CN102119063A - 用于硅太阳能电池的多元素金属粉末 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备包含一种或多种活性金属和一种或多种非活性金属的多元素细分金属粉末的方法。所述活性金属包括以下金属或它们的混合物：钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)、铌(Nb)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)、钼(Mo)、锰(Mn)和铁(Fe)。所述非活性金属包括诸如银(Ag)、锡(Sn)、铋(Bi)、铅(Pb)、锑(Sb)、锌(Zn)、锗(Ge)、磷(P)、金(Au)、镉(Cd)、铍(Be)、碲(Te)之类的金属或混合物。
Description
发明领域
本发明涉及制备包含一种或多种活性金属和一种或多种非活性金属的多元素的、细分的、球形金属粉末。具体地讲，本发明涉及制备包含至少一种活性金属和至少一种非活性金属的多元素细分金属粉末的方法以及这些粉末在硅太阳能电池中的使用。
发明技术背景
常规的地面太阳能电池一般由薄的硅(Si)晶片制成，在晶片中已生成整流结或p-n结，并且随后已在晶片的两侧上形成导电的电极触点。具有p型硅基极的太阳能电池结构在基极或背面上具有正极触点，在处于电池正面或光照面的n型硅或发射极上具有负极触点。“发射极”是硅层，并且与p型硅基极相比较薄，所述硅层经过掺杂以便产生整流结或p-n结。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-电子对的外部能量源。由于p-n结处存在电势差，空穴和电子以相反的方向跨过该结移动。电子移动到负极触点，空穴移动到正极触点，从而产生能向外部电路输送电力的电流。太阳能电池的电极触点对于电池的性能很重要。高电阻的硅/电极触点界面将阻碍电流从电池转移到外部电极，从而会降低效率。
在太阳能发电电池的大规模生产中，工艺流程一般要求实现最大程度的简化和尽量降低制造成本。具体地讲，电极触点一般通过丝网印刷包含金属的糊剂以及玻璃料而制成。
在氮化硅薄膜上丝网印刷用于正面电极的银糊剂，然后干燥。此外，接着在衬底的背面上丝网印刷背面银或银/铝糊剂和铝糊剂，并随后进行干燥。然后在红外加热炉中，在约700℃至975℃的温度范围的空气中共烧正面和背面糊剂几分钟到几十分钟。
在共烧期间，形成正面电极的银糊剂在烧制时使氮化硅薄膜烧结并渗透过氮化硅薄膜，从而能与n型层产生电接触。这类方法一般称作氮化硅的“烧透”或“蚀刻”。
常规正面电极银糊剂包含银粉末、有机粘合剂、溶剂、玻璃料，并且可以包含各种添加剂。银粉末用作电极触点的主材料并提供低电阻。玻璃料可包含铅或其他低熔点组分以获得约300至600℃的软化点，以便在烧制期间玻璃料变得熔融并且用作“烧透”剂，其中氮化硅被穿透以允许银与n型硅接触。玻璃料还使烧结的银粘合到硅。添加剂可用作另外的掺杂剂以修改n型传导性。
人们正在持续改进工业化硅太阳能电池的效率。一个重要的关注点在于降低正面电极触点的接触电阻。一般认为，将银糊剂常规地丝网印刷到太阳能电池的正面以形成触点的过程涉及到玻璃、银、氮化硅与硅之间一系列复杂的交互作用。烧制过程中发生的反应的顺序和速率是形成银糊剂与硅之间的接触的因素。烧制后的界面结构由多个相组成：衬底硅、银-硅岛、绝缘玻璃层内的银沉淀，以及烧结的块状银。因此，接触机理为银-硅岛和银沉淀的直接欧姆接触与隧道式穿透玻璃薄层这两种形式的混合。结构中这些组分中每一个的程度取决于多个因素，例如玻璃的组成、组合物中玻璃的量以及烧制的温度。对银糊剂的组成和烧制温度曲线进行了优化以使电池效率最大化。然而，玻璃在金属-硅界面处的存在必然导致所得的接触电阻比由纯金属与硅接触可以达到的接触电阻高。
与双极硅器件形成良好接触的问题是熟知的。所有金属半导体触点均具有使接触整流的势垒。势垒高度越低，与硅的接触就越好。存在多个控制势垒高度的变量，包括金属的功函数、硅-金属界面的结晶或无定形性质，以及界面与固定半导体费米能级的电荷载体陷阱相关的程度。例如，使用肖特基极限情况预测能带排列时，就n型硅而言，如果金属的功函数大于硅的功函数，则这二者之间的接触为整流型。然而，如果金属的功函数低于硅的功函数，则接触为欧姆型。金属无法同时在n型和p型半导体上具有低势垒高度或零势垒高度。在n型硅上具有低势垒高度的金属在p型硅上具有高势垒高度，反之亦然。因此，针对硅的类型来优化与硅的电触点。与n型硅半导体器件的低肖特基势垒高度硅化物触点是为人熟知的。例如，美国专利3,381,182、3,968,272和4,394,673公开了当金属被放置为与硅接触并被加热时各种会形成与双极硅器件的低肖特基势垒高度触点的硅化物。然而，到目前为止，此类方式对于硅太阳能电池而言尚不可行，因为氮化硅防反射涂层阻挡了金属与硅的反应。
本发明人已发明出一种制备用于形成硅太阳能电池正面电极触点的多元素金属粉末的新型方法，该方法消除了玻璃界面的存在，提供了优异的接触电阻并且保持粘附性。
发明概述
本发明涉及下述材料：该材料为包含一种或多种活性金属和一种或多种非活性金属的多元素的、细分的、球形金属粉末。如本文所用，活性金属包括将与氮化硅反应以形成与下层硅的低肖特基势垒高度触点的金属或它们的混合物。根据金属而定，与氮化硅的反应可以形成氮化物和硅化物，或只形成硅化物。与氮化硅反应以形成导电性氮化物和硅化物的金属包括钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)、铌(Nb)和钒(V)，并且反应以钛为实例由以下公式表示：
Si3N4+7Ti→4TiN+3TiSi
与氮化硅反应以形成导电性金属硅化物的金属包括镍(Ni)、钴(Co)、钼(Mo)、锰(Mn)和铁(Fe)，并且反应以镍为实例由以下公式表示：
3Ni+Si3N4→3NiSi+2N2(气体)
本发明还涉及一种制造包含一种或多种活性金属和一种或多种非活性金属的多元素的、细分的、球形金属粉末的方法，该方法包括：
a.在受热可挥发溶剂中形成包含活性金属的可热解化合物与包含非活性金属的化合物的混合物的溶液；
b.形成基本上由步骤A所得的溶液分散于载气而形成的细分液滴组成的气溶胶，该液滴浓度低于在液滴碰撞及随后合并导致液滴浓度降低10％时的浓度；
c.将气溶胶加热到操作温度，该操作温度高于包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物的分解温度但低于所得多金属粉末的熔点，由此(1)溶剂挥发，(2)包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物分解以形成既包含活性金属又包含非活性金属的细分球形颗粒，(3)颗粒得以致密化；以及
d.使包含至少一种活性金属粉末和一种非活性金属粉末的多元素的、细分的、球形活性金属粉末与载气、反应副产物和溶剂挥发产物分离。
附图简述
图1示出了多种金属、氮化物和硅化物与n型硅的肖特基势垒高度。
图2示出了70重量％银、30重量％铜和3重量％钴合金粉末与氮化硅粉末之间的反应的DTA/TGA结果。
图3示出了70重量％银、30重量％铜和3重量％锰合金粉末与氮化硅粉末之间的反应的DTA/TGA结果。
图4示出了包含65％银、25％铜和10％钴的Ag/Cu/Co合金的扫描电子显微照片。图4A为二次电子图像，图4B为反向散射图像。图4B中颗粒上的暗色区域具有较高含量的钴，而亮色区域具有少得多的钴。颗粒上到处都可以看到银和铜。
发明详述
如本文所用，术语“活性金属”是指与氮化硅反应以形成高导电性金属氮化物和/或硅化物的金属或金属混合物。此类金属包括这些金属或它们的混合物：钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)、铌(Nb)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)、钼(Mo)、锰(Mn)和铁(Fe)。由于形成时的负自由能具有较大差值，所以这些活性金属中的每一种均通过氧化还原反应将氮化硅转化为高导电性金属氮化物和/或硅化物。
活性金属可以包括少量的某些稀土金属，例如镧(La)、铈(Ce)、镝(Dy)、铒(Er)、钬(Ho)、钆(Ga)，以及诸如钇(Y)之类的类稀土金属，因为它们形成导电性极高的二硅化物和氮化物，并且可参与转化反应。
由上述反应形成的氮化物和硅化物具有0.5eV(电子伏特)左右的肖特基势垒高度，如图1所示(改自“Barrier Heights to n-Silicon”，Andrews等人，J.Vac.Sci.Tech 11，6，972，1974)。稀土硅化物的肖特基势垒高度也非常低，为0.3eV左右。因此，与太阳能电池中n型硅的常规触点银金属(约0.65eV)相比，活性金属氮化物和硅化物与n型硅之间具有肖特基势垒高度更低的触点。活性金属氮化物和硅化物的另一优点在于它们非常容易被多种熔化的金属浸润。
由与氮化硅反应所得到的低肖特基势垒高度触点可以具有与氮化硅大致相同的厚度(70至100纳米)，或者可以厚至1至2微米。然而，这不足以形成将电流输送到外部电路的低电阻率电流载体。就此而言，低电阻的电极或其他金属层是必需的。这可以通过在烧制工艺之前或之后在活性金属层上沉积非活性金属层来实现。另外一种方法是将非活性金属与活性金属以合适的量共沉积。共沉积方式可以包含金属混合物或活性金属与非活性金属的合金。根据氮化硅的厚度调整混合物或合金组合物中活性金属的量，但沉积的厚度通常为1至25％。
如本文所用，术语“非活性金属”是指无法将氮化硅转化为导电性氮化物和/或硅化物的金属或金属混合物。要么它们所具有的形成其硅化物或氮化物的负自由能比形成氮化硅的负自由能更小，要么它们不形成导电性氮化物。
可选择非活性金属的集合，使其具有相对低的电阻率以便载送电流以及具有接近或甚至低于峰值烧制温度的熔点。可通过例如使用共晶组合物来设计具有多种元素的金属组合物，以获得所需熔点。金属混合物还可具有磷(P)、锑(Sb)、砷(As)、铋(Bi)，因为它们另外可充当施主掺杂剂，以在烧制期间对糊剂下的硅局部选择性地掺杂，从而进一步降低其表面电阻率并改善触点电阻。因此，金属可以选自但不限于例如以下金属的组：银(Ag)、锡(Sn)、铋(Bi)、铅(Pb)、锑(Sb)、锌(Zn)、锗(Ge)、磷(P)、金(Au)、镉(Cd)、铍(Be)、碲(Te)。可包含少量的其他金属，例如具有高熔点的其他金属(例如钯(Pd))，以获得其他特定属性。
如本文所用，相对于用于包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物的溶剂，术语“可挥发”是指到达最高操作温度时，溶剂完全转变为蒸气或气体，不管是通过蒸发和/或通过分解。
如本文针对包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物所用，术语“可热解”是指达到最高操作温度时，化合物已完全分解为金属和挥发的副产物。
在本发明的方法中可使用任何可溶解的盐，只要其对于用来形成气溶胶的载气而言是惰性的。实例包括金属的硝酸盐、氯化物、磷酸盐、硫酸盐、乙酸盐等。具体实例包括以下合适的盐：AgNO3、HfCl4、SnO、Zr(NO3)4、Zn(NO3)2、Pb(NO3)2、Mn(CH3COO)2、Mn(NO3)2、Co(NO3)2、Co(CH3COO)2、Ni(NO3)2、Ni(CH3COO)2等。包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物可使用低至0.2摩尔/升的浓度和高至刚好低于具体盐的溶解度极限的浓度。优选的是，不使用低于0.2摩尔/升或高于90％饱和度的浓度。
尽管优选使用水溶性含金属的盐作为本发明的方法的起始原料，但也可使用可溶于其他溶剂的化合物有效地执行本方法，例如溶解于水性溶剂或有机溶剂的有机金属化合物。
还可使用包含金属的化合物或金属单质的非常小的胶态颗粒，前提条件是胶态颗粒来自稳定的悬浮液。
操作变量：本发明的方法可在范围广泛的操作条件下执行，只要满足以下基本标准即可：
a.为防止在移除液体溶剂之前产生固体沉淀，可溶解的包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物在气溶胶中的浓度必须低于进料温度下的饱和浓度，并且优选地低于该饱和浓度至少10％；
b.液滴在气溶胶中的浓度必须足够低，以使得其低于在液滴碰撞及随后合并导致液滴浓度降低10％之处的浓度；
c.反应器的温度必须低于形成的多元素金属粉末的熔点。
虽然在可溶解的包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物的饱和点以下进行操作至关重要，但它们的浓度在工艺的操作中并非关键性的。通常而言，优选使用更高浓度以尽量增加每单位时间内可制备的颗粒量并且制备更大的颗粒。
可使用用于产生液滴的任何常规设备来制备本发明的气溶胶，例如喷雾器、Collison喷雾器、超声波喷雾器、振动孔气溶胶发生器、离心式喷雾器、双流体喷雾器、电喷式喷雾器等。粉末的粒度是所产生的液滴尺寸的直接函数。在本发明的方法的实践中，气溶胶中液滴的尺寸并非关键性的。然而如上所述，重要的是，液滴的数量不能大到招致过度合并的程度，过度合并将使粒度分布变宽。
此外，就给定的气溶胶发生器而言，包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物的溶液的浓度对粒度有影响。具体地讲，粒度为浓度立方根的近似函数。因此，金属化合物的浓度越高，多元素金属颗粒的粒度就越大。如果需要更大的粒度变化，则必须使用不同的气溶胶发生器。
实际上，只要气体相对于包含活性金属的化合物和包含非活性金属的化合物的溶剂是惰性的，并且相对于所形成的金属化合物和金属合金提供的是非氧化性惰性气氛或还原性气氛，那么任何这样的气体都可用作载气和骤冷气来实践本发明。非氧化性惰性气体的实例包括氮气和氩气。如果使用非氧化性惰性气体，那么一些活性金属和非活性金属可能不会完全反应。将存在小量的金属氧化物。要制备这些金属的不含氧化物的粉末，需要载气为还原性气体。可用于载气和/或骤冷气的合适的还原性气体的实例包括：氢气、包含氢气的氮气、一氧化碳气体等。
只要向前体溶液中加入共溶剂，也可将惰性气体作为载气和/或骤冷气执行制备包含一种或多种活性金属和一种或多种非活性金属的多元素的、细分的、球形金属粉末的工艺。合适的惰性气体的实例为氮气、氩气、氦气等。氮气是优选的用作载气和/或骤冷气的惰性气体。合适的共溶剂是充当金属氧化物的还原剂、可蒸发的、相对于载气是惰性的、亲水性的并且具有1至5个碳原子数的共溶剂。合适的共溶剂的实例包括醇类、酯类、醚类、酮类等。这些共溶剂在溶液中存在的量按重量计为1％至50％，优选地为5％至30％。
可执行本发明的方法的温度范围相当宽，范围从活性金属化合物或包含非活性金属的化合物的分解温度(取较高者)一直到所形成的多元素合金的熔点。该范围在300℃至1500℃内变化。
用于加热气溶胶的设备的类型本身并非关键性的，并且可以使用直接或间接加热。例如，可以使用管式炉，或者可以在燃烧的火焰中进行直接加热。重要的是，不能超过所形成的包含一种或多种活性金属和一种或多种非活性金属的多元素的、细分的、球形活性金属合金粉末的熔点。
达到反应温度以及颗粒发生反应并且变得致密后，将它们与载气、反应副产物和溶剂挥发产物分离并通过一种或多种装置收集粉末，这些装置例如过滤器、旋风器、静电分离器、袋式过滤器、滤盘等。反应完成后，气体由载气、金属化合物的分解产物和溶剂蒸气组成。因此，在使用包含氢气的氮气作为载气，由含水的硝酸银、硝酸铜和硝酸锰制备银、铜、锰颗粒的情况中，本发明的方法排放出的气体由氮的氧化物、水、氮气和极少量的残余氢气组成。
通过机械式混合使上述金属粉末与有机介质混合，以形成称为“厚膜糊剂”的粘稠组合物，该组合物具有适于印刷的稠度和流变学性质。有机介质为临时性材料，因为它在烧制工艺的初始阶段被烧尽。可将多种惰性粘稠材料用作有机介质。有机介质必须使得金属粉末能够以适当的稳定度在其中分散。介质的流变性质必须能赋予组合物良好的应用性能，包括：金属粉末的稳定分散、适于丝网印刷的粘度和触变性、合适的对衬底的糊剂润湿性以及良好的干燥速率。在本发明的厚膜组合物中使用的有机载体优选地为非水性惰性液体。可使用多种有机载体中的任一种，所述载体可以包含或不包含增稠剂、稳定剂和/或其他常用添加剂。有机介质通常为聚合物在溶剂中的溶液。此外，少量添加剂例如表面活性剂可以为有机介质的一部分。最常用于该用途的聚合物为乙基纤维素。聚合物的其他实例包括乙基羟乙基纤维素、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，也可使用乙二醇单乙酸酯的单丁基醚。存在于厚膜组合物中的最广泛使用的溶剂为醇酯和萜烯，例如α-或β-萜品醇或它们与其他溶剂例如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、己二醇和高沸点醇以及醇酯的混合物。此外，在载体中可包含挥发性液体，以便于载体在涂覆到衬底上后快速硬化。对这些溶剂和其他溶剂的各种组合进行配制，以达到所需的粘度和挥发性要求。
存在于有机介质中的聚合物在总有机组合物的1重量％至11重量％范围内。可使用有机介质将本发明的厚膜组合物调整为预定的、可进行丝网印刷的粘度。
厚膜组合物中有机介质与金属组分的比率取决于涂覆糊剂的方法和所用的有机介质类型，并且可以变化。通常，为获得良好的润湿，分散体包含70至95重量％的金属组分和5至30重量％的有机介质(载体)。
实施例
提供下列实施例旨在帮助理解本发明，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围。粉末特性的详细信息在表1中列出。组合物按重量百分比计。使用Englesmann制造的振实密度机测量振实密度。使用Micromeritics Tristar按照BET方法测量表面积。使用Micromeritics Accupyc 1330测量氦比重计法密度。使用Rigaku Miniflex X射线衍射仪测量X射线衍射。使用Micromeritics S3500测量粒度数据。使用JEOL JSM-6700F场发射SEM拍摄扫描电子显微照片。
实施例1
本实施例说明包含银、铜和锰的多元素的、细分的、球形金属粉末的制备，其中银、铜和锰的比率按重量计为70％银、27％铜和3％锰。通过在水中溶解硝酸银晶体，然后依次添加硝酸铜和硝酸锰，制备前体溶液。溶液中银、铜和锰的总量为10重量百分比，并且所具有的相对比例使得将从颗粒中获得70/27/3的Ag/Cu/Mn合金。接着使用氮气作为载气并使用超声波产生器来产生气溶胶，所述超声波产生器具有9个以1.6MHz运行的超声波换能器。然后使该气溶胶通过碰撞器，再送入到温区设定为1050℃的三温区加热炉中。从加热炉中出来后，用氮气使气溶胶的温度骤冷，然后在袋式过滤器中收集致密的包含银、铜和锰的球形细分金属粉末，其中银、铜和锰的比率按重量计为70％银、27％铜和3％锰。在这些条件下，通过X射线衍射分析观察到有一些氧化铜存在。
使用研钵和研杵，将该70重量％银、27重量％铜和3重量％锰合金粉末与氮化硅粉末按1∶1的体积比率混合。通过在氮气下将混合物加热至大约1300℃，运行同步DTA/TGA。运行时混合物包含在氧化铝坩埚中。氮气流量为100mL/min。加热速率为10℃/min。图2示出了DTA/TGA运行的结果。正如通过TGA所看到的，在大约737℃处开始反应，反应导致稍微小于3％的重量损失，这说明氮气从氮化硅中释放出来。从DTA运行观察到，780℃左右有小的放热和小的吸热，这说明放热点处有反应发生，吸热点处发生了一些熔融。此外，在大约810℃处观察到吸热。由于银-铜比率将生成具有779℃熔点的合金，而锰将略微提高熔点，所以810℃处的吸热说明该合金发生熔融。
实施例2
使用与实施例1中所述相同的条件制备多元素细分合金粉末样品，该样品包含的银、铜和钴的比率按重量计为70％银、27％铜和3％钴。在这些条件下，通过X射线衍射分析可以看出存在一些氧化铜。
使用研钵和研杵，将该粉末与氮化硅粉末按1∶1的体积比率混合。通过在氮气下将混合物加热至大约1300℃，运行同步DTA/TGA。运行时混合物包含在氧化铝坩埚中。氮气流量为100mL/min。加热速率为10℃/min。图3示出了DTA/TGA运行的结果。正如通过TGA所看到的，在大约737℃处开始反应，反应导致稍微小于3％的重量损失，这说明氮气从氮化硅中释放出来。从DTA运行观察到，在相似温度处有放热发生，并且在大约885℃的更高温度处有吸热，这说明合金发生熔融。
实施例1和实施例2示出了氮化硅粉末与具有比活性金属自身熔点低得多的熔点的活性金属粉末的反应。70重量％银与27重量％铜的比率代表银和铜的共晶的组成。它的熔点为779℃。锰在1245℃处熔融，因而向铜银共晶组合物中加入3重量％的锰会将熔点升至稍高于800℃。钴在1495℃处熔融，因而向铜银共晶中加入3重量％的钴会将熔点升至大约880℃。这在DTA运行中示出。当用于硅太阳能电池正面的金属化时，将钴或锰的量调配为低熔点合金中所需的大致量。正如在TGA运行中所看到的，两种合金均在约737℃处开始反应，反应导致稍微小于3％的重量损失。重量损失代表氮气释放，证实了包含少量活性金属含量的相对低熔点合金将在令人感兴趣的温度处与氮化硅反应，以形成具有可用作电流载体的金属层的低肖特基势垒高度金属硅化物层。
实施例3
使用与实施例1中所述相同的条件制备多元素的、细分的、球形金属粉末样品，该样品包含的银、铜和钴的比率按重量计为54％银、21％铜和25％钴。对于该实施例，使用了共溶剂乙二醇。将30重量％的乙二醇加入至前体溶液。X射线衍射分析证实，没有金属氧化物存在。
实施例4
使用与实施例1中所述相同的条件制备多元素的、细分的、球形金属粉末样品，该样品包含的银、铜和钴的比率按重量计为65％银、25％铜和10％钴。对于该实施例，使用了共溶剂乙二醇。将30重量％的乙二醇加入至前体溶液。X射线衍射分析证实，没有金属氧化物存在。图4示出了该粉末的扫描电子显微照片。图4A为二次电子图像，示出了细分的球形颗粒。图4B为反向散射图像，其中与亮色区域相比，暗色区域具有更高含量的钴。颗粒上到处都可以看到银和铜。
表1
| 实施例 | 材料类型 | ％Ag | 金属1 | ％金属1 | 金属2 | ％金属2 | 载气 | 共溶剂 | 炉温度℃ |
| 1 | Ag/Cu/Mn | 70 | Cu | 27 | Mn | 3 | 氮气 | 无 | 1050 |
| 2 | Ag/Cu/Co | 70 | Cu | 27 | Co | 3 | 氮气 | 无 | 1050 |
| 3 | Ag/Cu/Co | 54 | Cu | 21 | Co | 25 | 氮气 | 乙二醇 | 900 |
| 4 | Ag/Cu/Co | 65 | Cu | 25 | Co | 10 | 氮气 | 乙二醇 | 1050 |
Claims (16)
1.一种制备多元素的、细分的、球形金属粉末的方法，所述金属粉末包含一种或多种选自下列物质的活性金属粉末：钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)、铌(Nb)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)、钼(Mo)、锰(Mn)、铁(Fe)；以及一种或多种选自下列物质的非活性金属：银(Ag)、锡(Sn)、铋(Bi)、铅(Pb)、锑(Sb)、锌(Zn)、锗(Ge)、磷(P)、金(Au)、镉(Cd)、铍(Be)、碲(Te)；所述方法包括以下连续步骤：
a.在受热可挥发溶剂中形成包含活性金属的可热解化合物与包含非活性金属的化合物的混合物的溶液；
b.形成气溶胶，所述气溶胶基本上由步骤a所得的溶液分散于载气中形成的细分液滴组成，所述液滴浓度低于在所述液滴的碰撞以及随后的合并导致液滴浓度降低10％时的浓度；
c.将所述气溶胶加热到操作温度，所述操作温度高于所述包含活性金属的化合物和所述包含非活性金属的化合物的分解温度，但低于所得的多金属合金的熔点，由此(1)所述溶剂挥发，(2)所述包含活性金属的化合物和所述包含非活性金属的化合物分解以形成细分的颗粒，(3)所述颗粒形成合金并致密化；以及
d.使所述包含至少一种活性金属粉末和一种非活性金属粉末的多元素的、细分的、球形金属粉末与所述载气、反应副产物和溶剂挥发产物分离。
2.如权利要求1的方法，其中，所述温度介于300℃和1600℃之间。
3.如权利要求1的方法，其中，所述载气为不与包含在所述多金属颗粒中的金属发生反应的惰性气体。
4.如权利要求3的方法，其中，所述载气为氮气。
5.如权利要求3的方法，其中，所述载气为还原性气体。
6.如权利要求3的方法，其中，所述载气为含有4％氢气的氮气。
7.如权利要求1的方法，其中，在步骤a中加入共溶剂以充当还原剂。
8.如权利要求7的方法，其中，所述共溶剂还原剂为具有1至5个碳的有机化合物。
9.如权利要求8的方法，其中，所述共溶剂还原剂为醇。
10.如权利要求7的方法，其中，所述共溶剂以按所述溶液的体积计约1％至约50％的量存在。
11.一种多元素的、细分的、球形金属粉末组合物，所述组合物包含一种或多种活性金属和一种或多种非活性金属，其中，所述活性金属由选自下列的金属或它们的混合物构成：钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)、铌(Nb)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)、钼(Mo)、锰(Mn)、铁(Fe)，并且所述非活性金属由选自下列的金属或混合物构成：银(Ag)、锡(Sn)、铋(Bi)、铅(Pb)、锑(Sb)、锌(Zn)、锗(Ge)、磷(P)、金(Au)、镉(Cd)、铍(Be)、碲(Te)，其中，所述粉末的粒度在直径为500纳米至5微米的范围内。
12.如权利要求11的多元素金属粉末，其中，所述活性金属的含量介于1和25重量％之间。
13.一种包含有机介质和多元素的、细分的、球形金属粉末或多元素的、细分的、球形金属粉末的混合物的厚膜组合物，所述厚膜组合物包含金属粉末组合物，所述金属粉末组合物包含：(a)一种或多种活性金属，其中所述活性金属选自钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)、铌(Nb)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)、钼(Mo)、锰(Mn)和铁(Fe)，以及(b)一种或多种非活性金属，其中所述非活性金属由选自下列的金属或混合物构成：银(Ag)、锡(Sn)、铋(Bi)、铅(Pb)、锑(Sb)、锌(Zn)、锗(Ge)、磷(P)、金(Au)、镉(Cd)、铍(Be)、碲(Te)，并且所述金属合金粉末由权利要求1的方法制备。
14.一种由权利要求11的多元素的、细分的活性金属合金粉末在硅太阳能电池上形成的电极，其中，所述多元素的、细分的活性金属合金粉末已沉积到硅太阳能电池的氮化硅表面上并且经过烧制以将所述氮化硅转化成活性金属氮化物和硅化物。
15.一种由权利要求11的多元素的、细分的、球形活性金属合金粉末在硅太阳能电池上形成的电极，其中，所述多元素合金粉末已被沉积到硅太阳能电池的氮化硅表面上并且经过烧制以形成与n型硅的低肖特基势垒高度触点并且另外形成电流载体金属电极。
16.一种由权利要求11的多元素的、细分的、球形活性金属合金粉末金属组合物在硅太阳能电池上形成的电极，其中，所述多元素合金粉末已在还原气氛或真空中在介于650℃和950℃之间的温度下被烧制。
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