電導體及其制造和使用方法
【專利說明】電導體及其制造和使用方法 本申請是2008年7月18日遞交的申請號為200880107532.8,發明名稱為"電導體及 其制造和使用方法"的分案申請。 相關申請 該份申請要求給2007年7月20日申請的美國專利臨時申請第60/951，055號和2008 年7月17日申請的美國專利申請第12/175, 381號的優先權和利益，在此通過引證將每份 申請的全部揭示并入。 發明領域 在此揭示的特定的實施方案通常設及導體精確制造方法。更具體地說，在此揭示的特 定的實施例設及排列在基體上提供一條或多條太陽能電池導線的導體。
【背景技術】 太陽能電池可能用來把來自太陽的光能轉變成電能給一個或多個電器供電。太陽能電 池通常包括接受電流的集電極。太陽能電池的集電極和其它導電部分有該樣高的電導W致 太陽能電池有高的整體效率是令人想要的。在太陽能電池的娃晶片上形成電導如此高的導 體能在制造期間導致易碎的娃晶片損壞和降低太陽能電池的產量，該導致增加產生可用的 太陽能電池格柵的總成本。
【發明內容】
依照第一方面，提供一種由基體和排列在基體上的導體組成的裝置。在特定的實施例 中，排列導體和基體可能都包括彼此互不溶解的材料。在一些實施例中，排列導體進一步包 含實質上純的金屬，而且排列導體可能被進一步配置成通過粘附帶測試ASTMD3359-02。 在特定的實施方案中，該裝置可能進一步包含在導體和基體之間由導體材料和基體材 料形成的金屬間化合物。在一些實施例中，金屬間化合物可能選自娃-鈕和娃-銅。在特 定的實施例中，導體可能包含銀納米油墨而基體可能是娃晶片。在其它的實施例中，該裝置 可能進一步包含導體上的電鍛材料。在一些實施方案中，該裝置的基體在低于大約400°C的 溫度下可能實質上是惰性的。在其它的實施方案中，排列導體可能是作為圖案或線條配置 在基體上的。 依照另一方面，揭示一種形成導體的方法，該方法包括使導體沉積在基體上和在有效 的燒結溫度下使沉積的導體燒結在沉積的導體和基體之間形成金屬間化合物。在特定的實 施例中，燒結在沉積導體和基體之間提供金屬鍵，其中金屬間化合物是由沉積的導體材料 和基體材料形成的。 在特定的實施例中，該方法可能進一步包括在燒結后的導體上電鍛一層其它材料。在 一些實施例中，燒結溫度可能在850°CW上。在特定的實施方案中，導體可能被配置為銀，而 基體可能被配置為娃。在特定的實施例中，該方法可能進一步包括在將導體沉積在基體上 之前先將金屬沉積在基體上，W及使沉積的金屬燒結提供由沉積的金屬和基體形成的另一 種金屬間化合物。在一些實施例中，燒結可能是在有效的時間里完成的，w致金屬鍵提供對 通過粘附帶測試ASTMD3359-02來說有效的導體。 依照另一方面，提供一種形成電導體的方法，該方法包括將銀納米油墨噴墨印刷在娃 基體上W及使印刷的銀納米油墨和娃基體在有效的溫度下燒結W致印刷的銀納米油墨導 體通過粘附帶測試ASTMD3359-02。 在特定的實施方案中，該方法可能進一步包括在印刷銀納米油墨上電鍛一層附加材 料。在其它的實施例中，印刷的銀納米油墨可能被電鍛上一層銅。因為的了，在一些實施例 中，該有效溫度對形成由銀納米油墨和娃基體形成的金屬間化合物也是有效的。在一些實 施例中，銀納米油墨可能是作為線條或圖案印在娃基體上的。在其它的實施例中，該方法可 能進一步包括在噴墨印刷銀納米油墨之前先將金屬印在娃基體上并且加熱印刷的金屬，W 便提供由印刷的金屬和娃基體形成的金屬間化合物。 另一些方面、特征和實施例將在下面更詳細地描述。
【附圖說明】 特定的說明性實施方案將在下面參照附圖更詳細地描述，其中： 圖1是依照特定的實施例銀和娃的相圖，； 圖2A是由基體和安排在其上的電導體組成的裝置的透視圖，而圖2B是依照特定的實 施例由基體、基體上的金屬間化合物和金屬間化合物上的電導體組成的裝置的側剖圖； 圖3-3C示意地展示依照特定的實施例在基體上形成電導體的程序； 圖4A是展示粘附帶測試失敗的導體的相片，而圖4B是展示依照特定的實施例通過粘 附帶測試的導體的相片； 圖5是依照特定的實施例娃和鈕的相圖。 在該些附圖中展示的導體、基體和其它的特征不必然依比例繪制。一個或多個膜層或 尺寸可能被放大、扭曲或W非傳統的或不成比例的方式展示，W有利于更好的理解在此揭 示的技術。
【具體實施方式】 在此揭示的裝置和方法的特定實施方案提供超越現有的裝置和方法的利益，包括增強 傳導性材料與實質上惰性的基體的鍵合、提高電導率、降低成本和簡化生產方法。倘若得到 該份揭示的提示，該些優勢和其它優勢將被熟悉該項技術的平常人所獲知。下面完成的特 定步驟可能是在大氣的壓力和條件下完成的，然而其它的步驟可能是在氮氣氣氛（例如， 氮氣）中完成的。舉例來說，在油墨或其它材料可能氧化的情況下，在氮氣下完成一個或多 個步驟可能是令人想要的。 依照特定的實施例，提供一種由基體和排列在基體上的電導體組成的裝置。在一些實 施例中，導體和基體可能包含彼此互不溶解的材料。舉例來說，參照圖1所示的相圖，銀和 娃是互不溶解的材料。具體地說，純銀通常不能溶解在娃中，銀和基體娃在低于大約835°C 的溫度下很難鍵合。在大約835°CW上的溫度下，兩種材料可W形成金屬鍵。娃本身實質上 是惰性材料，在低于大約40(TC的溫度下不與金屬反應（或者反應非常慢）。因此，使用在 一起互不溶解材料出現一些挑戰，其中至少有一些是使用在此揭示的技術的特定的實施方 案解決的。 參照圖2A，裝置200包含基體210和安排在基體上面的導體220。基體210可能采取 多種形式而且包括很多種材料，取決于裝置200的傾向性用途。在一些實施例中，基體210 可能是大約12厘米到大約25厘米寬、大約12厘米到大約25厘米長、大約0. 01厘米到大 約0. 025厘米厚。參照圖2B，展示裝置250的側視圖，該裝置包括有由安排在基體上第一材 料270和第二材料280組成的導體的基體260。在特定的實施例中，第一材料270和第二材 料280可能是彼此互不溶解的。為了增強對基體260整體附著，材料270和280可能在對 在材料和/或基體之間形成金屬間化合物有效的燒結溫度下燒結，W便，舉例來說，在沉積 的材料和基體之間提供金屬鍵。 在特定的實施例中，基體可能包括娃或者是娃晶片，例如，用來生產太陽能電池的那 些。在其它的實施例中，基體可能包括一個或多個預浸料巧，例如，用來生產印刷電路板的 那些。附加的材料（例如，阻燃劑、環氧樹脂、底層填料，等等）也可能被包括在基體之上或 之中。倘若得到該份揭示的提示，適合于基體的其它尺寸和材料對于原本熟悉該項技術的 人將很容易選定。 在特定的實施例中，導體可能包括至少一種傳導性材料。在一些實施例中，導體可能 包括一種或多種納米油墨，例如，在2006年8月3日^"PARTICLESANDINKSANDFILMS USINGTHEM(微粒和油墨W及使用它們的薄膜）"為題申請的共同轉讓的美國專利申請第 11/462, 089號所描述的那些。該些材料能生產電阻非常小（例如，3-4微歐姆-厘米或更 小）的電線。在特定的實施例中，金屬或金屬鹽可W與封端劑（cappingagent)在單相溶 液中混合。在特定的實施例中，金屬或金屬鹽可能選自傳導性金屬或傳導性金屬鹽，舉例來 說，包括過渡金屬金、銀、銅、鑲、銷、鈕、鐵或過渡金屬金、銀、銅、鑲、銷、鈕、鐵的鹽W及它們 的合金。精確的金屬或金屬鹽形式可能改變，取決于選定的溶劑系統。令人想要的是金屬 鹽無需可能導致溶劑蒸發的不適當的加熱就溶解在選定的溶劑系統中。金屬鹽的說明性陰 離子包括硝酸根、氯離子、漠離子、艦離子、硫氯酸根、氯酸根、亞硝酸根和醋酸根。倘若得到 該份揭示的提示，其它的陰離子將被原本熟悉該項技術的人選定。 在特定的實施例中，使用單相溶液生產用于電導體的微粒允許省略普遍用來按多元醇 工藝生產微粒的相轉移劑（雖然相轉移劑可能仍然被用于特定的實施方案）。通過在單一 相中完成反應，生產微粒的容易程度增加，而生產微粒的費用減少。除此之外，微粒的大規 模工業合成可能是使用單相反應實現的。倘若得到該份揭示的提示，原本熟悉該項技術的 人將很容易選定該種微粒的附加利益和生產它們的方法。 依照特定的實施例，用來提供用于電導體的微粒的金屬可能未與一種或多種配體絡 合，也可能與一種或多種配體絡合。舉例來說，金屬可能與邸TA、己二胺、草酸鹽、2, 2'-聯 化晚、環戊二締、二亞己基S胺、2,4,6-S甲基苯基、1,10-鄰二氮雜菲、S亞己基四胺或其 它配體絡合。在特定的實施例中，金屬或金屬鹽可能被溶解在溶劑或溶劑系統中提供清澈 但不必無色的溶液。舉例來說，適當量的金屬或金屬鹽可能被加到溶劑中，W致當金屬或金 屬鹽進入溶液的時候，整個溶液是清澈的。全部溶液可能被著色，也可能是無色的。適當的 溶劑包括但不限于己二醇、甲醇、己醇、丙醇、異丙醇、了醇、異了醇、戊醇、異戊醇、己醇和有 大約1到大約10個碳原子的脂肪醇。其它適當的溶劑包括但不限于苯、甲苯、了締、聚異 了締、可從Exxon購買的Tsopai'⑩溶劑和有包含2-6粒碳原子的脂肪族側鏈的芳香族化合 物。適當的溶劑系統包括在此討論的說明性溶劑和對于該樣的說明性溶劑可溶解的、可混 溶的或部份可混溶的其它流體的混合物。在特定的實施例中，溶劑的組合提供單一的相。為 了在使用溶劑混合物的時候實現單一相，每種溶劑的數量可能被該樣調整，W致當那些溶 劑混合的時候產生單一的相。萬一在混合之后出現不止一個相，可W改變（例如，增加或減 少）一種或多種溶劑的相對量，直到觀察到單一的相。 依照特定的實施例，金屬微粒可能與封端劑混合。封端劑可能對隔離微粒和限制它生 長的大小是有效的。在特定的實施例中，封端劑可能是高分子量（例如，有至少大約100克 /摩爾的分子量）的封端劑。說明性封端劑包括但不限于有12個W上碳原子的有機胺。在 特定的實施例中，有機胺有至少16粒碳原子，例如，十六胺。胺的有機部分可能是飽和的或 不飽和的而且可能非必選地包括其它的官能度，例如，硫醇、駿酸、聚合體和酷胺。另一組適 合供在此揭示的電導體的金屬使用的說明性封端劑是有12個W上碳原子的硫醇。在特定 的實施例中，硫醇有至少6粒碳原子。硫醇的有機部分可能是