導電油墨的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2009年1月27日，申請號為200980103620.5,發明名稱為"導電 油墨"的專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明的實施方式設及基本上不含玻璃料的導電油墨，W及具有由基本上不含玻 璃料的導電油墨形成的導電網格線的光電池。
【背景技術】
[0003] 導電油墨或膏用于在諸如娃的基片表面上形成金屬接點，如銀網格線和匯流條。 運種基片可用于太陽能電池或者光電池中，當來自日光的光子將半導體中的電子從價帶激 發至導帶時，所述電池能將太陽能轉化成電能。流入導帶的電子被金屬接點收集。目前工業 中的晶體娃太陽能電池典型地涂覆有防反射涂層，W提高其光吸收性，從而提高電池效率。 但是，防反射涂層也通過阻止電子從基片轉移至金屬接點而起絕緣體的作用。所述防反射 涂層通常含有氮化娃、二氧化鐵或二氧化娃。
[0004] 導電油墨典型地含有玻璃料、金屬粒子或導電物質，W及有機介質。所述金屬粒 子，通常為銀粒子，在形成金屬接點之后，能提供導電性，并起到集電器的作用。為了形成金 屬接點，將導電油墨印刷到基片上。然后，將基片在約650°C~約950°C的溫度范圍內賠燒。 在大多數情況下，需要采用燒結助劑，運是因為所用的賠燒溫度要低于銀和娃的低共烙點， W及銀的烙點。此外，所述導電油墨應當滲透過防反射涂層，從而形成與基片具有歐姆接觸 的金屬接點。
[0005] 常規導電膏中含有玻璃料，運有助于將金屬粒子燒結到基片上，W及改善所形成 的金屬接點和基片之間的粘合性W及歐姆接觸。取決于其配方，當在約300°C~600°C的溫 度下賠燒時，玻璃料能液化。當玻璃料液化時，其傾向于流向金屬粒子或銀粒子與位于基片 上的防反射涂層之間的界面。烙融的玻璃將防反射涂層物質W及一些銀和基片溶解。一旦 溫度降低，烙融的銀W及烙化或溶解的基片由液相重結晶。其結果是，一些銀晶體能滲透過 防反射層，并與基片形成歐姆接觸。該方法被稱為"燒滲法(fire-throu曲r，其有利于形成 低接觸電阻，W及在銀和基片之間獲得更強的粘合。
[0006] 如本文將要討論的那樣，據信玻璃料不是用于燒滲法的理想材料，因此存在提供 替代材料的需要。在C.J. Sabo等人的標題為"Silver Thick Film Metallization for Photovoltaics Fired at 300°C"的論文(本文稱之為"Sat)〇論文"）中，論述將金屬有機物 在不含玻璃料的導電油墨中的應用。Sabo論文具體討論了在待絲網印刷至娃晶片上W形成 網格線的導電膏或油墨中采用銀金屬有機組分，如新癸酸銀。Sabo論文的摘要聲稱，將印刷 的油墨施加到娃晶片或太陽能電池上，在65°C下干燥30分鐘，并在300°C的最高溫度下賠燒 70分鐘。
[0007] 因此，一直需要提供其他玻璃料替代品W用于導電油墨中，其能有助于燒結、降低 光電應用中的電阻率、還具有促進經由防反射涂層的粘合和歐姆接觸的能力。
[000引發明簡述
[0009] 根據本發明的一個方面，提供了導電油墨，所述油墨采用了在賠燒工藝過程中能 提供與玻璃料相似的作用的蝕刻劑。具體地，本發明的一個或多個實施方式設及一種導電 油墨，其含有多種金屬有機組分和導電物質，其中所述金屬有機組分在賠燒或加熱后形成 固體金屬氧化物相。在至少一個實施方式中，所述導電油墨基本上不含玻璃料。本申請通篇 所用的術語"基本上不含玻璃料"是指含有少于約Iwt%的玻璃料。此外，本申請通篇所用的 術語"膏"和"油墨'可互換使用。
[0010] 盡管本發明不應受限于理論，但是據信玻璃料不是用于燒滲法的理想材料，因為 玻璃不是導電材料。特別地，玻璃往往會覆蓋金屬接點-基片界面處的銀晶體。此外，玻璃會 形成絕緣相，并干擾電子流動。采用噴墨印刷法施加含有玻璃料的導電油墨也可能會帶來 問題，因為玻璃料的粗顆粒會阻塞或堵塞零件。
[0011] 根據本發明的一個或多個實施方式，所述導電油墨可基本上不含玻璃料，并且也 不采用導電物質，而是采用多種前體，其中一種或多種所述前體在賠燒后形成固體金屬氧 化物相W及一種或多種導電金屬元素。
[0012] 在本發明的一個實施方式中，在不存在玻璃料的情況下，在施加到基片上之后，導 電油墨適于粘合到所述基片的表面上。在另一個實施方式中，在賠燒后，所述導電油墨適于 分解所述金屬有機組分和任何其他有機介質，從而形成固體金屬氧化物相，并使導電物質 在基片上形成導電體。根據另一個實施方式，在賠燒或加熱后，具有多種前體的導電油墨適 于分解所述前體和任何有機介質，形成固體氧化物相，并使生成的一種或多種導電金屬元 素在基片上形成導電體。
[0013] 當將一個或多個實施方式的導電油墨施加到位于基片上的防反射涂層上時，所述 導電油墨能滲透防反射涂層，從而與基片形成歐姆接觸。
[0014] 在另一個實施方式中，所述導電油墨使用了諸如銀粉的導電物質。在另一個實施 方式中，用于導電油墨中的導電物質能在高于約500°C的溫度下燒結。
[0015] 在一個或多個實施方式中，所述金屬有機組分W少于約40wt%的量存在于導電油 墨中。在另一個實施方式中，所述多種前體W少于約90wt%的量存在于導電油墨中。一個或 多個實施方式的金屬有機組分和/或前體含有一種或多種選自第ΠΙΑ族、IVA族、VA族、鐵、 饑或鋒的金屬元素。更具體的實施方式使用了含有選自棚、侶、娃、祕、鋒、饑或鐵的金屬元 素的金屬有機組分和/或前體。
[0016] 根據本發明的另一個實施方式，所述導電油墨還可含有一種或多種含憐化合物、 包括金屬氧化物的改性劑和/或膠體金屬懸浮液。
[0017] 本發明的另一個方面設及一種光電池，其包括半導體基片、防反射涂層W及由基 本上不含玻璃料的導電油墨形成的導電網格線。在一個實施方式中，所述導電油墨包括有 機介質、導電物質和多種金屬有機組分。在另一個實施方式中，所述導電油墨包括一種或多 種能在賠燒后形成一種或多種導電金屬元素的前體。此外，將用于所述光電池的一個實施 方式中的導電油墨進行賠燒，從而形成具有金屬氧化物相和導電物質的網格線，并對其進 行處理W除去有機介質，并燒結導電物質。用于另一個實施方式中的導電物質為銀粉和/或 能在高于約50(TC的溫度下燒結。在另一個實施方式中，所述導電油墨位于防反射涂層之 上，并且能滲透所述防反射涂層，從而與基片形成歐姆接觸。在一個或多個實施方式中，其 上沉積有導電油墨的防反射涂層表現出妨礙載流子在電路中遷移的高電阻率。
[0018]上文對本發明的某些特征和技術優點進行了相當寬泛的概述。本領域技術人員應 當知曉，所公開的【具體實施方式】可很容易地被用作改變或設計處于本發明范圍之內的其它 結構或方法的基礎。本領域技術人員還應當認識到，運種等同結構并未偏離在所附的權利 要求書中闡明的本發明精神和范圍。
[0019] 發明詳述
[0020] 在對本發明的若干示例性的實施方式進行描述之前，應當理解的是，本發明并不 局限于下文描述中所闡述的結構或工藝步驟的細節。本發明也可為其它實施方式的形式， 并且能W各種方式進行實踐或實施。
[0021] 本發明的各方面含有導電物質和/或前體，W形成基本上不含玻璃料的導電油墨， 現在將對其進行更詳細地描述。前體可為賠燒后形成導電金屬元素的無機前體如金屬鹽 (例如硝酸銀)或金屬有機組分。
[0022] 前體
[0023] 某些實施方式未使用導電物質，而