。

背景信息的讨论

太阳能电池效能的改进可对太阳能电池技术的广阔的市场应用产生重要影响。例如，以下情况是可能的：太阳能电池前栅极的改进的性能所产生的0.2％的电池效能改进可使得2010年的太阳能电池制造市场有多达250M美元的成本节省。

限制太阳能电池效能的主要因素包括前栅极中的接触电阻和线电阻。典型的太阳能电池的一部分在图1中图示地描述出。在形成前栅极的已知丝网印刷方法中，在丝网印刷浆料应用到太阳能电池的钝化层之后，高的接触电阻作为太阳能电池的处理条件的结果而出现。钝化层常包括氮化硅。典型的丝网印刷浆料包括多于5wt％的微米级的铅玻璃颗粒和大约75wt％的微米级的银颗粒。玻璃颗粒在高的处理温度(例如，＞800℃)下蚀刻发射极/电极界面处的氮化硅钝化层。要实现电极和发射极表面(例如，n型半导体的表面)之间的令人满意的接触，氮化硅钝化层的蚀刻是有必要的。但是，在这样高的温度下，太阳能电池的硅发射极层中的银的扩散速率是高的，且对n型半导体层的完全蚀刻可不期望地导致如图1中所示的电池中的分流。

另外，当丝网印刷用于形成前栅极时，不期望的高线电阻可能由于体电极层中存在的玻璃的量而出现。因为玻璃颗粒相对大(在微米级的范围内)，所以玻璃颗粒具有相对低的反应性且在上述的处理条件下不会熔结形成致密体。体电极层中的未熔结玻璃颗粒的存在导致该层中的高度的多孔性。体电极层中的多孔性反过来可导致体电极层中的高的线电阻。

虽然丝网印刷是用于印刷前栅极的廉价且快速的方法，但是其还不允许窄栅格线的印刷。另外，由于电池必须被机械地操作的事实，与常规丝网印刷方法相关联的接触压力可导致太阳能电池破损。因此需要提供窄栅格线同时使电池破损最少的印刷前栅极的方法。此外，需要使接触电阻和线电阻最小的印刷前栅极的方法。

发明概述

令人惊讶地发现，满足前述的需要的有效方式是由多种油墨形成光电电池传导器件，所述多种油墨中的至少一种能够蚀刻钝化层。

本发明提供了用于形成光电传导器件的工艺。在一方面，本发明提供了用于形成光电传导器件的工艺，该工艺包括：(a)提供基底，该基底包括布置在硅层上的钝化层；(b)将包括盐的表面改性材料沉积到钝化层的至少一部分上；(c)将包括至少一种金属纳米颗粒的组合物沉积到基底的至少一部分上，该至少一种金属纳米颗粒包括金属或该金属的金属前体；以及(d)加热组合物以使得该组合物形成与硅层电接触的光电传导器件的至少一部分，其中组合物或表面改性材料中的至少一种蚀刻钝化层的区域。

在另一方面，本发明涉及形成光电传导器件的工艺，该工艺包括：(a)提供基底，该基底包括布置在硅层上的钝化层；(b)沉积表面改性材料，该表面改性材料包括紫外线可固化材料；(c)固化紫外线可固化材料以形成固化的材料；(d)将包括至少一种金属纳米颗粒的组合物沉积到固化的材料的至少一部分上，该至少一种金属纳米颗粒包括金属或该金属的金属前体；以及(e)加热固化的材料和组合物以使得固化的材料或组合物中的至少一种蚀刻钝化层的区域，且使得组合物形成与硅层电接触的光电传导器件的至少一部分。

附图简述

参考示出了光电电池结构的非限制性的图示，本发明将被更好地理解。

发明详述

介绍

本发明涉及形成光电传导器件的工艺，其中包括盐或紫外线可固化材料的接收层最初被沉积到基底表面上，随后是组合物例如油墨被沉积到接收层上，并在有效的条件下处理被沉积的组合物以形成光电传导器件。在不同的优选实施方式中，基底包括钝化层，该钝化层被用于形成传导器件的接收层材料或来自组合物例如油墨的材料中的任一种材料或这两种材料蚀刻。在形成光电传导器件中接收层还期望地促进组合物限制在期望的区域，且因此防止了组合物的扩散。