CN101842447A - 导电性纳米颗粒墨和糊状物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置的制造方法，该装置包括位于基于硅的半导体材料上的墨或糊状物，其中该墨或糊状物包括无机导电性及添加性纳米颗粒的混合物，且其中该半导体材料是硅。一实例是银与钯纳米颗粒的混合物。

Description

导电性纳米颗粒墨和糊状物及其应用
本申请要求2007年10月9日申请的美国临时专利申请第60/978,655号的优先权。
背景技术
在多种工业中的各种应用需要新型且更好的纳米结构材料，所述工业包括但不限于生物技术、诊断学、能源以及电子学。例如，电子制造商不断地争取减少成本并增加该电子装置及组件的功能性。一种降低成本的新兴策略是使用基于溶液的墨将电子设备直接印刷至低成本的塑料薄膜上。所谓的印刷电子学是指以高生产量及低成本卷盘到卷盘(reel-to-reel，R2R)方式使用已经在印刷工业中使用的方法制造功能性电子装置的技术，方法诸如喷墨印刷、凹版印刷、丝网印刷、胶版印刷、平版印刷等。印刷电子学的一实例是使用金属纳米颗粒的图案的喷墨印刷形成导体，来建构电路。此方法在例如“在有机电子学及显示器制造中的印刷技术的应用(Applications of PrintingTechnology in Organic Electronics and Display Fabrication)”中论述，作者Subramanian，发表在Half Moon Bay Maskless Lithography Workshop，DARPA/SRC，HalfMoon Bay，2000年11月9-10中。
纳米颗粒的材料在性质上与其较大尺寸的对应物(counterparts)不同。例如，纳米颗粒的最具特征的特点之一是基于尺寸的表面熔点降低。(Ph.Buffat等人：“尺寸对黄金粒子的熔融温度的影响(Size effect on on the metlingtemperature of gold particles)”Physical Review A，卷13，第6号，1976年六月，2287-2297页；A，N.Goldstein等人：“半导体纳米晶体中的熔融(Meltingin Semiconductor Nanocrystals)”Nature，卷256，2002年6月5日，1425-1427页；以及K.K.Nanda等人：“低尺寸系统的基于尺寸的熔融的液滴模型(Liquid-drop model for the size-dependent melting of low-dimentional systems)”Physical Review，A 66(2002)，第013208-1至013208-8页)。此性质使金属纳米颗粒能够熔融或烧结成在相对低温下具有良好导电性的多晶薄膜。
导电性金属纳米颗粒墨(ink)及糊状物是印制电子学装置的最重要的成分材料之一。其中，银纳米颗粒墨及糊状物成为在电子学应用中使用最广泛的。然而，这些颗粒墨及糊状物在应用于由硅(硅是目前约98％的市售光伏装置的主要组分)制造的电子装置中产生了一个问题。在这些装置中，90％是制造于晶体硅晶片(或者单晶硅(sc-Si)或者多晶硅(mc-Si)晶片)上，8％是制造于非晶硅上。良好的欧姆接触(即低电阻接触)在某些情况下仅能在温度约800℃下，将位于基于硅的半导体材料上的银热退火获得(参见实例Kontermann等人：“对具有银厚膜接触的硅太阳能电池的不同退火步骤的影响的研究(Investigations on the influence of different annealing steps onsilicon solar cells with silver thick film contacts)”22nd“欧洲光伏太阳能会议及展览会，3；2007年9月，意大利米兰)。本领域技术人员熟知低电阻、稳定的接触对集成电路(ICs)的性能及可靠性是重要的，且在某些情况中是至关重要的，其制造及表征是在电路制造的主要工作(major efforts)。然而，在高温下的热处理可严重损坏基于硅的装置的性能，诸如：CMOS电路、非晶硅TFTs、纳米晶体硅装置、在n型晶片上的光伏电池、非晶硅薄膜光伏装置，以及任何在塑料基板上的印刷电子装置，即使不是完全摧毁。
在多数工业晶体硅PV生产方法中，前电极是通过如下工序制造的：在晶片的表面上将银糊状物丝网印刷，接着进行热步骤，所述热步骤包括加热至高于约800℃。结果，95％市售PV电池是由sc-Si或者p型mc-Si晶片制造，因为由n型mc-Si以及非晶硅制造的PV电池无法耐受该高温处理。高温可毁坏在PV电池中的p-n接合，因此使PV装置丧失功能性。新兴的证据显示n型Czchralski mc-Si作为PV装置的材料在电子学上优于p型材料。
因而存在需要制造允许退火处理在较低温度下发生的基于硅的装置，所述温度优选低于约500℃，且更优选低于约300℃。
发明内容
本发明提供制品、组合物、制造方法以及使用方法。
在一具体实施例中，一种制造装置的方法，该装置包括配置在基于硅的半导体材料上的墨或糊状物，其中该墨或糊状物包括无机导电性及添加性纳米颗粒的混合物，且其中该半导体材料是硅。
另一具体实施例提供一种装置，其包括：
配置在半导体材料上的墨或糊状物；其中该墨或糊状物包括第一导电性纳米颗粒，且进一步包括不同于第一纳米颗粒的第二添加性纳米颗粒(secondadditive nanoparticles)。
另一具体实施例提供一种装置，其包括：配置在半导体材料上的至少两种墨或糊状物；其中第一墨或糊状物包括第一导电性纳米颗粒，且第二墨或糊状物包括不同于第一纳米颗粒的第二纳米颗粒；且其中第二纳米颗粒配置在半导体材料和第一导电性纳米颗粒之间。
在另一具体实施例中，提供一种方法，其包括：(a)提供包括至少一纳米颗粒前体和至少一用于该纳米颗粒前体的第一溶剂的第一混合物，其中该纳米颗粒前体包括包含阳离子的盐，该阳离子包括金属；(b)提供包含至少一用于纳米颗粒前体的反应性部分和至少一用于该反应性部分的第二溶剂的第二混合物，其中该第二溶剂在其与第一溶剂混合时相分离；(c)在表面稳定剂的存在下组合该第一和第二混合物，其中在组合第一和第二混合物时相分离且形成纳米颗粒；(d)将纳米颗粒配制成墨或糊状物；(e)在硅基材上使用墨或糊状物形成薄膜。
可使用其它方法制造纳米颗粒。
至少具有一个优点：在纳米颗粒和硅之间不需要中间粘结层。在一个或多个具体实施例中的另一优点是较低温加工。在一个或多个具体实施例中的另一优点是在挑选纳米颗粒组成及尺寸中的通用性(versatility)。
具体实施方式
2006年4月12日申请的美国临时申请第60/791,325号和2007年4月12日申请的美国非临时申请第11/734,692号以引用方式全文并入本文。
此外，以引用的方式，将2007年10月9日申请的美国临时申请第60/978,655号全文并入本文。
印刷电子学的进一步技术在例如由D.Gamota等人(Kulwer，2004)所编的印刷有机及分子电子学(Printed Organic and Molecular Electronics)中有描述。
半导体材料和基材(substrates)包括本领域一般已知的硅材料和基材。
本发明在一具体实施例中包括位于基于硅的半导体材料上的导电性墨或糊状物。墨或糊状物包括由基于多相溶液的方法合成的离散无机纳米颗粒的混合物。此方法使得可制造纳米范围内的尺寸，且以低熔融温度制造离散颗粒；此方法的详细说明在11/734,692中有记载。可使用其它制造颗粒和纳米颗粒的方法。该墨及糊状物混合物包括至少一高度导电性纳米颗粒材料，诸如银、金、铜和铝，以及至少一种添加性纳米颗粒材料，诸如钯、镍、钛和铝，其可有助于降低墨或糊状物与硅半导体材料之间的电接触电阻(electrical contact resistance)。此等导电性和添加性颗粒的尺寸范围通常在1至1000nm之间，优选在1至100nm之间，更优选在1至20nm之间。
本发明中的半导体材料可以是硅。硅的类型可以但不限于，单晶硅、多晶硅、纳米晶体硅以及非晶硅。
包含纳米颗粒的墨和糊状物制剂(formulations)是本领域公知的。本领域技术人员能够调节纳米颗粒的浓度。举例来说，纳米颗粒的重量百分比诸如是例如10-50wt％或20-30wt％。可含有含量低于第一类纳米颗粒含量的不同的第二类纳米颗粒，其以添加剂形式存在，例如，其含量为10wt％或更小、或0.1wt％或更小、或0.01wt％或更小。
在本发明的主要具体实施例中，导电性墨或糊状物可由喷墨印刷、凹版印刷、胶版印刷及丝网印刷处理。此外，本发明的导电性墨或糊状物可在低于约500℃且更优选低于约300℃的温度下处理。退火方法一般为本领域已知的，且制品和装置的特征在于其可以是前退火状态下或后退火状态下。
全世界生产的所有太阳能电池超过95％是由半导体材料硅(Si)组成的。作为在地壳中的第二丰富元素，硅具有可获得足够量的优点，此外，处理材料不增加对环境造成的负担。为生产太阳能电池，半导体被污染或“掺杂”。“掺杂”是指故意导入化学元素，藉此使从半导体材料获得多余的正电荷载流子(p-传导半导体层)或者负电荷载流子(n-传导半导体层)。若组合两种经不同污染的半导体层，在层的边界产生所谓的p-n结。在太阳能电池的n型和p型两侧面皆制造欧姆金属(ohmic metal)-半导体接触以及连接至外部载荷的电极。
太阳能电池效率自基于非晶硅的太阳能电池的6％至多重接合研究实验室电池的40.7％以及组装成混合包(hybrid package)的多重晶粒(multiple dies)的42.8％。市售的多晶Si太阳能电池的太阳能电池能量转换效率在14-19％之间。在存在许多可影响太阳能电池的效率的因素中，欧姆金属-半导体接触是一个重要因素。通常，使用银或铝制造金属触点，因此，电流可自太阳能处产生动力。可使用丝网印刷依特定图型将此等传导金属的层添加至晶片的表面上。丝网印刷可籍由首先使网版在施加金属的位置具有开放区域来行使功能。含有传导金属、有机溶剂和有机粘结剂的混合物的糊状物或墨可放在网版的一端，晶片在其下方。可使用涂刷器以促进将传导性混合物自网版的一端运输至另一端。随着涂刷器推挤混合物，该混合物可落入网版的裂口中，从而施加至晶片。随后，可加热晶片以蒸发有机物，从而在晶片上留下金属触点。此处理可施加至晶片的背面和/或前面。可使用银作为n-型材料及铝作为p-型材料。
本领域公知银可以是优异的导电体，且其可为半导体装置制造优异的触点。因此，在一具体实施例中，用于太阳能电池的前触点和/或后触点可有利地至少部分以银形成，因此，尤其在前触点的情况下，银的主体可以栅格形式延伸跨经电池正面。电池可以是任何类型，诸如p-i-n型或p-n型。电池也可以是光伏电池。此栅格可收集已经由电池在其前表面暴露至光下时形成的电子。此等电子可接着迁移至银金属触点处，且由跨经电池前表面的银栅格传导至bussbars或由其它合适的将电子引导远离电池的方法传导。太阳能电池的后触点可提供补充功能的作用，且其不需以任何特殊方式延伸跨经不暴露至光下的电池的背面表面。后触点通常可用以关闭至少部分受在电池前表面的光冲击所产生的电路。
银已经成为太阳能电池及其它半导体装置的优选的形成触点的材料。然而，银与硅之间的良好的金属至半导体的欧姆接触在大多数情况下仅能以至少约800℃的温度，将在基于硅的半导体材料上的银热退火获得(参见实例Kontermann等人：“对具有银厚膜接触的硅太阳能电池的不同退火步骤的影响的研究(Investigations on the influence of different annealing steps on siliconsolar cells with silver thick film contacts)”22nd“欧洲光伏太阳能会议及展览会，3；2007年9月，意大利米兰)。
Lindmayer的美国专利4,082,568揭示在银金属触点与硅半导体之间具有钛及钯层的方法，其通过真空汽相沉积改良金属与半导体之间的接触而无处理太阳能电池的高温步骤(超过500℃)。本文的一个具体实施例揭示使用导电性墨或糊状物以在光伏装置中形成金属触点的方法。导电性墨或糊状物可包括由基于多相溶液的方法合成离散的无机纳米颗粒的混合物。此方法使得可制造尺寸在纳米范围内且熔融温度低的离散颗粒；此方法的详细说明是在11/734,692中有公开，其全文以引用方式并入本文。在一具体实施例中，墨或糊状物混合物可包括至少一种高导电性纳米颗粒材料，诸如银、金、铜及铝，以及至少一种添加性纳米颗粒材料，诸如钯、铂、镍、钛、钼和铝。添加性纳米颗粒材料(或“纳米颗粒”)可有助于降低在墨或糊状物与硅半导体材料之间的接触电阻(contact electrical resistance)。硅半导体材料可包括例如单晶或多晶硅，或其可包括非晶硅，或作为替换，其可包括微晶体硅或纳米晶体硅。此等导电性及添加性纳米颗粒的尺寸通常可自1至1000nm，优选自1至100nm，更优选自1至20nm。
开路电压，VOC是可从太阳能电池获得的最大电压，且其在零电流处发生。开路电压对应在太阳能电池上的正向偏压数值，其是由于具有光产生电流的太阳能电池接面的偏压所致。VOC的方程式可由将在太阳能电池方程式中的净电流设定等于零获得：
V OC = nkT q ln ( I L I 0 + 1 )
上述方程式显示，VOC取决于太阳能电池的饱和电流以及光产生的电流。饱和电流，I0可取决于太阳能电池中的重组，且可有数量级的变化。因此，开路电压可以是装置中重组的数量的测量标准。例如，具有高品质单晶材料的硅太阳能电池，在太阳光照以及AM 1.5条件下具有最多至730mV的开路电压，同时具有多晶硅的市售装置通常可具有约600mV的开路电压。许多因素可影响所测量的太阳能电池开路电压，且金属与半导体的接触电阻可以是一项重要的因素。
使用本文所述的纳米颗粒以外的纳米颗粒可导致开路电压的增加，例如，如以下实施例所示，增加至少100％、或至少200％、或至少300％或至少400％。开路电压可以例如为至少100mV、或至少200mV、或至少300mV、或至少400mV、或至少500mV、或至少577mV。
制品可以是在前退火状态和后退火状态中的制品。
其它实施例在以下非限定性工作实施例中提供。
实施例1：金属纳米颗粒的合成
金属纳米颗粒以在美国专利申请第11/734,692号中揭示的方法合成。
银(Ag)纳米颗粒的合成：
将3.34克乙酸银和37.1克十二烷胺溶于400ml甲苯中(在1000ml 3颈反应烧瓶中)，并加热至60℃以完全溶解乙酸银。其后将水浴温度降至30℃。将1.51克硼氢化钠(NaBH4)溶于150ml水中。以逐滴方式经滴液漏斗将NaBH4溶液在5分种内添加至反应烧瓶。在反应期间，在停止搅拌前搅拌溶液2.5小时。溶液沉降成两相(在顶端甲苯相中的暗红-褐色以及在底端水相的清澈)。由分液漏斗移除水相，并随后使用旋转蒸发器通过蒸发将甲苯自溶液移除，得到高度粘稠黑色糊状物。添加250ml的50/50甲醇/丙酮以沉淀银纳米颗粒。通过精细的烧结玻璃漏斗过滤溶液，收集固态产物并且在室温下真空干燥。获得深蓝色固体粉末。由TEM测定，纳米颗粒具有4-5nm的尺寸。
钯(Pd)纳米颗粒的合成：
以机械搅拌，在反应器中将4.49克(20mM)乙酸钯(PdAc)(99.9％Sigma-Aldrich)及18.53克(100mM)十二烷胺(Sigma-Aldrich)溶解于1500毫升甲苯中。将3.03克(80mM)硼氢化纳(NaBH4)溶解于300ml去离子(DI)水中。在连续搅拌溶液下将新鲜的NaBH4溶液逐滴添加到PdAc溶液中。将溶液再搅拌2小时，直至完成反应。溶液将沉降成两相：顶端甲苯相的暗褐色和底部水相的清澈。接着以分液漏斗移除水相，并且将含有钯纳米颗粒的油相集中在圆底烧瓶中。使用旋转蒸发器自油甲苯相中移除甲苯，结果产生含有高浓缩钯纳米颗粒和表面活性剂的粘稠黑色糊状物。将1800ml50/50乙醇/丙酮溶液添加至糊状物以沉淀钯纳米颗粒。使用过滤漏斗过滤溶液，并且收集纳米颗粒的固态产物，且在室温下真空干燥。获得黑色固体粉末。由TEM测定纳米颗粒具有5-7nm的尺寸。
实施例2：硅光伏装置上的印刷金属触点
市售级的多结晶硅太阳能电池晶片是自商业太阳能电池制造商处获得。晶片以标准p型硅太阳能电池方法制造，不同的是没有抗反射涂层的沉积和顶端金属触点。此等市售装置通常具有约600mV的开路电压。含有银纳米颗粒和钯纳米颗粒的一系列纳米颗粒墨是由喷墨印刷印刷在太阳能电池晶片上，因此与n掺杂硅接触。可达到约50至约100微米的线分辨率(lineresolution)。在200℃下，在电炉上将印刷在顶部的电极退火10分钟。在一样品中，将Pd纳米颗粒墨的第一层作为直接接触层印刷，并且样品在350℃下退火10分钟。随后，第二层Ag纳米颗粒墨印刷在第一层Pd上，并且将样品在200℃下再次退火10分钟。在标准市售太阳能模拟器(太阳-2000-6)中以135.3mW/cm2的标准幅射强度测量电池的开路电压。以不同的纳米颗粒墨组合物测试的样品结果及其对应的测量的太阳能电池开路电压在表1中示出。
表1
Figure GPA00001088615900081
如表1所示，在一具体实施例中，以纯银纳米颗粒墨印刷制作的装置在高导电性金属纳米颗粒材料与硅太阳能电池之间具有不良的电接触，导致非常低的开路电压。然而少量作为添加剂的纳米颗粒材料(诸如Pd纳米颗粒)的添加降低在高导电性金属纳米颗粒材料与硅半导体材料之间的电接触电阻，从而改善开路电压。例如，将仅约1％Pd纳米颗粒添加至Ag纳米颗粒墨，使所有样品显示与硅半导体材料相近的欧姆接触，可达到约95％的电池开路电压。在替代具体实施例中，高导电性金属纳米颗粒材料可以是银、金、铜、铝或其组合，而添加性纳米颗粒材料可以是钯、铂、镍、钛、钼、铝、或其组合。添加性纳米颗粒材料可有助于降低在墨或糊状物与硅半导体材料之间的电接触电阻。这些导电性及添加性颗粒的尺寸可以自1至1000nm，优选自1至100nm，更优选自1至20nm。
另选地，可自高导电性金属纳米颗粒材料分离印刷添加性纳米颗粒材料。在一具体实施例中，包括添加性纳米颗粒材料的层首先以具有良好电接触的硅半导体材料印刷。随后，包括高导电性金属纳米颗粒材料的层印刷在包括添加性纳米颗粒材料的层的顶端。
实施例3：在硅半导体上的印刷纳米颗粒墨或糊状物的接触电阻的测量：
接触电阻使用传输线方法(TLM)测量：通过喷墨印刷在购自UniversityWafer的测试级(As)-掺杂n型Si(100)晶片(0.013-.004ohm-cm)上印刷一系列接触垫(0.3x3mm)。将晶片切成4x30mm，并且在印刷前以7％HF溶液处理晶片表面。在触点之间的空隙范围在2mm至20mm之间。使用纳米颗粒的两墨进行比较：(A)25％wt纯银纳米颗粒墨(对照组)，及(B)25％wt银/钯纳米颗粒的纳米颗粒墨，10∶1重量比。
样品在250℃下退火3分钟。每个样品的在垫(pads)之间的电阻在100mA的恒定电流下测量。使用TLM方法分别自样品A及B推论比接触电阻为约110mΩ-cm2及6mΩ-cm2。在一具体实施例中，观察到使用钯纳米颗粒作为添加在银导电性纳米颗粒的墨的纳米颗粒，可显著降低与硅半导体材料的接触电阻。
实施方式
以下42个实施方式同样要求2007年10月9日申请的美国临时专利申请第60/978,655号的优先权。
1.一种方法，其包括：
(a)提供包括至少一纳米颗粒前体和至少一用于该纳米颗粒前体的第一溶剂的第一混合物，其中该纳米颗粒前体包括包含阳离子的盐，该阳离子包括金属；
(b)提供包括至少一用于该纳米颗粒前体的反应性部分和至少一用于该反应性部分的第二溶剂的第二混合物，其中第二溶剂在其与第一溶剂混合时相分离；和
(c)在一表面稳定剂的存在下组合第一和第二混合物，其中在组合时，该第一和第二混合物相分离，形成纳米颗粒；
(d)将该纳米颗粒配制成墨或糊状物；
(e)在一硅基材上使用该墨或糊状物形成一薄膜。
2.如实施方式1的方法，其中第一溶剂包括有机溶剂，且第二溶剂包括水。
3.如实施方式1的方法，其中第一溶剂包括烃溶剂，且第二溶剂包括水。
4.如实施方式1的方法，其中纳米颗粒包括银。
5.如实施方式1的方法，其中反应性部分包括还原剂。
6.如实施方式1的方法，其中反应性部分包括氢化物。
7.如实施方式1的方法，其中反应性部分包括羟基产生剂。
8.如实施方式1的方法，其中表面稳定剂、第一溶剂和第二溶剂经调适，以使第一和第二溶剂相分离并且形成界面时，该表面稳定剂迁移至该界面。
9.如实施方式1的方法，其中表面稳定剂包括至少一亚烷基和氮原子或氧原子。
10.如实施方式1的方法，其中表面稳定剂包括至少取代胺或取代羧酸，其中取代基包括二至三十个碳原子。
11.如实施方式1的方法，其中表面稳定剂包括氨基化合物、羧酸化合物或硫醇化合物。
12.如实施方式1的方法，其中表面稳定剂包括氨基化合物，或羧酸化合物。
13.如实施方式1的方法，其中第一混合物包括表面稳定剂。
14.如实施方式1的方法，其中第一混合物包括表面稳定剂，第二混合物不含表面稳定剂。
15.如实施方式1的方法，其中相分离产生界面，且纳米颗粒在该界面形成。
16.如实施方式1的方法，其进一步包括收集纳米颗粒的步骤，其中收集到的纳米颗粒具有约1nm至约20nm的平均颗粒尺寸。
17.如实施方式1的方法，其进一步包括收集纳米颗粒的步骤，其中收集到的纳米颗粒具有约2nm至的10nm的平均颗粒尺寸，且纳米颗粒具有显示3nm或更小标准偏差的单分散性。
18.如实施方式1的方法，其中由于在纳米颗粒中的材料，纳米颗粒可形成具有导电性的薄膜，或其中由于在纳米颗粒中的材料，纳米颗粒可形成具有半导电性的半导电薄膜，或由于在纳米颗粒中的材料，纳米颗粒可形成具有电致发光的电致发光薄膜。
19.如实施方式1的方法，其中第一混合物的体积大于第二混合物的体积。
20.如实施方式1的方法，其中进行组合而无需外加的(externalapplication)加热或冷却。
21.一种装置，包括：
配置在半导体材料上的墨或糊状物；
其中该墨或糊状物包括第一导电性纳米颗粒，且进一步包括不同于第一纳米颗粒的第二添加纳米颗粒。
22.如实施方式21的装置，其中该第一导电性纳米颗粒根据实施方式1中的步骤(a)至(d)的方法制造。
23.如实施方式21的装置，其中该第二添加纳米颗粒根据实施方式1中的步骤(a)至(d)制造。
24.如实施方式21的装置，其中导电性和添加的颗粒是无机物。
25.如实施方式21的装置，其中导电性纳米颗粒是银。
26.如实施方式21的装置，其中导电性纳米颗粒的颗粒尺寸小于约1微米。
27.如实施方式21的装置，其中导电性纳米颗粒的颗粒尺寸是约1nm至约100nm。
28.如实施方式21的装置，其中导电性纳米颗粒的颗粒尺寸是约1nm至约20nm。
29.如实施方式21的装置，其中添加性纳米颗粒是钯。
30.如实施方式21的装置，其中添加性纳米颗粒的颗粒尺寸小于约1微米。
31.如实施方式21的装置，其中该材料是单晶硅。
32.如实施方式21的装置，其中该材料是多晶硅。
33.如实施方式21的装置，其中该材料是纳米晶体硅。
34.如实施方式21的装置，其中该材料是非晶硅。
35.如实施方式21的装置，其中该第一和第二纳米颗粒由喷墨印刷处理。
36.如实施方式21的装置，其中该第一和第二纳米颗粗由凹版印刷处理。
37.如实施方式21的装置，其中该第一和第二纳米颗粒由胶版印刷处理。
38.如实施方式21的装置，其中该第一和第二纳米颗粒由丝网印刷处理。
39.如实施方式21的装置，其中该第一和第二纳米颗粒在低于约500℃的温度下处理。
40.如实施方式21的装置，其中该第一和第二纳米颗粒在低于约300℃的温度下处理。
41.如实施方式21的装置，其中该第一纳米颗粒是银、金或铜纳米颗粒。
42.如实施方式21的装置，其中该第二纳米颗粒是钯、镍、钛或铝纳米颗粒。

Claims (36)

1.一种方法，其包括：
(a)提供包括至少一纳米颗粒前体和至少一用于该纳米颗粒前体的第一溶剂的第一混合物，其中该纳米颗粒前体包括包含阳离子的盐，该阳离子包括金属阳离子；
(b)提供包括至少一与该纳米颗粒前体反应的反应性部分和至少用于该反应性部分的第二溶剂的第二混合物，其中该第二溶剂在其与该第一溶剂混合时发生相分离；和
(c)在表面稳定剂的存在下合并该第一混合物和第二混合物，其中在合并时，该第一混合物和第二混合物发生相分离，形成纳米颗粒；
(d)将该纳米颗粒配制成墨或糊状物；
(e)在硅基材上使用该墨或糊状物形成薄膜。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一溶剂包括有机溶剂，所述第二溶剂包括水。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一溶剂包括烃溶剂，所述第二溶剂包括水。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米颗粒包括银。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述反应性部分包括还原剂。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第二添加性纳米颗粒降低步骤(e)后半导体材料和第一导电纳米颗粒之间的接触电阻。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述反应性部分包括羟基产生剂。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述表面稳定剂、第一溶剂和第二溶剂经调适使在该第一溶剂和第二溶剂发生相分离并且形成界面时，该表面稳定剂迁移至该界面。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述表面稳定剂包括至少一亚烷基和氮原子或氧原子。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述表面稳定剂包括至少取代胺或取代羧酸，其中所述取代基包括二至三十个碳原子。
11.一种装置，其包括：
配置在半导体材料上的墨或糊状物；
其中所述墨或糊状物包括第一导电性纳米颗粒，且进一步包括不同于第一纳米颗粒的第二添加性纳米颗粒。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述第一导电性纳米颗粒由权利要求1步骤(a)至(d)的方法制造。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述第二添加性纳米颗粒根据权利要求1中的步骤(a)至(d)制造。
14.如权利要求11所述的装置，其中所述导电性和添加性的颗粒是无机物。
15.如权利要求11所述的装置，其中所述导电性纳米颗粒是银。
16.如权利要求11所述的装置，其中所述导电性纳米颗粒的颗粒尺寸小于约1微米。
17.如权利要求11所述的装置，其中所述导电性纳米颗粒的颗粒尺寸是约1nm至约100nm。
18.如权利要求11所述的装置，其中所述导电性纳米颗粒的颗粒尺寸是约1nm至约20nm。
19.如权利要求11所述的装置，其中所述添加性纳米颗粒是钯。
20.如权利要求11所述的装置，其中所述添加性纳米颗粒的颗粒尺寸小于约1微米。
21.如权利要求11所述的装置，其中所述材料是单晶硅、多晶硅、纳米晶体硅或非晶硅。
22.如权利要求11所述的装置，其中所述第一纳米颗粒和第二纳米颗粒通过喷墨印刷、凹版印刷、胶版印刷或丝网印刷处理。
23.如权利要求11所述的装置，其中所述第一纳米颗粒和第二纳米颗粒在低于约500℃的温度下处理。
24.如权利要求11所述的装置，其中所述第一纳米颗粒和第二纳米颗粒在低于约300℃的温度下处理。
25.如权利要求11所述的装置，其中所述第一纳米颗粒是银、金或铜纳米颗粒，或其组合。
26.如权利要求11所述的装置，其中所述第二纳米颗粒是钯、镍、钛或铝纳米颗粒，或其组合。
27.如权利要求11所述的装置，其中所述装置是光伏装置。
28.如权利要求11所述的装置，其中所述第一导电性纳米颗粒的导电性大于第二添加性纳米颗粒。
29.一种装置，其包括：
配置在半导体材料上的至少两种墨或糊状物；
其中第一墨或糊状物包括第一导电性纳米颗粒，且第二墨或糊状物包括不同于第一纳米颗粒的第二纳米颗粒；且
其中所述第二纳米颗粒配置在半导体材料和第一导电性纳米颗粒之间。
30.如权利要求29所述的装置，其中所述第一导电性纳米颗粒的导电性大于第二纳米颗粒。
31.如权利要求29所述的装置，其中所述第二纳米颗粒降低半导体材料与第一导电性纳米颗粒之间的接触电阻。
32.如权利要求29所述的装置，其中所述第一纳米颗粒是银、金或铜纳米颗粒，或其组合。
33.如权利要求29所述的装置，其中所述第二纳米颗粒是钯、镍、钛或铝纳米颗粒，或其组合。
34.如权利要求29所述的装置，其中所述半导体材料包括硅。
35.如权利要求29所述的装置，其中所述装置经过退火处理。
36.如权利要求29所述的装置，其中所述装置没有经过退火处理。
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