[发明专利]厚膜导电组合物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及厚膜导电组合物。特别地，本发明涉及用在太阳能电池装置中的厚膜导电组合物。本发明还涉及该厚膜导电组合物的用途，用于在硅片的介电层上形成电极的方法中。

背景技术

本发明可用于多种半导体器件，但其在光接收器件（例如发光二极管和太阳能电池）中尤其有效。下面以太阳能电池作为现有技术的具体实例描述发明背景。

太阳能电池是利用光伏效应将太阳能转化成电力的装置。太阳能是有吸引力的能源，因为其可持续并且无污染。因此，大量研究目前正致力于开发具有提高的效率的太阳能电池并保持低的材料和制造成本。

最常见的太阳能电池是基于硅的那些，更特别是通过在p-型硅基底上施用n-型扩散而由硅制成的p-n结，其与两个电接触层或电极连接。为了使太阳能电池对日光的反射最小化，在n-型扩散层上施用抗反射涂层，例如氮化硅。例如，使用银糊，可以将栅状金属触点丝网印刷到抗反射层上以充当前电极。电池的光入射面或正面上的这种电接触层通常以由“手指线”和“母线”构成的栅形图案存在。最后，将背面触点施用到基底上，例如通过在基底的整个背面上施用背面银或银/铝糊、然后施用铝糊来进行。然后将该器件在高温下烧制，以将金属糊转化成金属电极。典型太阳能电池及其制造方法的描述可见于例如欧洲专利申请公开No.1713093。

为了提高效率，已经开发了不仅包含抗反射介电正面层还包含在其背面上的介电层的太阳能电池。通过太阳能电池表面的电钝化，减少了电荷载流子的重组，这对太阳能电池的效率具有积极作用。如果在金属化过程中避免形成重组中心，即施用选择性发射极、减小金属化面积和仅沿接触指接触太阳能电池，则可以制造最有效的太阳能电池。例如，母线和/或焊垫下方的钝化区不受金属化的影响。

在施用含金属的组合物、烧制层状基底后，太阳能电池通过焊带的焊接互连到模件上。

在WO 2011/066300A1中，描述了所谓的PERC（钝化的发射极和背面触点）硅太阳能电池和制备该电池的方法。通过在硅片背面上的多孔介电钝化层上施用和干燥银糊图案，制造背电极。银仅仅覆盖硅片背面的一部分，即留下裸区，在其上施用用于形成铝背电极的铝糊。对银糊没有特别规定，但其应具有“差”的烧穿能力（fire-through capability）并包含微粒银和有机基料。典型的厚膜导电组合物具有大约80重量％或更大的高金属粉末含量，即银粉含量。

发明概述

因此，鉴于上述现有技术，有必要提供可用于制造高效率太阳能电池的具有低金属含量的金属糊。

因此，本发明涉及厚膜导电组合物，其包含：

（a）导电金属，其中根据ISO 9277通过BET测得的金属粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，

（b）氧化锰；

（c）玻璃粉；和

（d）有机基料。

根据第二实施方案，本发明涉及厚膜导电组合物的用途，用于在硅片钝化层上形成电极，所述组合物包含：

（a）导电金属，其中根据ISO 9277通过BET测得的金属粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，

（b）氧化锰；

（c）玻璃粉；和

（d）有机基料。

根据第三实施方案，本发明涉及厚膜导电组合物的用途，用于在硅片背面上形成电极，所述组合物包含：

（a）导电金属，其中根据ISO 9277通过BET测得的金属粒子的比表面积等于或大于1.8平方米/克，

（b）氧化锰；

（c）玻璃粉；和

（d）有机基料。

本发明的厚膜导电组合物包含四种基本组分：具有一定比表面积的金属粒子、玻璃粉、氧化锰和有机基料。该厚膜组合物可包含其它添加剂，包括金属、金属氧化物或可在烧制过程中产生这些金属或金属氧化物的任何化合物。在下文中论述这些组分。

本说明书中提到的所有表面积都是指根据DIN ISO 9277，2003-05通过BET测得的表面积。

金属粒子

导电金属选自由Cu、Ag、Pd、Zn、Ni、Sn、Al、Bi、以及Cu、Ag、Zn、Ni、Sn、Al、Bi、Pd的合金以及它们的混合物组成的组。该导电金属可以是薄片形式、球形、颗粒形式、结晶形式、粉末或其它不规则形式及其混合物。该导电金属可以在胶体悬浮液中提供。