[发明专利]图案化基片上的导电网络

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2011年10月29日提交的美国临时专利申请序列第61/553,192号的优先权，该文的全部内容通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及图案化基片上的导电网络，具体来说，涉及在含通孔的基片上的自组装导电网络。

背景

在光伏领域，高性能的太阳能电池效率需要多个昂贵的加工步骤来在太阳能电池中制备所需的特征。因为附加的加工成本，这些步骤限制了太阳能电池的实用性。

在常规的太阳能电池设计中，把光生电流驱动到两电极：(1)在太阳能电池底部的底(通常是连续的和均匀的)电极，以及(2)在与该底部相对的正面(受照射侧)上精细印刷的线阵列。可通过把银浆丝网印刷成精细的线图案，来形成太阳能电池正面上的精细印刷的线阵列。例如，寻求通过改善太阳能电池上电极的图案化，来改善太阳能电池的性能(如单位面积产生的瓦特数(Watt))。

本领域期望通过减小太阳能电池正面上的印刷银面积，来改善太阳能电池的性能。银面积减小允许更多的光进入太阳能电池的光伏部分，由此改善效率。已经设计了金属覆盖穿通(metal wrap through)(MWT)作为实现这个想法的一种方式，其中太阳能电池正面和底部的电接触通过使用硅穿孔(TSV)来形成。

改善在太阳能电池上或穿过太阳能电池形成导电网络的方法可带来益处。更一般地，改善在膜基片上或穿过膜基片形成导电网络的方法可带来益处，包括在其他光伏(如薄膜光伏器件)应用中的应用，以及更普遍的电子应用(包括用于平板显示器、透明加热器、发光等的透明电极应用)。

概述

在一方面中，本发明的特征是在含通孔的基片表面上的自组装导电网络。具有图案的导电网络这样形成，使得所述导电网络中的至少一些导电材料到达孔中，有时甚至通过所述孔到达所述基片的相对表面。在孔中形成导电材料，而在基片表面上形成导电网络。基片表面上的网络电连接至孔中的导电材料，且具有良好电导。在一些实施方式中，通过基片表面上的导电网络收集的电流可通过孔中的导电材料导向基片的相对侧。这种基片可用于光伏电池，例如具有金属覆盖穿通(metal wrap through)(MWT)设计的电池。在孔中甚至在第二表面上一步形成(如通过自组装)导电网络和导电材料，可简化制造工艺、改善加工通量和降低成本，同时在表面和孔之间、在表面和与该表面相对的一侧之间提供良好电导。

在另一方面中，本发明的特征是一种制品，其包括基片、导电材料和自组装导电网络。所述基片包括第一表面、第二表面、从所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿过所述基片厚度延伸的一个或更多个孔。所述导电材料在所述一个或更多个孔中。所述自组装导电网络在所述第一表面上且包括所述导电材料。所述自组装导电网络与在所述一个或更多个孔中的导电材料有电连接。

在另一方面中，本发明的特征是一种方法，其包括提供一种基片，该基片包括第一表面、第二表面、从所述第一表面到所述第二表面的厚度，以及穿过所述基片厚度延伸的一个或更多个孔；以及把一种乳液和分散于该乳液中的非挥发性组分施涂至所述基片的第一表面上。所述乳液和非挥发性组分自组装成在所述基片的第一表面上的导电网络以及在所述一个或更多个孔中的导电材料。所述导电网络和所述导电材料有电连接，从而把电流从所述第一表面通过所述一个或更多个孔导向所述第二表面。

本发明的特征还在于下述的一种或更多种实施方式。所述自组装导电网络延伸进入所述一个或更多个孔，且在所述一个或更多个孔中的导电材料是所述自组装导电网络的延伸部分。所述自组装导电网络穿过所述一个或更多个孔延伸，到达第二表面上。在所述一个或更多个孔中的导电材料与所述自组装导电网络有电连接，从而把电流从所述第一表面导向所述第二表面。所述自组装导电网络具有远离所述一个或更多个孔的第一各向异性以及靠近所述一个或更多个孔的第二各向异性，且所述第二各向异性高于所述第一各向异性。所述自组装导电网络在远离所述一个或更多个孔处是各向同性的。所述自组装导电网络包括金属迹线和在所述迹线之间的网孔，且靠近所述一个或更多个孔的金属迹线以径向图案的方式延伸到并进入所述一个或更多个孔。所述自组装导电网络由金属纳米颗粒形成。所述金属纳米颗粒包括银纳米颗粒。所述基片包括半导体、聚合物膜或者玻璃。所述一个或更多个孔由激光钻孔或蚀刻形成。