CN101423682A - 用于高长宽比结构的共挤出组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于高长宽比结构的共挤出组合物。用于制造高长宽比线路的材料组包括牺牲进料和官能化材料，所述牺牲进料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，官能化材料与牺牲进料形成带，而牺牲进料和官能化材料基本没有混合，其中牺牲进料在低于约10秒－1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，并且牺牲进料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。

Description

用于高长宽比结构的共挤出组合物
技术领域
[0001]本公开内容一般性涉及例如可用于制造较精细导电或陶瓷线或结构的、具有较高长宽比的材料的挤出带，以及涉及可以用于这种材料的挤出带的材料。更具体地，在实施方案中，本公开内容涉及用于带挤出的牺牲进料，该牺牲进料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，其中该牺牲进料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，能够使带保持结构完整性，并且该牺牲进料可以从带中去除，以大于约0.3的长宽比保留官能化材料在原位。其它实施方案涉及材料的挤出带，制造这种挤出带的方法，为此使用的材料，以及其例如在太阳能电池制造中的用途。
背景技术
[0002]太阳能电池是将阳光直接转化为电能的代表性光电装置。太阳能电池通常包括以形成自由电子(该自由电子进而在内置电场存在下产生流动而形成直流(DC)电)的方式吸收光辐射(例如阳光)的半导体(例如硅)。由若干光电电池产生的DC电力可以集中在电池上设置的栅极上。来自多个光电电池的电流然后以串联和并联组合形式组合成为更高的电流和电压。因此集中的DC电力然后可以在电线上输送，所述电线经常是许多打或甚至数百条电线。
[0003]用于陆地部署的金属化硅太阳能电池的最高工艺水平是丝网印刷。丝网印刷已经使用数十年，但是随着电池制造商关注通过获得更薄的晶片来改善电池效率和低成本，丝网印刷法正变为一种限制。丝网印刷机以每小时约1800个晶片的速率运行，并且丝网持续约5000个晶片。故障模式经常包括丝网和晶片破坏。这一点意味着工具每两小时发生破坏，并且需要频繁的操作员介入。此外，印刷的构造(features)限于约100微米宽和约15微米高，并且材料组主要限于用于前部接触栅极的银。
[0004]制造太阳能电池的晶片加工工具中所需的但基本无法获得的特性如下：(a)从不破坏晶片，例如无触点；(b)一秒钟加工时间(即3600个晶片/小时)；(c)大加工窗口；和(d)除定期维护以外的24/7操作少于每周一次。用于太阳能电池的低成本金属半导体接触中所需的但基本无法获得的特性如下：(a)最小的接触面积，以避免表面复合；(b)浅接触深度，以避免分流或者另外破坏电池的pn结；(c)低接触电阻以容易地掺杂硅；和(d)高总貌金属特性(用于前部触点，以避免栅极遮蔽，同时提供对电流的低电阻)。
[0005]给定上述所需特性组，期望下一代太阳能电池加工线的工具组看起来与丝网印刷十分不同。因为丝网印刷是一种固有低分辨率接触法，所以其不可能满足所有上列标准。太阳能电池制造是一种具有极大成本限制的固有简单工艺。所有在大部分太阳能电池上进行的印刷在于接触和金属化发射体和电池的基础部分。金属化方法可以描述为三个步骤：(1)经由表面钝化打开触点，(2)使下层硅与太阳能电池进行电接触连同稳固的机械接触和(3)提供远离触点的传导路径。
[0006]目前，太阳能工业使用的银膏由有机载体中的银颗粒和玻璃熔结料的混合物组成。当加热时，有机载体分解并且玻璃熔结料软化，然后溶解基材上的表面钝化层，形成银到达硅的通道。同样可以用作抗反射涂层的表面钝化是以几乎电接触面积覆盖电池的电池的一部分。玻璃熔结料接近断路触点具有不需要独立的方法步骤打开钝化的优点。糊混合物被筛分到晶片上，并且当晶片被焙烧时，根据银图案产生许多随机的点接触。此外，糊的上部增加携带来自电池的电流的金属厚膜中的密度。这些膜在晶片前部形成网格线，并且在晶片背部形成基极触点。银同样是一种连接邻近电池的条形物可以焊合的表面。
[0007]在金属化太阳能电池的普通丝网印刷方法中，涂刷器经由被放置在晶片之上的具有乳剂图案的丝网挤压糊。构造布置精确度受到诸如丝网变形和拉伸因素的限制。构造尺寸受到丝网的构造尺寸和糊的流变性能的限制。难以获得低于100微米宽的构造尺寸，并且随着晶片变得更大，精确的构造布置和对齐变得更加困难。因为难以使一个丝网印刷图案与另一个丝网印刷图案精确重合，所以大部分太阳能电池方法避免经由类似上述方法重合多个工艺步骤，其中触点随着银膏中的玻璃熔结料溶解氮化物钝化层而被打开和金属化。
[0008]现在生产中的大多数常见光电装置电池设计为正面触点电池，其包括接触下层电池发射体的基材正面上的一组网格线。自从50年前制造了第一个硅太阳能电池到现在，测定这种电池的最高的可达到的转化率一直是一种流行的趋势。在陆地日光下，现在稳定地产生约29％的这种所谓的极限效率(参见Richard M.Swanson，“Approachi ng the29％ Limit Efficiency of Silicon Solar Cells”，31s IEEE PhotovoltaicSpecialists Conference，2005)。实验室电池已经达到25％。就在最近商品化的电池已经获得了20％的效率水平。制造大于20％效率的光电装置的一种成功方法是后部触点电池的研发。后部触点电池利用在整个形成在设备晶片后部表面(即远离太阳的侧面)上的p和n区域分布的定域触点来收集来自电池的电流。通过用来限制载体必须在较不导电的半导体中移动的距离，精细地分布在晶片上的小触点开口不仅限制复合而且降低电阻损失，以便到达更好的导电金属线。
[0009]进一步改善的一种途径是降低载体复合在定域触点中的金属-半导体界面处的影响。这一点可以通过将金属-半导体接触面积限制到仅提取电流所需的面积来实现。令人遗憾地，由这种丝网印刷的低成本生产方法轻易产生的触点尺寸比所需的尺寸更大。丝网印刷能够生产尺寸为大约100微米宽的构造。但是，条件是金属和半导体之间存在足够低的接触电阻，大约10微米或更小的构造可以满足提取电流的需要。对于给定的孔洞密度，这种尺寸降低将使整个金属-半导体界面面积及其相关的载体复合减少100倍。
[0010]降低太阳能制造成本的持续驱动力使得优选从电池制造程序中尽可能多地去除加工步骤。如SunPower Corporation的美国公开专利申请号US2004/0200520 A1中所述的，典型地，通过首先将抗蚀剂掩模沉积在晶片上，将该晶片浸入蚀刻剂中，氢氟酸蚀刻贯穿晶片上的氧化物钝化层，漂洗该晶片，干燥该晶片，剥去抗蚀剂掩模，漂洗该晶片并干燥该晶片，形成电流开口。
[0011]目前使用丝网印刷工艺(其丝网印刷前部和背部触点)制造大多数太阳能电池。背部触点通常以铝层的形式提供。铝层将覆盖如果不是全部也是大多数硅晶片的背面层，由此阻挡将反射在硅晶片背面上的任何光线。这些类型的太阳能电池因此仅从前部暴露表面接收和转化阳光。但是，另一种类型的已知太阳能电池是双面太阳能电池，其从太阳能电池的两个表面获得光线并将光线转化成为电能。能够在两个表面接收光线的太阳能电池是市场上可购得的。一个实例是来自日本的Sanyo Corporation的HIT太阳能电池，以及由同样日本的HitachiCorporation销售的双面太阳能电池。
[0012]特别理想的是提供构造尺寸低于100微米的具有高精度的构造布置。通过使构造尺寸减到最小，更多的表面积可用于聚集并转化日光。条件是存在足够低的接触电阻，大约10微米或更小的构造可以满足提取电流的需要。对于给定的构造密度，这种尺寸降低可以使整个金属-半导体界面面积及其相关的载体复合减少100倍。
[0013]但是，厚度对宽度的长宽比高的精细结构的丝网印刷具有充分用文件证明的局限性。例如，太阳能电池上的丝网印刷的栅极金属线具有10-20微米的典型焙烧厚度，和100-200微米的线宽度。因此，这种丝网印刷技术通常局限于长宽比仅高达约0.1或0.2的导电性线路。
发明内容
[0014]需要的是制造光电装置(太阳能电池)的方法和加工系统，其通过降低制造成本和复杂性以及改善所得光电装置的运转效率，克服了上述常规方法的不足。同样需要的是可以用于制造理想地具有较高长宽比的用于太阳能电池、燃料电池等的较精细导电性线路或结构的组合物和方法。同样需要的是可以用来制造这种具有较高长宽比，但是可用于陶瓷材料、半导体掺杂材料等的精细线或结构的组合物和方法。这些和其它需要由本公开内容的实施方案来解决。
附图说明
[0015]图1显示根据本公开内容形成的包括网格线的光电(太阳)电池。
[0016]图2显示简化截面侧视图，显示示例性等离子显示板的一部分。
[0017]图3显示实施例3的材料的剪切粘度(以Pa-s计)对剪切速率(以1/秒计)的曲线。
具体实施方式
[0018]根据本公开内容的实施方案，提供组合物、方法、产品，以及挤出的材料带的用途，所述挤出的材料带通常包括长宽比为0.3或更大的官能化材料，和在官能化材料的至少一面上的牺牲进料，该牺牲进料通常包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，其中该牺牲进料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，能够使带保持结构完整性，以及该牺牲进料可以从带去除，留下官能化材料在原位具有大于约0.3的长宽比。官能化材料可以为例如导电性油墨、陶瓷材料或半导体掺杂组合物。官能化材料和牺牲进料可以具有彼此基本相同的一种或多种流变性。挤出的材料带可以通过经由合适的施涂器挤出该材料施加到例如硅基材的基材上。挤出的材料带然后可以进行例如焙烧的加工，在基材上提供例如导电性或陶瓷线路或带。挤出的材料带可用于例如形成其中需要高长宽比的导电性或陶瓷等线路的太阳能电池、燃料电池等。
[0019]术语“带”表示例如至少牺牲进料和官能化材料的并排组合，其中牺牲进料帮助支持官能化材料在至少一个，以及任选两个或多个面上的结构。根据需要，材料带可以具有正方形或矩形横截面，或可以具有三角形或其它形状横截面。通常，带同样是在各个牺牲进料和官能化材料方向的纵向比其横向更长。例如，带泛指牺牲进料和官能化材料的窄条，其长度是宽度和高度(或厚度)的每一个的至少两倍或至少五倍。
[0020]在本文的实施方案中，材料带，例如牺牲进料和官能化材料，完全或基本上不混合。也即，虽然牺牲进料可以支持官能化材料的结构和完整性，但是理想的是来自材料之一的组分不与另一个材料混合。这种混合可以例如热力学方式(例如牺牲进料和官能化材料彼此不可溶)，或以动态方式(例如由于粘度、扩散性等)得到避免或减到最小。
[0021]术语“长宽比”表示例如结构的厚度与结构的宽度的对比，其中结构的厚度或高度作为垂直于基材的方向。比率可以表示为比值(例如厚度:宽度)或表示为数值(例如厚度除以宽度)。因此，当提到厚度或高度为100微米，宽度为50微米的导电性金属线路时，长宽比可以表示为2:1或2.0。
[0022]在实施方案中，可以使用任何合适的官能化材料，取决于方法的最终目的。例如，当目的是在基材上形成导电性线路时，官能化材料可以为导电性油墨。但是，官能化材料不局限于这种导电性油墨。因此，例如，当目的是在基材上形成陶瓷线路时，官能化材料可以包括陶瓷材料，使得当焙烧挤出的官能化材料带时，结果是陶瓷线路的图案。以类似的方式，官能化材料可以包括光致抗蚀剂材料，使得当焙烧挤出的官能化材料带时，结果是所需高长宽比的光致抗蚀剂线路的图案。
[0023]在其它实施方案中，官能化材料可以包括半导体掺杂材料，例如可以从官能化材料迁移进入下层半导体基材的材料。因此，例如，本公开内容的方法可以用来以精细高长宽比线路的形式施加包括半导体掺杂材料的官能化材料。当焙烧时，半导体掺杂材料可以从官能化材料线路迁移进入下层半导体基材，在基材本身中形成掺杂材料的精细线路。
[0024]这些以及其它官能化材料的组合物将是本领域技术人员显而易见的。因此，虽然本公开内容不局限于导电性油墨作为官能化材料，但是本公开内容将以导电性油墨官能化材料为基准做更详细的说明。此外，应理解所需的和由官能化材料提供的功能，例如导电率等，不必在开始存在于材料带中，而是代之以可以在加工带的过程中出现或提高。因此，例如，在官能化材料油墨组合物形成导电性线路的情况下，官能化材料本身不必是导电性的或者可以具有低导电率，尽管其可以在焙烧官能化材料之后变得更加导电。
[0025]当官能化材料是导电性油墨时，任何合适的导电性油墨(有时在本领域中还称为导电性“糊”)可以在实施方案中使用，包括本领域中公知的各类导电性油墨，特别是用于形成太阳能电池应用的导电性线路的导电性油墨。其它合适的油墨组合物包括本领域中已知用于厚膜形成，例如形成光致抗蚀剂等的那些油墨组合物。这种导电性油墨通常包括金属颗粒、电子玻璃和有机组分，其中有机组分可以包括例如溶剂、混合的增塑剂/溶剂材料、有机聚合物、粘度调节剂或增效助剂、凝胶剂等。通常，这种组合物由包括在油墨组合物中的主要金属组分表示。因此，主要包含银作为主金属组分的油墨组合物称为“银油墨”，而主要包含铝作为主金属组分的油墨组合物称为“铝油墨”。具体的合适的油墨组合物的实例公开在例如US 4,954,926中，在此将其全部公开内容引入作为参考，但是在实施方案中，油墨组合物不限于此。
[0026]可以用于实施方案的油墨的导电性金属以合适的形式和合适的量包括本领域中使用的任何合适的金属。例如，可以包括在油墨组合物中的示例性金属包括但不限于Al、Pd、Ag、Pt、Au、Cu、Ni、Co、包括一种或多种上述金属任选与其它金属的合金，以及其氧化物前体。术语“氧化物前体”表示例如在普通厚膜焙烧条件下还原成金属零价形式(Me0)的金属氧化物。
[0027]就油墨组合物的有效性而论，导电性金属颗粒的颗粒形状、尺寸和粒度分布并非特别关键。因此，例如，在实施方案中，金属颗粒可以以任何合适的形状提供，例如球形颗粒、非球形颗粒(例如土豆形颗粒等)、薄片、碎片等。虽然不局限于任何特定的尺寸，但是在实施方案中理想的是金属颗粒的主要尺寸，意味着球形颗粒的直径，或非球形颗粒的最大尺度不超过约10或约20微米，例如约0.05或约0.1至约10或约20微米。因此，例如，当金属颗粒是球形颗粒时，理想的是平均粒度或直径为约0.05或约0.1至约10或至约20微米，例如约0.3或约0.5或约1至约3或约5微米。同样，当金属颗粒是长条(例如裂片、薄片等)时，理想的是颗粒的平均长度或主要尺寸为约0.05或约0.1至约10或至约20微米，和较小尺度，意味着非球形颗粒的最小尺寸尺度为约0.3或约0.5或约1至约3或约5微米。任何特定的粒度分布是合适的，只要可以达到目的。例如，可以使用任何粒度，只要颗粒的主要尺寸不超过或接近于用于施加油墨组合物的挤出机的通道尺寸。这种较大尺寸颗粒可能倾向于阻塞挤出机通道。
[0028]在一个特殊实施方案中，理想的是以薄片的形式而不是通常球形颗粒的形式提供金属颗粒。这种薄片可以从商业来源获得，或者可以以各种方法形成。例如，薄片可以通过压平，例如冲击银颗粒形成，或它们可以通过首先在表面上形式材料薄层，然后将该层以小片形式制成薄片来形成。其它方法同样将是本领域技术人员显而易见的。
[0029]在实施方案中，薄片颗粒形态是理想的，因为就烧结过程中升高的粘性和降低的层合而言，已经发现薄片相比球形颗粒提供改善的结果。例如，具有薄片形式的金属颗粒而不是可比尺寸的球形颗粒的油墨组合物倾向于以更低的速率烧结并成为较低密度结构，这有助于使油墨组合物与硅基材的热膨胀特性匹配。更加紧密匹配的热膨胀特性有助于避免烧结过程中发生层离。
[0030]当使用薄片形金属颗粒时，薄片形状在最终的烧结材料中有时可以保持可见或可检测。例如，扫描电子显微术有时可以在最终的烧结制品中显示片状颗粒。但是，根据烧结结果和油墨组合物中的其它材料，薄片形状有时在最终产物中可能并不明显。
[0031]在一个实施方案中，特别是当使用片状颗粒时，理想的是油墨组合物的金属颗粒组分完全或基本排除纳米尺度颗粒，例如粒度至多约200nm，例如约50或约100nm至约200nm的球形或基本球形颗粒。这种纳米尺度颗粒理想地被排除，原因是这种小颗粒倾向于以快的多的速率烧结，这样可能在焙烧过程中引起不希望有的较高的层离可能性。例如，在实施方案中，理想的是如果存在这种纳米尺度颗粒，那么它们以至多全部金属颗粒含量的约30或约40wt％，例如约5％或约10％至约30％或约40wt％的量存在。在这些量中，较小尺度颗粒可以帮助填充较大颗粒之间的孔隙空间，提高堆积密度和烧结速率。其余金属颗粒组分可以是薄片、较大尺度球体等。
[0032]在其中使用金属薄片的另一个实施方案中，理想的是金属颗粒不仅包括金属薄片，而且包括金属球形颗粒。这些球形颗粒，和理想的大于纳米尺度颗粒的球形颗粒，有助于在焙烧过程中保持金属薄片分离。同样可以使用不匹配尺度的球体，也即具有不同平均粒度的球体。
[0033]当薄片用作金属颗粒时，金属薄片理想地具有约1至约10微米，例如约2至约3微米的主要尺寸。当球形颗粒用作金属颗粒时，球形颗粒理想地具有约1至约15微米，例如约1或约5微米至约10微米的平均直径。除非另作说明，在此表示的尺寸以D50值，或粒度分布中值表示。
[0034]就排除小纳米尺度颗粒而言，在一些特殊实施方案中理想的是就颗粒数目而言，大部分金属颗粒具有大于约1微米的尺寸(主要尺寸)。因此，在这些实施方案中，至少50％，至少约60％，至少约70％，或至少约80％的金属颗粒具有大于约1微米的尺寸(主要尺寸)。在其它实施方案中，例如当使用薄片和球形颗粒时，可以提供金属颗粒，使得大部分片状颗粒具有大于约1微米的尺寸(主要尺寸)，和大部分球形颗粒具有大于约2微米的尺寸(主要尺寸)。
[0035]除了金属颗粒之外，油墨组合物在实施方案中还可以包括有机金属化合物。如果包括，有机金属化合物通常可以包括不溶于导电金属的金属或金属氧化物部分和/或在导电金属存在下非还原的金属部分的氧化物。术语“有机金属化合物”和“金属树脂酸盐”等同使用并且表示例如可溶于适用于油墨的各种有机介质的有机金属化合物。
[0036]一种类型的金属树脂酸盐是若干有机化合物的任一种与金属盐的反应产物。所得化合物基本上是长链有机分子，其中一个位置被多种金属之一占据。另一种类型的金属树脂酸盐是螯合物型化合物，例如有机钛酸盐。
[0037]有机金属化合物的有机结构部分的组成并非关键，除了当在氧化或非氧化气氛中焙烧油墨组合物时，其应该是可热解的。这些有机部分包括但不限于羧化环烷酸酯、树脂酸盐、醇化物等。
[0038]合适的有机金属化合物可以为高度流体的至非常粘稠的液体，以及至固态。从应用于实施方案的油墨组合物的观点来看，树脂酸盐在有机介质中的溶解性具有主要重要性。典型地，金属树脂酸盐可溶于有机溶剂，特别是极性溶剂，例如甲苯、二氯甲烷、乙酸苄酯等。它们还可以溶于非极性溶剂，例如矿油精。贵金属和贱金属的金属树脂酸盐和金属树脂酸盐溶液是可商购的。合适的贵金属树脂酸盐为基于Ru、Rh、Re、Ir、Pt及其混合物的那些。合适的贱金属树脂酸盐是基于Mg、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Ba、Ce、Ta、W及其混合物的那些。
[0039]合适的有机钛酸盐包括英国专利号772,675中公开的那些，和特别是其中有机钛酸盐是对应于式(AO)4x-2yTiOy的钛的可水解金属醇化物的那些，其中A为C1-8烷基或C1-8烷基和C1-8酰基的混合物，O为以共价键方式键合两个钛原子的氧原子，x为1至12的整数和y为1至3x/2的整数。烷基可以是直链或支化的。特别合适的有机钛酸盐包括乙酰基丙酮酸钛和四辛二醇钛螯合物。这种类型的其它有机钛酸盐公开在Ken-ReactBul.No.KR-0278-7 Rev.(Kenrich Petrochemicals，Inc.，Bayonne，NJ)中和Du Pont Bul.No.E-38961，题为Versatile Tyzor Organic Titanates中。
[0040]当存在时，金属树脂酸盐在本发明的组合物中以使得树脂酸盐的金属或金属氧化物含量构成全部组合物的0.05-5wt％，和优选0.1-1wt％的浓度使用。
[0041]当存在时，特别理想的是有机金属化合物可溶于有机介质的余部，以便使化合物在有机介质内完全和均匀分散。当获得这种均匀分散体时，据信有机金属材料附着于导电金属颗粒的表面，然后随着焙烧继续，在导电金属颗粒开始烧结之前分解形成相应的金属或金属氧化物。
[0042]除了上述有机金属化合物之外或者没有上述有机金属化合物，有机介质的第二个组分为聚合物基料在有机溶剂中的溶液。这部分有机介质的主要目的是作为组合物的细分散固体分散体的载体，以这样的形式使得其可以轻易地施加至陶瓷、硅或其它基材。因此，这部分有机介质通常为其中固体可以适当稳定度分散，并且其中流变性使得它们为分散体提供良好的施涂性能的有机介质。
[0043]大多数厚膜组合物通过丝网印刷施加至基材。但是，根据本公开内容，该油墨组合物通过挤出机，例如微挤出机施加。因此，油墨组合物通常具有合适的粘度，使得其可以例如借助于合适的正或负压力穿过挤出机模头。另外，油墨组合物可以是触变性的，以便它们在挤出之后迅速固化，由此产生良好分辩率。可选地，油墨组合物可以包括光固化添加剂，当暴露于例如高强度紫外线的光线时，使油墨粘度升高或硬化。虽然流变性具有第一重要性，但是有机介质理想地还配制成产生固体和基材的适合的可湿性、良好的干燥速率、足够经得起粗鲁操作的干燥膜强度以及良好的焙烧性能。焙烧的组合物的令人满意的外观同样重要。
[0044]鉴于这些标准，多种聚合物和溶剂可以用作主要的分散介质。大多数厚膜组合物的分散介质通常为树脂在溶剂中的溶液，经常还含有一种或多种触变剂、凝胶剂、增塑剂、助溶剂、润湿剂等。溶剂通常在约130至约350℃沸腾。
[0045]用于这一目的的最常使用的树脂是乙基纤维素。但是，其它已知的和后发展的树脂，例如乙基羟基乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯，和乙二醇单醋酸酯的单丁基醚，包括两种或多种不同树脂的组合，也可以与乙基纤维素结合使用或代替乙基纤维素。
[0046]合适的溶剂包括煤油、矿油精、萜品醇、邻苯二甲酸的酯，例如邻苯二甲酸二丁酯，二甘醇一丁醚、二甘醇一丁醚乙酸酯、己二醇、脂族二酯，例如己二酸和癸二酸的乙基和丁基酯，以及高沸点醇和醇酯。配制这些和其它溶剂的不同组合得到所需粘度、挥发性和相容性。也可以使用水溶性溶剂体系。
[0047]通常使用的触变剂为氢化蓖麻油及其衍生物，以及乙基纤维素。当然，并非总是必须引入触变剂，因为与任何悬浮液中固有的剪切稀释偶合的溶剂/树脂性能可以单独适用于这一点。合适的润湿剂包括磷酸酯和大豆磷脂。
[0048]除了金属颗粒和有机介质之外，油墨组合物还通常包括电子玻璃或玻璃熔结料。当焙烧时，玻璃熔结料软化，并随后溶解基材上的表面钝化层，形成到达硅的金属颗粒的通道。通常，电子玻璃或玻璃熔结料是高纯度玻璃材料，例如通常用于电子元件制造，并且这种组合物是本领域中公知的。虽然玻璃理想地应该完全或基本不含Na和/或K(至少当使用硅基片时，因为这些材料倾向于迅速迁移进入硅中)，在实施方案中适用的典型的玻璃组合物包括PbO/ZnO玻璃、SiO2玻璃、TiO2玻璃、B2O3玻璃、ZrO2玻璃等。在实施方案中使用的其它合适的玻璃实例包括SiO2/Bi2O3/PbO、B2O3/SiO2/Bi2O3、Bi2O3/SiO2/ZnO、Bi2O3/SiO2/PbO等。在一些实施方案中，因为环境和健康原因，同样理想的是减少或消除使用含铅材料，包括减少或消除使用铅玻璃。合适的玻璃材料可以例如购自Viox Corp.(Seattle，Washington，USA)。
[0049]油墨组合物分散体中有机介质对固体的比率可以显著变化，并且取决于其中分散体施加的方式和使用的有机介质种类。通常，为获得良好的覆盖率，分散体将互补含有40-90wt％固体和60-10wt％有机介质。例如，实施方案的组合物可以含有45-65wt％金属固体和55-35
wt％有机介质，其中固体重量包括玻璃材料的重量。
[0050]例如，在实施方案中，油墨组合物可以具有约50至约90％，例如约65至约85％金属颗粒；约1至约10％，例如约2至约8％电子玻璃；和约5至约40％，例如约10至约30％有机组分。在特殊的实施方案，油墨组合物可以具有约70至约80％，例如约75％金属颗粒；约3至约7％，例如约5％电子玻璃；和约15至约25％，例如约20％有机组分。关于有机组分，在实施方案中，组合物可以包括约25至约99％，例如约40至约95％溶剂；约0至约40％，例如约0至约35％增塑剂或助溶剂；约1至约30％，例如约5至约25％，树脂(有机聚合物)；和约0至约10％，例如约0至约5％其它添加剂。在特殊实施方案中，有机组分可以包括约50至约90％溶剂；约0至约30％增塑剂或助溶剂；约7至约15％树脂；和约0至约2％其它添加剂。除非另作说明，百分比按照wt％。当然，可以调节油墨组合物的含量，例如金属颗粒的含量，以便调节油墨组合物的流变性。
[0051]如果需要，可以加入到实施方案的油墨组合物中的其它添加剂包括一种或多种烧结助剂，其可以以用于它们的已知目的的已知量包括。例如，合适的烧结助剂包括SiO2，碱土金属氧化物，来自元素周期表IIIB和IVB族的氧化物，包括稀土氧化物，V、Nb、Ta、Cr、Fe、Co和/或Ni氧化物，对于所述氧化物可能的是分别或以混合物的形式和/或与B2O3、Al2O3和/或TiO2结合的形式使用。当在油墨组合物中使用烧结助剂时，烧结助剂和/或其残余物经常保持存在于最终的烧结材料中。
[0052]更进一步的，在其它实施方案，如果需要，可以将烧结抑制剂加入到油墨组合物中。可以使用烧结抑制剂例如帮助防止烧结过程中导电金属线路层离。也即，厚的(高长宽比)金属接触点在硅或氮化硅表面上快速热退火或烧结过程中，可能发生迅速密实金属结构的层离，这可能是一个问题。例如，对于银接触金属化，在太阳能电池工业中使用的典型烧结曲线使用非常快速的加热，冷却速率为每秒大于50℃，从室温至通常600至850℃的峰值温度。加工过程中离散金属颗粒的快速烧结以及硅和银之间热膨胀系数的基本不匹配可能引起高长宽比银线路，例如由共挤出产生的实施方案的那些银线路的层离。烧结抑制剂因此可以用来帮助控制金属层的收缩，与基材材料更好的匹配，并且因此帮助防止导电金属线路在烧结过程中层离。
[0053]当使用烧结抑制剂时，这种材料可以是颗粒形式或可溶于有机介质的有机金属化合物形式。但是，如果需要，烧结抑制剂可以存在作为油墨组合物中金属颗粒上的涂层。这种涂层可以通过将导电金属颗粒分散在烧结物抑制剂的金属树脂酸盐中，从分散体去除大部分液体，然后干燥颗粒形成氧化物涂层来形成。
[0054]合适的烧结抑制剂包括铑(Rh)和钌(Ru)的氧化物，以及在经受的焙烧条件下转变为金属氧化物的那些铑-和钌-基化合物。例如，合适的Ru-基材料包括Ru金属、RuO2、Ru-基烧绿石化合物，例如钌酸铋铅，以及钌酸铜铋，Ru树脂酸盐及其混合物。合适的含Rh材料包括Rh金属、RhO2、Rh2O3、Rh树脂酸盐及其混合物。两类材料为Rh或Ru的氧化物，或在施加的空气焙烧条件下的那些氧化物的前体。特别合适的烧结抑制剂为RuO2、钌酸铜铋和Rh树脂酸盐。使用烧结抑制剂的其它细节可以例如在US 5,162,062和4,954,926中找到，在此将其全部公开内容引入作为参考。
[0055]可以配制这种油墨组合物，例如使得它们显示所需焙烧参数。例如，可以配制油墨组合物，使得在约150至约250℃下焙烧过程中，去除或烧光溶剂和增塑剂/助溶剂，而在约300至约500℃，例如约400至约500℃焙烧过程中，去除或烧光其它组分(树脂和其它添加剂)。因此焙烧留下电子玻璃组分和金属颗粒。
[0056]油墨组合物或糊可以方便地在三辊碾压机上制备。但是，也可以使用普通的加热板伴随加热和搅拌等制备该组合物。当在室温下(约20℃)在布氏粘度计上以低(1秒-1)、中(15秒-1)和高(200秒-1)剪切速率测量时，组合物的粘度典型地为约0.1至约300Pa.s。主要通过最终的所需配制料粘度和印刷品厚度确定使用的有机介质(载体)的量和类型。
[0057]例如，一种合适的组合物包括银颗粒、
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溶剂(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯)、邻苯二甲酸二丁酯、乙基纤维素有机聚合物和蓖麻油，例如氢化蓖麻油。这种组合物的改性可以替代例如较长链邻苯二甲酸酯，例如邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯的邻苯二甲酸二酯，或可以替代蓖麻油的氢化蓖麻油衍生物。
[0058]油墨组合物与牺牲进料一起挤出，例如共挤出。在实施方案中，牺牲进料可以挤出在挤出的油墨组合物的一个面上，其可以挤出在挤出的油墨组合物的两个面上，或其可以挤出在油墨组合物的三个或甚至所有四个面上。例如，牺牲进料可以挤出在挤出的油墨组合物的三个面上，以便其包封油墨组合物，同时油墨组合物仍然在第四个(底部)面上接触基材。虽然多个实施方案允许牺牲进料在油墨组合物的下面，但是在多个实施方案中这种构型并不需要，因为希望牺牲进料在后续的焙烧步骤过程中烧尽。在实施方案中，需要在两个横向面上挤出或共挤出，因为牺牲材料例如通过防止或最小化油墨载体的任何垮落、流动等，由此帮助油墨组合物保持其所需挤出形式。牺牲进料在原位与油墨组合物保持接触，只要需要在任何加工，例如干燥、固化、焙烧和/或烧结之前或过程中帮助保持挤出油墨组合物在基材上的形状。牺牲进料的另一个优点是添加的材料通向挤出机的总体较大输出孔板，由此降低给定材料流速的压降。因此可达到更高的加工速度。当在挤出机中使用合流时，另一个优点是挤出的油墨组合物的特征尺寸可以更小。
[0059]牺牲进料和官能化材料提供可挤出在基材上的带，使得在去除牺牲进料之前，牺牲进料使官能化材料保持在原位，长宽比大于约0.3。此外，牺牲进料可以通过保持官能化材料的功能性的方法从带上去除。
[0060]在实施方案中，牺牲进料理想地具有以下性能的一些或全部：(1)其完全或基本不包括任何填料材料；(2)其在接触油墨组合物的焙烧或烧结过程中完全烧尽，使得牺牲进料从基材完全或基本去除；和(3)其具有完全或基本匹配油墨组合物流变性的流变性，例如粘度等。
[0061]一般说来，牺牲进料可以具有与以上详细描述的油墨组合物相同的组成，除了将金属颗粒和电子玻璃或熔结料(当烧结时将形成导电结构)从牺牲进料排除。也即，牺牲进料可以相当于，以及在实施方案中具有与油墨组合物的有机组分或其它官能化材料相同的组分。因此，例如，牺牲进料通常可以包括有机组分，其中该有机组分可以包括例如溶剂、组合的增塑剂/溶剂材料、有机聚合物、粘度调节剂或增效助剂、凝胶剂、触变剂等。可以用于形成油墨组合物的有机组分，以及因此可以形成牺牲进料基础的全部这些材料如上所述。当然，将显而易见的是，虽然烧结助剂和烧结抑制剂可以包括在官能化材料中，但这种添加剂在牺牲进料中并非必须(特别是当希望牺牲进料在烧结过程中烧尽时)，并且因此它们可以从牺牲进料完全或基本排除。
[0062]如所述的，在实施方案中，牺牲进料可以具有与油墨组合物的有机组分相同的组成，或其可以具有不同的组成。当使用相同的组成时，可以根据需要调节牺牲进料的性能，例如接近或等于油墨组合物本身的性能。通常需要紧密匹配的流变性，例如粘度，以便可以更容易地利用两个组合物进行挤出或共挤出方法。必要时，可以通过本领域中已知的一些方法调节流变性，例如粘度。例如，可以通过调节(升高或降低，视情况而定)有机聚合物的重量百分数含量，通过调节有机聚合物的分子量，添加或调节凝胶或其它增稠剂的含量等来调节牺牲进料的粘度。可以例如通过常规实验完成这种调节，以紧密匹配油墨组合物或其它官能化材料的性能。
[0063]在实施方案中，牺牲进料和油墨组合物在一种或多种流变性方面可以紧密匹配或基本相同。因为共挤塑方法包括被“混合的”流动，即具有延展和剪切分量，所以适当的是使剪切和延展流变性都匹配。此外，因为流动包括可以按照数量级变化的局部剪切和变形速率，所以应考虑使“弱流动”和“强流动”性能都匹配。最后，挤出物为自由表面流，所以表面性质需要被认为是良好的。因此，例如，匹配可以为剪切和延展粘度(完全相应的剪切和延展速率)、损耗模量和储能模量、初级和次级法向应力系数(完全相应的剪切速率)、弹性流松弛时间、流动稠度指数(幂律流的系数)、流动特性指数(幂律流的指数)、屈服应力、表面张力等。理想地，牺牲进料和油墨组合物在至少剪切粘度方面和理想地一种或多种其它性能方面紧密匹配或基本相同。但是，在其它实施方案中，牺牲进料和油墨组合物在至少两个、至少三个或至少四个或更多这些性能方面紧密匹配。
[0064]对于印刷头内的流动，给定位置处的剪切速率接近于印刷头中的流速除以最小横向尺寸(通常为其高度)。相应的剪切速率是其中牺牲和官能化油墨满足的那些。上述情况也适用于延展速率。因此应理解剪切和延展速率取决于印刷头的设计和运转的印刷速率。
[0065]在实施方案中，理想的是牺牲进料的剪切粘度刚好低于而不是正好匹配或超过油墨组合物的性能。也即，现已发现当牺牲载体的剪切粘度刚好低于油墨组合物的性能时获得更好的结果。这一点现已凭经验被发现，并且得到基于共挤塑的现有文献支持。参见例如B.Khomami等人的“Experimental studies of interfacial instabilities inmultilayer pressure-driven flow of polymeric melts”，Rheo.Acta 36，345-366页(1997年)和H.K.Ganpule等人的“A theoretical investigation ofinterfacial instabilities in the three layer superposed channel flow ofvisco-elastic fluids”，J.NonNewtonian Fluid Mech.，79，315-360页(1998年)。
[0066]例如，在实施方案中，理想的是尽可能减少牺牲进料和官能化材料的弹性。这一点可以由本领域中已知的标准装置实现，例如通过减少特定材料中的有机聚合物的分子量和/或载荷，减少可以存在的任何增塑剂的分子量，和消除或最少使用凝胶剂。当然，如果在材料中不引起凝胶化，减少牺牲进料和官能化材料的弹性必须和可能增加的材料崩塌保持平衡。如果需要具有弹性材料(特别是高弹性材料，例如具有高Weissenberg数值的材料)的涂层，那么有利的多层挤出材料的布局应在外部具有最小的粘性和最少的弹性材料，即牺牲进料应比官能化材料粘性更低和弹性更小。现已证明，除了更多的粘性和弹性之外，较不粘性/弹性的布局由于有表面张力稳定化短模式而对长波长弹性不稳定性(曲张或弯曲)提供最大的控制。参见例如B.Khomami等人的“Experimentalstudies of interfacial instabilities in multilayer pressure-driven flow ofpolymeric melts”，Rheo.Acta，36,345-366页(1997年)和H.K.Ganpule等人的“A theoretical investigation of interfacial instabilities in the three layersuperposed channel flow of viscoelastic fluids”，J.NonNewtonian FluidMech.，79，315-360页(1998年)。
[0067]例如，在实施方案中，选择或调节牺牲进料的粘度性能，使得它们与例如油墨组合物的官能化材料的性能相差至多约10％。可以例如通过在改变温度，例如从约室温(约20℃)至约60℃或更高温度下计算或测量两种材料的粘度，和计算牺牲进料粘度曲线和油墨组合物粘度曲线之间的百分比差异，来比较这一点。但是，在其它实施方案中，两种组合物的剪切粘度曲线可以彼此匹配，或牺牲进料的剪切粘度曲线可以低于油墨组合物的剪切粘度曲线，所述剪切粘度曲线表示剪切粘度与经过宽范围速率(例如高达约1000秒-1)的剪切速率的关系。
[0068]在实施方案中，牺牲进料的其它量度包括额定屈服强度和额定粘度及剪切速率值。例如，在实施方案中，在低于约10秒-1的剪切速率，例如约0.1至约1.0秒-1的剪切速率下，牺牲进料可以具有大于约100Pa，例如大于约125或大于约150Pa的屈服强度，或大于约104cP，例如大于约5×104cP或大于约105cP的粘度。现已发现这些性能能够使带保持足够的结构完整性，以允许进行焙烧和提供所需最终结果。
[0069]在其它实施方案中，在大于约100秒-1的剪切速率下，牺牲进料的粘度小于或等于官能化材料的粘度的约五倍。在实施方案中，在约50至约500秒-1，例如约100至约500秒-1的剪切速率下，牺牲进料的粘度小于或等于官能化材料的粘度的约五倍。
[0070]实施方案的牺牲材料可以为填充的牺牲进料或未填充的牺牲进料。当牺牲材料为填充的牺牲进料时，材料可以具有约5体积％或更多，例如约10或约15至约30或约50体积％或更多的离散的固体或胶状颗粒。
[0071]但是，在其它实施方案中，牺牲进料为未填充的牺牲进料。在这些实施方案中，牺牲进料不包括在烧结过程中不能烧光的其它填料材料，例如炭黑等。这里，材料可以具有约2体积％或更小，例如约1或约0.5体积％或更小的离散的固体或胶状颗粒。如在此所述的，当用于制造太阳能电池时，可以在约600至约800℃焙烧施加的挤出材料仅数秒的时间。因此，例如，在实施方案中，牺牲进料不包括当在约600至约800℃焙烧少于一分钟时不能烧光的材料。在实施方案中，由此完全或基本从牺牲进料排除的示例性填料材料因此包括炭黑、塑料珠，例如尼龙球体，陶瓷等。这些类型的填料材料可以完全从牺牲进料排除，或它们可以仅以可以容易地通过后焙烧工艺去除留下清洁基材表面的较小量存在。
[0072]与需要排除的填料材料相似，同样理想地选择牺牲进料的其它材料，使得在烧结施加的导电油墨组合物的焙烧方法过程中牺牲进料完全烧光。因此，例如，选择牺牲进料的材料使得它们在约600至约800℃焙烧少于一分钟过程中烧光。如关于油墨组合物讨论的，可以选择牺牲进料的组分，例如使得它们显示所需的焙烧参数。例如，可以配制牺牲进料，使得在约150至约250℃下焙烧过程中，去除或烧光溶剂和增塑剂/助溶剂，而在约300至约500℃，例如约400至约500℃焙烧过程中，去除或烧光其它组分(树脂和其它添加剂)。
[0073]牺牲进料组分的合理选择因此允许焙烧方法完全烧光牺牲进料。结果，很少或没有牺牲进料组分留下，并且下层基材不受影响并被暴露。必要时，通过常规的后处理或清洗操作可以轻易地去除可能残留的任何残余物。
[0074]在本公开内容的实施方案中，在随后的焙烧步骤之前使牺牲进料完全或部分干燥。当允许原料干燥时，其干燥至比挤出的牺牲进料的潮湿体积和厚度显著小的体积和厚度。例如，当牺牲进料的潮湿的挤出厚度为约100微米厚时，通过扩散和干燥的组合，挤出的牺牲进料的最终厚度可以为大约仅几微米。这种材料的相对小体积在需要焙烧太阳能电池的金属标线或焙烧其它官能材料的热加工周期过程中容易烧尽。
[0075]牺牲进料也可以在三辊碾压机上方便地制备。但是，也可以使用普通的加热板伴随加热和搅拌等制备组合物。当以低、中和高剪切速率在布鲁克菲尔德(Brookfield)粘度计上在室温(约20℃)下测量时，组合物的粘度通常为约0.1至约300Pa.s。主要通过最终的所需配制料粘度和印刷品厚度确定使用的有机介质(载体)的量和类型。
[0076]官能材料，例如油墨组合物，和牺牲进料可以以任何适合的或所需的方式施加于基材。例如，可以通过以将被焙烧形成导电结构的线路形式施加材料，将油墨组合物和牺牲进料施加于用于制造太阳能电池的硅基片。当如此施加时，可以施加油墨组合物，牺牲进料在油墨组合物的一侧或两侧，以帮助保持油墨组合物的形状或其它性能。油墨组合物和牺牲进料然后可以焙烧，烧结油墨组合物和烧尽牺牲进料，以形成导电结构。在实施方案中，理想地将牺牲进料施加于油墨组合物的两侧，以在两侧帮助支承油墨组合物和提供均匀的导电结构。当然也可以将牺牲进料施加在官能材料之上，和/或如果需要，任选在官能材料之下。
[0077]许多施加装置可以用于将官能材料，例如油墨组合物，以及牺牲进料施加于基材。理想地，使用共挤出装置将油墨组合物和牺牲进料施加于基材，因为这种装置允许两种材料可靠地和均匀地施加于基材，以及油墨组合物和牺牲进料沿着它们的边界相互无间隙接触，提供所需的支承性能。适合的共挤出装置公开在例如美国专利公开号2007-0110836 A1、2007-0108229 A1和2007-0107773 A1，以及美国专利申请号11/336,714、11/555,479、11/555,512、11/555,496和11/609,825中。
[0078]当如此由共挤出装置施加时，可以提供油墨组合物以具有任何所需高长宽比。例如，施加油墨组合物的常规丝网印刷技术适合于提供约0.1-约0.2的长宽比，例如10-20微米的典型焙烧厚度和100-200微米的宽度。但是，当通过共挤出与公开的牺牲进料施加时，实施方案的油墨组合物可以提供具有高得多的长宽比和小很多的尺寸的油墨组合物结构。
[0079]在实施方案中，油墨组合物在其未焙烧状态下可以具有约10至约100微米，例如约10至约90微米或约10至约75微米的宽度，和约25至约200微米，例如约25至约100的厚度。例如，宽度可以为约10至约25微米，约25至约50微米，约50至约75微米等，和厚度可以为约25至约50微米，约50至约75微米，约75至约100微米，约100至约150微米等。
[0080]该结构可以进而具有约0.2或更大或约0.3或更大或约0.4或更大的最小长宽比，和最大约1，最大约2，或最大约5的最大长宽比。虽然还可以达到更高的长宽比，但是超过约2或约3的长宽比倾向于在许多应用，例如太阳能电池中提供递减返回，也即得到较少的效益，并且构造可能变得更加脆弱或更加难以处理。在实施方案中，未焙烧状态下的长宽比可以例如为约0.2至约10，例如约0.3至约5或约0.4或约0.5至约1或约2或约3。同样，虽然应理解该结构在烧结过程中倾向于收缩，特别是在厚度尺寸方面，但是在实施方案中，焙烧之后的结构可以具有约0.2或更大或约0.3或更大或约0.4或更大的最小长宽比，和最大约1，最大约2，最大约3或最大约5的最大长宽比。在实施方案中，焙烧结构可以具有更高的长宽比，如同上述约10或超过约20，尽管它们倾向于在许多应用，例如太阳能电池中提供递减返回。在实施方案中，焙烧状态下的长宽比可以例如为约0.2或约0.3或约0.4或约0.5至约1或约2，例如约0.3至约3或约0.4或约0.5至约2。
[0081]当焙烧时，油墨组合物的尺寸，特别是厚度，倾向于随着油墨组合物烧结和压紧而降低。例如，当焙烧时，典型的油墨组合物倾向于长宽比减少约0.6倍。也即，焙烧的油墨组合物的长宽比是未焙烧的油墨组合物的长宽比的约60％。焙烧的油墨组合物或导电结构的长宽比的合适范围因此是未焙烧的油墨组合物的上述长宽比的约60％。
[0082]通过共挤出施加的油墨组合物和牺牲材料的实施方案的特殊优点为高长宽比和小构造尺寸的组合。因此，例如，实施方案中的公开内容可以提供宽度为约25至约75微米，例如约25至约50微米，厚度为约50至约150微米，例如约50至约100微米，以及长宽比为约0.3至约3，例如约0.5至约1或约2的构造(未焙烧的油墨组合物结构)。这些构造尺寸以前对于丝网印刷技术是不可用的。
[0083]一旦将油墨组合物和牺牲进料施加到基材，可以去除牺牲进料，在原位保留官能化材料。这种去除可以例如通过包括热解、燃烧、溶解、分散和洗涤的一种或多种的方法来进行。对于焙烧方法提供以下讨论，尽管改性将是显而易见的。因此，例如，可以焙烧牺牲进料和官能化材料的混合材料。焙烧对烧结油墨组合物、烧尽油墨组合物的有机组分，和烧尽牺牲进料是有效的，提供烧结结构，例如基材上的导线。烧结可以根据各种不同的加热分布图来进行。但是，虽然陶瓷工业中的烧结在1200-1600℃下通常为大约几小时，但是例如用于太阳能电池生产的导电油墨组合物的烧结通常以更快时间在更低温度下使用更急剧尖钉状的曲线。此外，烧结应按照以下事实计算，即虽然薄结构可以更容易地烧结以避免剥落，但较厚的结构随着材料收缩更易发生剥落。
[0084]在实施方案中，油墨组合物通常设计成能经受高达约10分钟的峰值烧结温度。因此，例如，可以进行烧结使得峰值温度仅保持至多约1分钟，至多约2分钟，或至多约5分钟。这些时间足以向油墨组合物提供烧结作用和烧光油墨组合物和牺牲材料的有机组分。在特殊实施方案中，峰值烧结温度为约500至约1200℃，例如约500至约1000℃，而更理想的峰值烧结温度为约600至约800℃，例如约650至约750℃。
[0085]在一个示例性实施方案中，用于干燥和/或焙烧基材以及挤出的牺牲进料和官能化材料带的炉可以为IR灯泡炉，其通常能够具有1000℃的峰值温度，高皮带速率和随着产品从最终焙烧段出来的快速产品冷却。生产炉通常应具有干燥和焙烧段。例如RTC生产炉基本上为相同皮带上的两个炉，在干燥和焙烧段之间具有物理间断。在相同皮带上具有顺序的干燥和焙烧使炉的长度或多或少地加倍。因此，当空间是一个问题时，可以使用单一炉，其中涂布的基材首先在炉中干燥，然后将该炉加热到焙烧温度，然后焙烧该基材。可选地，可以在箱式烘箱中进行干燥，然后在炉中焙烧。
[0086]在焙烧处理期间可以使用任何合适的焙烧气氛。例如，许多油墨组合物可以在正常大气条件下焙烧，而一些油墨成分，例如铜油墨，可以在更加惰性的气氛下，例如在氮气或氩气气氛下，更好地焙烧。
[0087]焙烧完成之后，可以进行任何理想的或必要的后处理步骤。例如，可能需要后焙烧清洗以去除任何焙烧碎屑，例如来自牺牲材料或油墨组合物的碎屑。也可以使用其它步骤，例如抛光等。在太阳能电池生产的情况下，同样常用的实践是测试焙烧之后的电池和根据它们将光能转化成为电能的效率分类这些电池。
[0088]公开内容的牺牲进料和官能化材料组合物可以用于其中需要高长宽比导电金属线的各种应用中。例如，特殊的应用包括在形成用于太阳能电池制造的导线中的应用，在形成等离子体显示器中的隔层肋(像素分隔器)中的应用，形成厚膜加热器的部件中的应用，在形成燃料电池应用中的部件中的应用等。公开内容的牺牲进料和官能化材料组合物可以用于形成高长宽比导线，以及这些和其它应用的高传导率导线。
[0089]公开内容的组合物和方法的特别有利的应用因此为太阳能电池生产。
[0090]图1举例说明光电电池300，例如太阳能电池的示例性部分，具有使用共挤出实施方案的油墨组合物和牺牲材料产生的高长宽比金属网格线125。光电电池300包括半导体基材301，具有p-型区域306和n-型区域308。基材301的区域306和308之一或两者由半导体材料形成，所述半导体材料为例如砷化铝、砷化铝镓、氮化硼、硫化镉、硒化镉、硒化铜铟镓、金刚石、砷化镓、氮化镓、锗、磷化铟、硅、碳化硅、氮化硅、硅锗、绝缘体上的硅、硫化锌、硒化锌等。下部触点310在基材301的下表面302(即p-型区域306的下端)上形成。金属网格线125和一个或多个汇流条320在基材301的上表面304(即n-型区域308的下端)上形成。可以使用与可用于形成金属网格线的在此所述的油墨组合物相同或不同的金属糊，例如银基糊或铝基糊形成触点310和汇流条320。
[0091]光电电池300可以与其它光电电池(未示出)，例如经由扁导线或金属带，以串联和/或并联的形式相互连接，并组装成模块或面板和如所示连接至载荷340。可以将一片透明材料(未示出)，例如玻璃(玻璃板或旋涂玻璃)、钢化玻璃、塑料等层压在网格线125之上，和/或可以在触点310之上形成聚合物包膜(未示出)。上表面304可以包括织构化表面和/或涂有抗反射材料(例如氮化硅、二氧化钛等)，以便提高电池中吸收的光线量。
[0092]操作过程中，当光子350(由宽箭头表示)通过上表面304被引导进基材301中时，它们的能量激发其中的电子-空穴对，其随后发生自由移动。特别地，光子的吸收通过p-n结309产生电流(由迁移+和-电荷描绘)。当n-型区域308中的激发电子穿过网格线125、汇流条320和电极到达外部载荷340，并经过下部电极和触点310返回至p-型区域306时，产生电流。
[0093]举例来说，具有表1中说明的估计参数的共挤出头可用于分配材料，以在结晶硅太阳能电池上制造网格线125。
表1.产生网格线的示例性头参数
喷嘴高度                             0.01cm
喷嘴宽度                             0.025cm
导线间距                             0.175cm
印刷速度                             11.5cm/秒
糊稠度                               100,000厘泊
幂律指数                             0.65
喷嘴角度                             60度
金属导线宽度                         0.005cm
金属导线横截面                       5000微米
金属导线长宽比                       2:1
金属油墨流                           0.00058cc/秒/喷嘴
线宽压缩                             5:1
印刷头压降                           210.3PSI
[0094]利用这种设计，将会聚通道图案化形成一片厚度为大约0.01cm的材料，其确定喷嘴的高度，并由此接近挤出的导线的高度或厚度。头/喷嘴的排出孔以0.175cm的间距重复。在大约210PSI的头/喷嘴压力下，油墨组合物(糊)和牺牲材料以11cm/秒的速率排出。银的中心条纹为大约50微米宽，以及2:1的长宽比。对于一些剪切稀化材料，作为剪切速率
Figure A200810174973D00251
的函数的糊粘度μeff可以由稠度K和幂律指数n，根据Ostwald-deWaele幂定律描述。
μ eff = K ( ∂ u ∂ y ) n - 1
[0095]得益于产生高长宽比导线和构造的快速和经济的方法，本公开内容的材料和方法的另一个示例性应用为制造等离子显示板。例如，图2显示一种等离子显示板，其中高长宽比隔层肋在显示器内限定子像素。隔层肋为电绝缘结构，和优选为高长宽比结构，因为这一点改善显示器的每英寸点数分辨率和填充系数。
[0096]在实施方案中，本公开内容提供优于现有技术的好处和优点。例如，油墨组合物的共挤出，而不是丝网印刷技术，提供更小的构造尺寸和更高的长宽比，可以改善太阳能电池中的能量生产的效率。因此，尽管太阳能电池的常规商业设计提供约15％的效率(理论最高效率为29％)，由本公开内容实现的实施方案可以将效率提高至约16％。虽然效率中1％的变化可能表面上并不明显，但是1％的变化实际上相当于超过常规设计的效率中6.7％的升高，其转化为显著的能量产生节约。
[0097]本公开内容的另一个优点是可以实现显著的成本和材料节约。例如，因为可以形成更小的导电结构，需要更少的导电金属和其它材料。另外，与常规的丝网印刷技术相比，可以以更快的速率，更少的维护和停工时间进行共挤出方法。
[0098]可以由共挤出技术施加的本公开内容的油墨组合物和牺牲材料同样允许对高长宽比结构精确形成图案。虽然该材料和方法通常可以用于其中已经使用丝网印刷的任何应用，但是相比通常可能使用丝网印刷，本公开内容的材料和方法允许总体尺寸更小(特别是宽度更小)的较高长宽比结构。
[0099]此外，就加工时间而言，共挤出提供优于丝网印刷的重要优点。例如，因为共挤出打印机具有更长的免维护周期，特别是其中选择材料以避免阻塞挤出机口模，加工设备可以连续地运转更长的时段，而无须替换或维修丝网。此外，共挤出的加工时间通常比丝网印刷方法更快，允许工艺生产率显著提高。
实施例
实施例1：制备牺牲材料
[0100]使用以下组分形成牺牲进料：
 
组分 重量％
Texanol1 65
邻苯二甲酸二丁酯 22
乙基纤维素std452 12
Thixatrol ST 1
1Texanol为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇1-单异丁酸酯
2乙基纤维素std45为具有48.0至49.5％的羟乙基含量的标准乙基纤维素聚合物，其中聚合物在80％甲苯/20％乙醇溶剂共混物中的5％溶液将具有约45厘泊(毫帕-秒)的粘度。
[0101]通过在高温下共混树脂和溶剂以及增塑剂，并剪切以充分分散树脂形成进料。螺旋桨搅拌器或离心混合器可以用于进行共混。当溶液处于规定温度范围中时，一旦树脂溶解，添加蓖麻蜡凝胶剂(Thixatrol ST)，并伴随高剪切(例如高速螺旋桨)共混。接下来，冷却溶液同时搅拌。
对比例1：制备牺牲材料
[0102]使用以下组分形成牺牲进料：
 
组分 重量％
Texanol 68
炭黑 22.7
乙基纤维素std 45 7.7
Thixatrol ST 1.5
[0103]通过在高温下共混树脂和溶剂以及填料，并剪切以充分分散树脂形成进料。螺旋桨搅拌器或离心混合器可以用于进行共混。当溶液处于规定温度范围中时，一旦树脂溶解，添加蓖麻蜡凝胶剂(ThixatrolST)，并伴随高剪切(例如高速螺旋桨)共混。接下来，冷却溶液同时搅拌。
对比例2：制备牺牲材料
[0104]使用以下组分形成牺牲进料：
 
组分 重量％
Texanol 42.1
Microthene FN 519(低密度聚乙烯球) 52.1
乙基纤维素std 45 4.8
Thixatrol ST 1.0
[0105]通过在高温下共混树脂和溶剂以及填料，并剪切以充分分散树脂形成进料。螺旋桨搅拌器或离心混合器可以用于进行共混。当溶液处于规定温度范围中时，一旦树脂溶解，添加蓖麻蜡凝胶剂(ThixatrolST)，并伴随高剪切(例如高速螺旋桨)共混。接下来，冷却溶液同时搅拌。
实施例2：制备油墨材料
[0106]使用以下组分制备导电油墨成分：
 
组分 重量％
银片 77
玻璃熔结料 4.0
Texanol 16.7
乙基纤维素std 45 1.9
Thixatrol ST 0.4
[0107]通过使用常规共混装置，例如螺旋桨搅拌器或三辊碾压机共混银颗粒和其它油墨组分形成油墨。
实施例3：共挤出油墨和牺牲材料
[0108]作为合适的银色油墨，选择具有与牺牲进料紧密匹配的流变性质，特别是剪切粘度对剪切速率的银油墨组合物，用于与上述牺牲进料共挤出。为了比较油墨和牺牲进料材料的剪切粘度性能，材料的剪切粘度(以Pa-s计)对剪切速率(以1/秒计)的曲线在图3中示出。
[0109]实施例1的牺牲材料用于共挤出，因为其流变性质与银油墨的流变性质紧密匹配。通过将每种材料放入单独的分配装置，例如正排量泵或充气注射泵，将油墨和牺牲进料共挤出在太阳能电池基材上。泵进而连接到共挤出印刷头的进口。通过其各自的泵向牺牲进料和油墨施加压力，使流体流进印刷头。在印刷头之内，通过将牺牲进料和油墨分配至其各列通道的单独的气室，将流体分配至各列单独的通道。从通道，流体进入一列喷嘴，其中牺牲进料和油墨的层流汇合成共同的层流，其从印刷头的出口喷嘴孔板中共挤出。基材以受控速率和基材与印刷头之间的受控间距相对于印刷头移动。这一点导致流体珠粒沉积在包括长宽比大于0.3的油墨带，并包围牺牲材料部分的基材上。
[0110]共挤出的牺牲进料和银油墨的焙烧完全烧尽牺牲进料并烧结导电油墨，在太阳能电池基材上留下导电银迹线或导线。
对比例3-4：共挤出油墨和填充的牺牲材料
[0111]重复实施例4的步骤，除了使用对比例1和2的填充的牺牲进料代替实施例1的牺牲进料。各自共挤出的牺牲进料和银油墨带的焙烧导致不完全烧尽牺牲进料，紧挨着烧结的导电油墨留下牺牲进料残余物。牺牲进料残余物覆盖太阳能电池基材的一部分，引起太阳能电池效率降低。
[0112]因此，在此公开以下实施方案。
[0113]方案1.用于挤出带的牺牲进料，带包括牺牲挤出物和高长宽比官能化材料，所述牺牲进料包括：
有机聚合物，
溶剂，和
一种或多种任选的添加剂，
其中牺牲进料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲进料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
[0114]方案2.方案1的牺牲进料，其中在大于约100秒-1的剪切速率下，牺牲进料的粘度≤官能化材料的粘度的约五倍。
[0115]方案3.方案1的牺牲进料，其中牺牲进料具有与官能化材料的流变性质基本相同的一种或多种流变性质。
[0116]方案4.方案3的牺牲进料，其中一种或多种流变性质选自剪切和拉伸粘度、损耗和储能模量、第一和第二法向应力系数、弹性流动松弛时间、流动稠度指数、流动特性指数、屈服应力和表面张力。
[0117]方案5.方案1的牺牲进料，其中牺牲进料具有比官能化材料的相同流变性质低的一种或多种流变性质。
[0118]方案6.方案1的牺牲进料，其中官能化材料选自导电材料、包括半导体掺杂剂的材料、光致抗蚀剂材料和陶瓷材料。
[0119]方案7.方案1的牺牲进料，其中牺牲进料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比为约0.4至约10。
[0120]方案8.方案1的牺牲进料，其中牺牲材料基本由溶剂、有机聚合物和一种或多种任选的添加剂组成，所述添加剂选自触变剂、凝胶剂、增塑剂、助溶剂、润湿剂和粘度调节剂或增效助剂。
[0121]方案9.方案1的牺牲进料，其中溶剂具有约130至约350℃的沸点。
[0122]方案10.方案1的牺牲进料，其中溶剂选自煤油、矿油精、萜品醇、邻苯二甲酸的酯、二甘醇一丁醚、二甘醇一丁醚乙酸酯、己二醇、脂肪族双酯、高沸点醇和醇酯及其混合物。
[0123]方案11.方案1的牺牲进料，其中有机聚合物选自乙基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯、和乙二醇单乙酸酯的单丁基醚及其混合物。
[0124]方案12.方案1的牺牲进料，其中牺牲进料进一步包括触变剂。
[0125]方案13.方案12的牺牲进料，其中触变剂选自氢化蓖麻油及其衍生物、非氢化蓖麻油及其衍生物，和乙基纤维素。
[0126]方案14.方案1的牺牲进料，其中牺牲进料包括约25至约99％溶剂、约0至约40％增塑剂或助溶剂、约1至约30％有机聚合物，和约0至约10％其它添加剂。
[0127]方案15.方案1的牺牲进料，其中牺牲进料为具有约2体积％或更少的不连续固相或胶状的颗粒的未填充材料。
[0128]方案16.方案1的牺牲进料，其中带可挤出在基材上，并且在去除牺牲进料之前，牺牲进料使官能化材料保持在原位，长宽比大于约0.3。
[0129]方案17.方案1的牺牲进料，其中牺牲进料可通过保持官能化材料官能性的方法从所述带去除。
[0130]方案18.方案17的牺牲进料，其中牺牲进料可通过选自热解、燃烧、溶解、分散和洗涤的方法从所述带去除。
[0131]方案19.材料组，包括：
包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂的牺牲进料，和
与牺牲进料形成带的官能化材料，牺牲进料和官能化材料基本没有混合，
其中牺牲进料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲进料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
[0132]方案20.方案19的材料组，其中官能化材料为导电油墨或导电油墨前体组合物，包括金属颗粒、电子玻璃、有机组分和一种或多种任选的添加剂。
[0133]方案21.方案20的材料组，其中金属颗粒为选自Al、Pd、Ag、Pt、Au、Cu、Ni的金属、包括上述金属的一种或多种的合金及其氧化物前体的颗粒。
[0134]方案22.方案20的材料组，其中金属颗粒为选自铝和银的金属的颗粒。
[0135]方案23.方案20的材料组，其中金属颗粒为球状颗粒、土豆形颗粒、片状或裂片的形式。
[0136]方案24.方案20的材料组，其中金属颗粒具有约0.05至约20微米的平均主要尺寸。
[0137]方案25.方案20的材料组，其中金属颗粒包括片状形式的颗粒。
[0138]方案26.方案25的材料组，其中金属颗粒片具有约0.05至约20微米的平均主要尺寸。
[0139]方案27.方案20的材料组，其中金属颗粒包括金属片，和约5％至约40wt％具有约50nm至约200nm平均粒度的金属球状颗粒。
[0140]方案28.方案27的材料组，其中金属颗粒进一步包括具有约1至约15微米的平均粒度的金属球状颗粒。
[0141]方案29.方案20的材料组，其中超过约50％的金属颗粒具有大于约1微米的主要尺寸。
[0142]方案30.方案20的材料组，进一步包括有机金属化合物或金属树脂酸盐。
[0143]方案31.方案20的材料组，其中有机组分包括溶剂、有机聚合物和一种或多种任选的添加剂。
[0144]方案32.方案31的材料组，其中一种或多种任选的添加剂选自触变剂、凝胶剂、增塑剂、助溶剂、润湿剂和粘度调节剂或增效助剂。
[0145]方案33.方案31的材料组，其中溶剂具有约130至约350℃的沸点。
[0146]方案34.方案31的材料组，其中溶剂选自脂肪族二酯、煤油、矿油精、萜品醇、邻苯二甲酸的酯、二甘醇一丁醚、二甘醇一丁醚乙酸酯、己二醇、高沸点醇和醇酯及其混合物。
[0147]方案35.方案31的材料组，其中有机聚合物选自乙基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯、和乙二醇单乙酸酯的单丁基醚及其混合物。
[0148]方案36.方案31的材料组，进一步包括触变剂。
[0149]方案37.方案36的材料组，其中触变剂选自氢化蓖麻油及其衍生物、非氢化蓖麻油及其衍生物，和乙基纤维素。
[0150]方案38.方案20的材料组，其中有机组分包括约25至约99％溶剂、约0至约40％增塑剂或助溶剂、约1至约30％有机聚合物，和约0至约10％其它添加剂。
[0151]方案39.方案20的材料组，其中电子玻璃选自PbO/ZnO玻璃、SiO2玻璃、TiO2玻璃、B2O3玻璃、ZrO2玻璃、SiO2/Bi2O3/PbO、B2O3/SiO2/Bi2O3、Bi2O3/SiO2/ZnO、Bi2O3/SiO2/PbO及其混合物。
[0152]方案40.方案20的材料组，其中电子玻璃为无铅玻璃。
[0153]方案41.方案20的材料组，包括约50至约90％金属微粒、约1至约10％电子玻璃，和约5至约40％有机组分。
[0154]方案42.方案20的材料组，官能化材料进一步包括烧结抑制剂。
[0155]方案43.方案42的材料组，其中烧结抑制剂为可溶于有机组分的单独颗粒状有机金属化合物，或者为金属颗粒上的涂层。
[0156]方案44.方案42的材料组，其中烧结抑制剂选自铑氧化物、钌氧化物，以及在焙烧条件下转变为金属氧化物的铑基和钌基化合物。
[0157]方案45.方案42的材料组，其中烧结抑制剂选自Ru金属、RuO2、Ru基烧绿石化合物、Ru谐振体、Rh金属、RhO2、Rh2O3、Rh谐振体及其混合物。
[0158]方案46.方案19的材料组，其中牺牲进料具有与官能化材料基本相同的组成，除了牺牲进料基本不含导电金属颗粒和电子玻璃。
[0159]方案47.方案19的材料组，其中当在约20℃以低、中和高剪切速率在布鲁克菲尔德粘度计上测量时，牺牲进料具有约0.1至约300Pa.s的粘度。
[0160]方案48.方案19的材料组，其中在官能化材料的烧结过程中，牺牲材料在约600至约800℃下在小于一分钟的时间段内烧尽。
[0161]方案49.方案48的材料组，其中在烧结过程中，牺牲进料完全烧尽。
[0162]方案50.方案19的材料组，其中未焙烧状态下的带中的官能化材料具有约10至约100微米的宽度和约25至约200微米的厚度。
[0163]方案51.方案19的材料组，其中未焙烧状态下的带中的官能化材料具有约10至约75微米的宽度和约25至约100微米的厚度。
[0164]方案52.材料的挤出带，包括：
长宽比为0.3或更大的官能化材料，和
官能化材料的至少一侧上的未填充牺牲材料，该牺牲材料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，
其中牺牲材料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲材料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
[0165]方案53.方案52的挤出带，其中官能化材料为导电油墨，包括金属颗粒、电子玻璃、有机组分和一种或多种任选的添加剂。
[0166]方案54.方案53的挤出带，其中有机组分包括溶剂、有机聚合物和一种或多种任选的添加剂。
[0167]方案55.方案52的挤出带，其中牺牲材料仅挤出在官能化材料的一侧。
[0168]方案56.方案52的挤出带，其中牺牲材料挤出在官能化材料的两个相对侧。
[0169]方案57.方案52的挤出带，其中牺牲材料与官能化材料共挤出。
[0170]方案58.方案52的挤出带，其中牺牲材料满足以下性能的一种或两者：
1)基本不包括任何填料材料；和
2)其在焙烧或烧结官能化材料过程中烧尽，使得牺牲材料基本从基材上去除。
[0171]方案59.方案52的挤出带，其中牺牲材料具有与官能化材料基本相同的组成，除了从牺牲材料排除导电金属颗粒和电子玻璃。
[0172]方案60.方案52的挤出带，其中牺牲材料包括有机组分，所述有机组分包括溶剂、有机聚合物和一种或多种任选的添加剂。
[0173]方案61.方案60的挤出带，其中牺牲材料基本由有机组分组成。
[0174]方案62.方案52的挤出带，其中牺牲材料不包括在官能化材料烧结过程中在约600至约800℃在小于一分钟的时间段内不能烧光的填料材料。
[0175]方案63.方案52的挤出带，其中未焙烧状态下的官能化材料具有约10至约100微米的宽度和约25至约200微米的厚度。
[0176]方案64.方案52的挤出带，其中未焙烧状态下的官能化材料具有约10至约75微米的宽度和约25至约100微米的厚度。
[0177]方案65.方案52的挤出带，其中未焙烧状态下的官能化材料具有约0.4至约10的长宽比。
[0178]方案66.一种组合，包括：
基材，和
所述基材上的材料的挤出带，所述挤出带包括：
长宽比为0.3或更大的官能化材料，和
官能化材料的至少一侧上的未填充牺牲材料，该牺牲材料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，
其中牺牲材料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲材料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
[0179]方案67.方案66的组合，其中基材为硅基材。
[0180]方案68.方案66的组合，其中该组合用于形成太阳能电池、燃料电池或等离子显示板。
[0181]方案69.方案66的组合，其中挤出带为共挤出带。
[0182]方案70.在基材上形成导线的方法，包括：
挤出长宽比为0.3或更大的官能化材料的带和在官能化材料的至少一侧挤出牺牲材料，
其中牺牲材料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，
牺牲材料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲材料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
[0183]方案71.方案70的方法，进一步包括烧结官能化材料。
[0184]方案72.方案71的方法，其中烧结使牺牲材料烧尽。
[0185]方案73.方案71的方法，其中烧结在约600至约800℃进行小于一分钟的时间段。
[0186]方案74.方案71的方法，其中烧结在正常大气条件下或惰性气氛下进行。
[0187]方案75.方案70的方法，其中牺牲材料仅挤出在官能化材料的一侧。
[0188]方案76.方案70的方法，其中牺牲材料挤出在官能化材料的两个相对侧。
[0189]方案77.方案70的方法，其中官能化材料包括金属颗粒、电子玻璃、有机组分和一种或多种任选的添加剂。
[0190]方案78.方案77的方法，其中牺牲材料具有与官能化材料基本相同的组成，除了从牺牲材料排除导电金属颗粒和电子玻璃。
[0191]方案79.方案70的方法，其中牺牲材料包括有机组分，所述有机组分包括溶剂、有机聚合物和一种或多种任选的添加剂。
[0192]方案80.方案70的方法，其中牺牲材料不包括在导电油墨的烧结过程中在约600至约800℃在小于一分钟的时间段内不能烧光的填料材料。
[0193]方案81.方案70的方法，其中牺牲材料在导电油墨的烧结过程中在约600至约800℃在小于一分钟的时间段内烧尽。
[0194]方案82.方案81的方法，其中牺牲材料在烧结过程中完全烧尽。
[0195]方案83.方案70的方法，其中处于未焙烧状态的油墨组合物具有约10至约100微米的宽度和约25至约200微米的厚度。
[0196]方案84.方案70的方法，其中处于未焙烧状态的油墨组合物具有约10至约75微米的宽度和约25至约100微米的厚度。
[0197]方案85.方案70的方法，其中未焙烧状态下的油墨组合物具有约0.4至约10的长宽比。
[0198]方案86.太阳能电池结构，包括：
基材；和
基材上形成的至少一个网格线，
其中至少一个网格线具有至少约0.3的长宽比并通过下述方法形成，所述方法包括在基材上挤出长宽比为0.3或更大的官能化材料带，和在官能化材料的至少一侧挤出牺牲材料，
其中牺牲材料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，
其中牺牲材料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲材料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
[0199]方案87.方案86的太阳能电池结构，其中网格线仅在基材的一侧上形成。
[0200]方案88.方案86的太阳能电池结构，其中网格线在基材的两个相对侧上形成。
[0201]方案89.方案86的太阳能电池结构，其中网格线具有约10至约100微米的宽度和约25至约200微米的厚度。
[0202]方案90.方案86的太阳能电池结构，其中网格线具有约10至约75微米的宽度和约25至约100微米的厚度。
[0203]方案91.方案86的太阳能电池结构，其中网格线具有约0.3至约15的长宽比。
[0204]方案92.方案86的太阳能电池结构，其中网格线具有约0.4至约10的长宽比。
[0205]方案93.方案86的太阳能电池结构，其中基材为具有p-型区域和n-型区域的半导体基材。
[0206]方案94.方案86的太阳能电池结构，其中基材由选自砷化铝、砷化铝镓、氮化硼、硫化镉、硒化镉、硒化铜铟镓、金刚石、砷化镓、氮化镓、锗、磷化铟、硅、碳化硅、氮化硅、硅锗、绝缘体上的硅、硫化锌和硒化锌的半导体材料形成。
[0207]方案95.方案86的太阳能电池结构，其中基材具有上表面和下表面，至少一个网格线在上表面上形成，金属触点在下表面上形成。
[0208]方案96.方案95的太阳能电池结构，进一步包括在上表面上形成的汇流条。
[0209]方案97.方案95的太阳能电池结构，其中上表面进一步包括织构化表面或其上涂布的抗反射材料。
[0210]方案98.方案86的太阳能电池结构，该方法进一步包括烧结导电油墨。
[0211]方案99.方案98的太阳能电池结构，其中烧结使牺牲材料烧尽。
[0212]方案100.方案98的太阳能电池结构，其中烧结在约600至约800℃进行小于一分钟的时间段。
[0213]方案101.方案86的太阳能电池结构，进一步包括网格线之上的透明材料。
[0214]方案102.方案101的太阳能电池结构，其中透明材料选自玻璃板、塑料板、塑料包膜和旋涂玻璃。

Claims (6)

1.用于挤出带的牺牲进料，带包括牺牲挤出物和高长宽比官能化材料，所述牺牲进料包括：
有机聚合物，
溶剂，和
一种或多种任选的添加剂，
其中牺牲进料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲进料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
2.材料组，包括：
包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂的牺牲进料，和
与牺牲进料形成带的官能化材料，牺牲进料和官能化材料基本没有混合，
其中牺牲进料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲进料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
3.材料的挤出带，包括：
长宽比为0.3或更大的官能化材料，和
官能化材料的至少一侧上的未填充牺牲材料，该牺牲材料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，
其中牺牲材料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲材料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
4.一种组合，包括：
基材，和
所述基材上的材料的挤出带，所述挤出带包括：
长宽比为0.3或更大的官能化材料，和
官能化材料的至少一侧上的未填充牺牲材料，该牺牲材料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，
其中牺牲材料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲材料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
5.在基材上形成导线的方法，包括：
挤出长宽比为0.3或更大的官能化材料的带和在官能化材料的至少一侧挤出牺牲材料，
其中牺牲材料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，
牺牲材料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲材料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
6.太阳能电池结构，包括：
基材；和
基材上形成的至少一个网格线，
其中至少一个网格线具有至少约0.3的长宽比并通过下述方法形成，所述方法包括在基材上挤出长宽比为0.3或更大的官能化材料带，和在官能化材料的至少一侧挤出牺牲材料，
其中牺牲材料包括有机聚合物、溶剂和一种或多种任选的添加剂，
其中牺牲材料在低于约10秒-1的剪切速率下具有大于约100Pa的屈服强度或大于约104cP的粘度，使带能够保持结构完整性，和
牺牲材料可以从带去除，在原位留下官能化材料，长宽比大于约0.3。
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