CN102456428B - 导电糊、及包括用其形成的电极的电子器件和太阳能电池 - Google Patents

导电糊、及包括用其形成的电极的电子器件和太阳能电池 Download PDF

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Abstract

导电糊可包含导电粉末、包括具有小于0的与所述导电粉末的混合热值的第一元素的金属玻璃、和有机媒介物，且电子器件和太阳能电池可包括使用所述导电糊形成的电极。

Description

导电糊、及包括用其形成的电极的电子器件和太阳能电池
技术领域
示例性实施方式涉及导电糊、以及包括使用所述导电糊形成的电极的电子器件和太阳能电池。
背景技术
太阳能电池是将太阳能转变为电能的光电转换器件。作为潜在无限的且无污染的下一代能源，太阳能电池已引起注意。
太阳能电池包括p-型和n-型半导体。当通过半导体的光活性层中吸收的光产生电子-空穴对(“EHP”)时，太阳能电池通过如下产生电能：将电子和空穴分别转移至n-型和p-型半导体，且然后在该太阳能电池的电极中收集电子和空穴。
太阳能电池应期望地具有由太阳能产生电能的最高可能效率。为了改善该效率，太阳能电池期望以较小的损失吸收光，使得太阳能电池可产生尽可能多的电子-空穴对，且收集所产生的电荷。
进一步地，太阳能电池的电极可使用导电糊以丝网印刷方法制造。
发明内容
示例性实施方式提供导电糊，其能够减少电荷损失且改善太阳能电池的效率。示例性实施方式还提供包括具有所述导电糊的电极的电子器件。示例性实施方式还提供包括含有所述导电糊的产物的电极的太阳能电池。
根据示例性实施方式，导电糊可包含导电粉末、包括具有小于0的与所述导电粉末的混合热值的第一元素的金属玻璃、和有机媒介物(vehicle)。
所述导电粉末和所述第一元素的低共熔温度可低于所述导电糊的烧结温度。所述导电糊的烧结温度可为约1000℃或更低。所述导电糊的烧结温度可为约200～约1000℃。
所述第一元素可包括如下的至少一种：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、镥(Lu)、钇(Y)、钕(Nd)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、钍(Th)、钙(Ca)、钪(Sc)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、锗(Ge)、铅(Pb)、镱(Yb)、锶(Sr)、铕(Eu)、锆(Zr)、铊(Tl)、锂(Li)、铪(Hf)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)、钯(Pd)、金(Au)、钚(Pu)、镓(Ga)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、锑(Sb)、硅(Si)、锡(Sn)、钛(Ti)、镉(Cd)、铟(In)、铂(Pt)、和汞(Hg)。
所述金属玻璃可进一步包括第二元素和第三元素，且所述金属玻璃可为具有由以下化学式1表示的组成的合金：
[化学式1]
Ax-By-Cz
其中A、B和C分别为所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素；x、y和z分别为所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素的组成比例；和x+y+z＝100。
可以满足以下方程式1的比例包括所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素：
[方程式1]
xyΔH1+yzΔH2+zxΔH3＜0
其中ΔH1为所述第一元素和所述第二元素的混合热值，ΔH2为所述第二元素和所述第三元素的混合热值，且ΔH3为所述第三元素和所述第一元素的混合热值。
所述金属玻璃可进一步包括第二元素、第三元素和第四元素，且所述金属玻璃可为具有由以下化学式2表示的组成的合金：
[化学式2]
Ax-By-Cz-Dw
其中A、B、C和D分别为所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素；x、y、z和w分别为所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素的组成比例；和x+y+z+w＝100。
可以满足以下方程式2的比例包括所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素：
[方程式2]
xyΔH1+yzΔH2+zwΔH3+wxΔH4＜0
其中ΔH1为所述第一元素和所述第二元素的混合热值，ΔH2为所述第二元素和所述第三元素的混合热值，ΔH3为所述第三元素和所述第四元素的混合热值，且ΔH4为所述第四元素和所述第一元素的混合热值。
所述导电粉末可具有约100μΩcm或更小的电阻率。所述导电粉末可包括银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、及其组合的至少一种。基于所述导电糊总量，可分别以约30～99重量％、约0.1～20重量％和约0.9～69.9重量％包含所述导电粉末、所述金属玻璃和所述有机媒介物。
根据示例性实施方式，电子器件可包括使用所述导电糊形成的电极。所述导电糊包含导电粉末、包括具有小于0的与所述导电粉末的混合热值的第一元素的金属玻璃、和有机媒介物。
根据示例性实施方式，太阳能电池可包括与半导体层电连接的电极。所述电极可使用示例性实施方式的导电糊形成。
所述电极可包括在邻近所述半导体层的区域处的缓冲层、和在不同于其中形成所述缓冲层的区域的另外区域处的电极部分。所述缓冲层、所述半导体层与所述缓冲层的界面、和所述半导体层的至少一个包括经结晶的导电材料。
所述导电粉末和所述第一元素的低共熔温度可低于所述导电糊的烧结温度。所述导电糊可具有低于约1000℃的烧结温度。
所述第一元素可包括如下的至少一种：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、镥(Lu)、钇(Y)、钕(Nd)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、钍(Th)、钙(Ca)、钪(Sc)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、锗(Ge)、铅(Pb)、镱(Yb)、锶(Sr)、铕(Eu)、锆(Zr)、铊(Tl)、锂(Li)、铪(Hf)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)、钯(Pd)、金(Au)、钚(Pu)、镓(Ga)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、锑(Sb)、硅(Si)、锡(Sn)、钛(Ti)、镉(Cd)、铟(In)、铂(Pt)、和汞(Hg)。
所述金属玻璃可进一步包括第二元素和第三元素，且所述金属玻璃可为具有由以下化学式1表示的组成的合金：
[化学式1]
Ax-By-Cz
在化学式1中，A、B和C分别为所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素；x、y和z分别为所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素的组成比例；和x+y+z＝100。
可以满足以下方程式1的比例包括所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素：
[方程式1]
xyΔH1+yzΔH2+zxΔH3＜0
在方程式1中，ΔH1为所述第一元素和所述第二元素的混合热值，ΔH2为所述第二元素和所述第三元素的混合热值，且ΔH3为所述第三元素和所述第一元素的混合热值。
所述金属玻璃可进一步包括第二元素、第三元素和第四元素，且所述金属玻璃可为具有由以下化学式2表示的组成的合金：
[化学式2]
Ax-By-Cz-Dw
在化学式2中，A、B、C和D分别为所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素；x、y、z和w分别为所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素的组成比例；和x+y+z+w＝100。
可以满足以下方程式2的比例包括所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素：
[方程式2]
xyΔH1+yzΔH2+zwΔH3+wxΔH4＜0
在方程式2中，ΔH1为所述第一元素和所述第二元素的混合热值，ΔH2为所述第二元素和所述第三元素的混合热值，ΔH3为所述第三元素和所述第四元素的混合热值，且ΔH4为所述第四元素和所述第一元素的混合热值。
所述导电粉末可具有约100μΩcm或更小的电阻率。所述导电粉末可包括银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、及其组合的至少一种。
附图说明
从结合附图考虑的示例性实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更易理解，在附图中：
图1为显示取决于各元素的比例的包括Al-Cu-Zr的根据示例性实施方式的三元合金的混合热值的示意图。
图2A～图2D为示意性地说明包括与金属玻璃形成固溶体且扩散到该金属玻璃中的导电粉末的根据示例性实施方式的导电结构体的横截面图。
图3-4为说明根据示例性实施方式的太阳能电池的横截面图。
具体实施方式
示例性实施方式将在下文中详细描述，并可由具有相关领域中的普通知识的人员容易地实施。然而，本公开内容可以许多不同的形式体现且不应解释为限于本文中阐述的示例性实施方式。
在附图中，为了清楚，放大层、膜、面板、区域等的厚度。在说明书中，相同的附图标记始终表示相同的元件。将理解，当一个元件如层、膜、区域或基底被称为“在”另一元件“上”时，其可在直接在所述另一元件上，或者还可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一元件“上”时，则不存在中间元件。
将理解，尽管术语“第一”、“第二”等可在本文中用来描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被这些术语所限制。这些术语仅用来使一个元件、组分、区域、层或部分区别于另一元件、组分、区域、层或部分。因而，在不背离示例性实施方式的教导的情况下，可将下面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分称为第二元件、组分、区域、层或部分。
为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语如“在......之下”、“在......下面”、“下部”、“在......之上”、“上部”等描述如图中所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。将理解，除图中所示的方位之外，空间相对术语还意图包括在使用或操作中的器件的不同方位。例如，如果翻转图中的器件，则被描述为“在”其它元件或特征“下面”或“之下”的元件将被定向在其它元件或特征“之上”。因而，示例性术语“在......下面”可包括在......之上和在......下面两种方位。器件可以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)，并且本文中所使用的空间相对描述词相应地进行解释。
本文中使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式且不意图限制示例性实施方式。如本文中所使用的，单数形式“一种(个)”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外说明。将进一步理解，当术语“包含”和/或“包括”用在本说明书中时，其表示所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组分的存在，但不排除存在或添加一种或多种其它特征、整体、步骤、操作、元件、组分和/或其集合。
在此参考横截面图描述示例性实施方式，所述横截面图为示例性实施方式的理想化实施方式(和中间结构)的示意图。如此，将预期所述图的形状由于例如制造技术和/或公差而引起的变化。因而，示例性实施方式不应解释为限于在此所图示的区域的具体形状，而是包括由例如制造所造成的形状上的偏差。例如，图示为矩形的注入区域将典型地具有圆形或曲线特征和/或在其边缘处的注入浓度梯度而不是从注入区域到非注入区域的二元变化。同样，由注入形成的掩埋区可导致在介于掩埋区与穿过其发生注入的表面之间的区域中的一些注入。因而，图中所示的区域在本质上是示意性的，它们的形状不意图图示器件的区域的实际形状且不意图限制示例性实施方式的范围。
除非另外定义，在本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与示例性实施方式所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理解，术语，例如在常用词典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在相关领域背景中的含义一致，并且将不以理想化或过于形式的意义解释，除非在本文中清楚地如此定义。在下文中，术语′元素′是指金属和半金属。
根据示例性实施方式的导电糊包含导电粉末、包括具有小于0的与所述导电粉末的混合热值的第一元素的金属玻璃、和有机媒介物。
所述导电粉末可选自具有约100μΩcm或更小的电阻率的金属。所述导电粉末可为例如以下的至少一种：含银(Ag)的金属例如银或银合金、含铝(Al)的金属例如铝或铝合金、含铜(Cu)的金属例如铜(Cu)或铜合金、含镍(Ni)的金属例如镍(Ni)或镍合金、及其组合。然而，示例性实施方式不限于此，且可为不同种类的金属或者可包括不同于所述金属的添加剂。
所述导电粉末可具有约1nm～约50μm例如约0.1～约50μm的粒度(例如，平均粒度)。所述导电粉末也可具有约0.5～约40μm例如约1～约30μm的粒度。
所述金属玻璃可包括包含两种或更多种元素的具有无序原子结构的合金。所述金属玻璃可为无定形金属。由于所述金属玻璃具有不同于绝缘玻璃例如硅酸盐的相对低的电阻，在太阳能电池的电压和电流下，所述金属玻璃可为电导体。
所述金属玻璃可包括具有小于0的与所述导电粉末的混合热值的第一元素。所述小于0的混合热值是指当两种材料处于熔化状态时，它们可自发地热力学混合。所述导电粉末与所述第一元素的混合热值小于0是指所述导电粉末和所述第一元素在熔化状态下可自发地形成固溶体。
当所述导电粉末和所述第一元素的低共熔温度低于所述导电糊的烧结温度时，在烧结所述导电糊的同时，所述导电粉末和所述第一元素可处于熔化状态，且所述熔化的导电粉末可固溶和扩散到熔化状态的第一元素中。
所述导电糊可具有约1000℃或更低例如约200℃～约1000℃的烧结温度，因此所述金属玻璃可选自能够在所述温度范围内提供与所述导电粉末的低共熔态的元素。
例如，当所述导电粉末为含银(Ag)的金属时，能够在约1000℃或更低下提供与所述导电粉末的固溶体的第一元素可为如下的至少一种：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、镥(Lu)、钇(Y)、钕(Nd)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、钍(Th)、钙(Ca)、钪(Sc)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、锗(Ge)、铅(Pb)、镱(Yb)、锶(Sr)、铕(Eu)、锆(Zr)、铊(Tl)、锂(Li)、铪(Hf)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)、钯(Pd)、金(Au)、钚(Pu)、镓(Ga)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、锑(Sb)、硅(Si)、锡(Sn)、钛(Ti)、镉(Cd)、铟(In)、铂(Pt)、和汞(Hg)。
所述导电粉末可为含银(Ag)的金属，但示例性实施方式不限于此。当包括其它金属时，所述导电粉末可选自多种元素。
所述金属玻璃可为进一步包括不同于所述第一元素的第二元素和第三元素的三元合金。
当所述金属玻璃为三元合金时，所述三元合金可由化学式1表示。
[化学式1]
Ax-By-Cz
在化学式1中，A、B和C分别为所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素；x、y和z分别为所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素的组成比例；和x+y+z＝100。
在所述金属玻璃的组成中，可以用于满足以下方程式1的比例确定用于增加所述导电粉末的固溶度的所述第一元素的组成比例。
[方程式1]
xyΔH1+yzΔH2+zxΔH3＜0
在方程式1中，ΔH1为所述第一元素和所述第二元素的混合热值；ΔH2为所述第二元素和所述第三元素的混合热值；且ΔH3为所述第三元素和所述第一元素的混合热值。
如在方程式1中的那样，当所述的金属玻璃的总混合热值小于0时，使所述金属玻璃的组成热力学地稳定，以在所述范围内确定用于增加所述固溶度的所述第一元素的量的比例(x)。
所述金属玻璃可为包括至少两种元素的合金。例如，所述第一元素可为铝(Al)，且所述第二元素和所述第三元素可分别为铜(Cu)和锆(Zr)。
当所述金属玻璃为分别以x％、y％和z％包括Al、Cu和Zr的三元合金时，并且当Al-Cu的混合热值为ΔH1、Cu-Zr的混合热值为ΔH2且Zr-Al的混合热值为ΔH3时，可在所述范围内确定所述第一元素Al的量以提供小于0的金属玻璃的总混合热值xyΔH1+yzΔH2+zxΔH3。
图1为显示取决于各元素的量的比例的包括Al-Cu-Zr的根据示例性实施方式的三元合金的混合热值的示意图。
参照图1，区域A为具有满足-10≤xyΔH1+yzΔH2+zxΔH3≤-6的混合热值的区域；区域B为具有满足-6≤xyΔH1+yzΔH2+zxΔH3≤-3的区域；和区域C为具有满足-3≤xyΔH1+yzΔH2+zxΔH3＜0的混合热值的区域。
参照图1，可在所述范围内确定所述值x、y和z以提供合适的总混合热值。
所述金属玻璃可为例如Cu58.1Zr35.9Al6和Cu46Zr46Al8。
所述金属玻璃可为进一步包括不同于所述第一元素的第二元素、第三元素和第四元素的四元合金。
当所述金属玻璃为四元合金时，所述金属玻璃可由化学式2表示。
[化学式2]
Ax-By-Cz-Dw
在化学式2中，A、B、C和D分别为所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素；x、y、z和w分别为所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素的组成比例；和x+y+z+w＝100。
在所述金属玻璃的组成中，可以用于满足以下方程式2的比例确定用于增加所述导电粉末的固溶度的所述第一元素的组成比例。
[方程式2]
xyΔH1+yzΔH2+zwΔH3+wxΔH4＜0
在方程式2中，ΔH1为所述第一元素和所述第二元素的混合热值；ΔH2为所述第二元素和所述第三元素的混合热值；ΔH3为所述第三元素和所述第四元素的混合热值；和ΔH4为所述第四元素和所述第一元素的混合热值。
如在方程式2中的那样，当所述金属玻璃的总混合热值小于0时，使所述金属玻璃的组成热力学地稳定，以在所述范围内确定用于增加所述固溶度的所述第一元素的量的比例(x)。
所述金属玻璃可为包括至少两种元素的合金。例如，所述第一元素可为铝(Al)，且所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素可分别为铜(Cu)、锆(Zr)和铍(Be)。
当所述金属玻璃为分别以x％、y％、z％和w％包括Al、Cu、Zr和Be的四元合金时，并且当Al-Cu的混合热值为ΔH1、Cu-Zr的混合热值为ΔH2、Zr-Be的混合热值为ΔH3且Be-Al的混合热值为ΔH4时，可在所述范围内确定所述第一元素Al的量以提供小于0的金属玻璃的总混合热值xyΔH1+yzΔH2+zwΔH3+wxΔH4。
所述金属玻璃可为例如Cu45Zr45Al8Be2。
所述有机媒介物可包括有机化合物和溶剂。所述有机化合物可与所述导电粉末和所述金属玻璃接触(例如，混合)以赋予粘度。所述溶剂可使前述组分溶解或悬浮。
所述有机化合物可包括例如选自如下的至少一种：(甲基)丙烯酸酯；纤维素，例如，乙基纤维素；酚；醇；四氟乙烯(例如，)；及其组合，且可进一步包括添加剂例如表面活性剂、增稠剂、或稳定剂、或其组合。
所述溶剂可为能够使任何以上化合物溶解或悬浮的任何溶剂，且可包括例如选自如下的至少一种：萜品醇、丁基卡必醇、二甘醇丁醚乙酸酯、戊二醇、双戊炔、柠檬烯、乙二醇烷基醚、二甘醇烷基醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇烷基醚乙酸酯、二甘醇二烷基醚、三甘醇烷基醚乙酸酯、三甘醇烷基醚、丙二醇烷基醚、丙二醇苯基醚、二丙二醇烷基醚、三丙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、二丙二醇烷基醚乙酸酯、三丙二醇烷基醚乙酸酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、和/或脱盐水。
基于所述导电糊总量，可分别以约30重量％～约99重量％、约0.1重量％～约20重量％和约0.9重量％～约69.9重量％的量包含所述导电粉末、所述金属玻璃和所述有机媒介物。
所述导电糊可通过丝网印刷设置以提供用于电子器件的电极。当所述电极通过将所述导电糊施加在例如半导体基底上而获得时，所述导电粉末可与包括所述第一元素的所述金属玻璃形成固溶体且可扩散到熔化的金属玻璃中，如下面参照图2A～图2D所描述的。
图2A～图2D为示意性地说明包括在将根据示例性实施方式的导电糊施加在半导体基底110上时与金属玻璃形成固溶体且扩散到所述金属玻璃中的导电粉末的导电结构体的横截面图。
参照图2A，导电结构体100可包括施加在半导体基底110上的导电糊120a。导电糊120a可包含作为颗粒各自独立地存在的导电粉末122a和金属玻璃115a。参照图2B，当高于金属玻璃115a的玻璃化转变温度(Tg)加热导电结构体100时，金属玻璃115a可软化且展示类似液体的行为。软化的金属玻璃115a可展示在半导体基底110上的润湿性以提供缓冲层115。缓冲层115可紧密地接触半导体基底110的相对宽的区域。由于金属玻璃115a具有比导电粉末122a的烧结温度低的玻璃化转变温度(Tg)，导电粉末122a仍可作为颗粒存在于导电糊120a中。由此，通过使用所述导电糊制备的电极可包括位于邻近所述半导体基底的区域处的缓冲层、和位于不同于其中形成所述缓冲层的区域的区域处例如在所述缓冲层上的电极部分。
参照图2C，当高于导电粉末122a和所述金属玻璃的低共熔温度加热导电结构体100时，导电粉末122a和所述金属玻璃进入低共熔态，且导电粉末122a的一部分可与所述金属玻璃形成固溶体且扩散到缓冲层115中。
参照图2D，扩散到缓冲层115中的导电粉末122a的一部分(参见图2C)可进一步扩散到半导体基底110和/或半导体基底110与缓冲层115的界面中。当冷却半导体基底110时，所述导电粉末可再结晶以提供包括经再结晶的第一导电粉末122b的前电极部分120，且渗入到半导体基底110中的第二导电粉末122c也可再结晶。
从而，提供形成有第一导电粉末122b的前电极部分120，且包括金属玻璃的缓冲层115可形成于前电极部分120和半导体基底110之间。第二导电粉末122c可渗入到半导体基底110中且再结晶。
存在于半导体基底110中的第二导电粉末122c可有效地将通过太阳光在半导体基底110中产生的电子传输通过缓冲层115进入到前电极部分120中，且可同时降低半导体基底110与电极部分120之间的接触电阻，由此减少电子损失和提高太阳能电池的效率。
参照图3，描述根据示例性实施方式的太阳能电池。图3为显示根据示例性实施方式的太阳能电池的横截面图。
在下文中，为了更好的理解和易于描述，相对于半导体基底110描述上和下位置关系，但不限于此。另外，在下文中，“前侧”是指接收太阳能的一侧，且“后侧”是指与前侧相反的一侧。
参照图3，根据示例性实施方式的太阳能电池200可包括半导体基底110，其包括下半导体层110a和上半导体层110b。
半导体基底110可由晶体硅或化合物半导体形成。所述晶体硅可为例如硅晶片。下半导体层110a和上半导体层110b之一可为掺杂有p-型杂质的半导体层，且另一个可为掺杂有n-型杂质的半导体层。例如，下半导体层110a可为掺杂有p-型杂质的半导体层，且上半导体层110b可为掺杂有n-型杂质的半导体层。这里，所述p-型杂质可为IIIA族元素例如硼(B)，和所述n-型杂质可为VA族元素例如磷(P)。
上半导体层110b的表面可进行表面结构化(texturing)。经表面结构化的上半导体层110b可具有突起和凹陷，例如锥状的，或多孔结构例如蜂窝状。经表面结构化的上半导体层110b可具有扩大的表面积以提高光吸收率和降低反射率，由此改善太阳能电池的效率。
多个前电极123可设置于上半导体层110b上。所述多个前电极123平行于基底110的方向布置，且可以网格图案设计以减小阴影损失和薄层电阻。
所述多个前电极123可包括位于邻近上半导体层110b的区域处的缓冲层115、和位于不同于其中形成缓冲层115的区域的区域处的前电极部分120。图3显示缓冲层115形成于上半导体层110b上，但不限于此。缓冲层115可省略，或者可形成于上半导体层110b的单独部分(与前电极123不同的部分)上。
所述前电极可使用导电糊通过丝网印刷方法设置。所述导电糊与以上描述的相同。
前电极部分120可由导电材料，例如，低电阻导电材料如银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)和/或其组合的至少一种形成。
导电缓冲层115可设置于上半导体层110b与前电极部分120之间。由于金属玻璃，导电缓冲层115可具有导电性。由于导电缓冲层115具有接触前电极部分120和上半导体层110b的部分，导电缓冲层115可通过扩大用于在上半导体层110b与前电极部分120之间传输电荷的路径降低电荷的损失。
导电缓冲层115中的金属玻璃可为用于前电极部分120的导电糊中包含的组分且在处理期间可在用于前电极部分120的导电材料之前软化，使得所述金属玻璃可设置在前电极部分120下面。
经结晶的导电粉末122d可存在于缓冲层115、设置在缓冲层115下面的上半导体层110b、和/或上半导体层110b与缓冲层115的界面中。经结晶的导电粉末122d可在用以使用所述导电糊形成前电极的烧结过程期间熔化，穿过缓冲层115，扩散到上半导体层110b中，且结晶。经结晶的导电粉末122d可与缓冲层115一起降低上半导体层110b和前电极部分120之间的接触电阻，且改善所述太阳能电池的电特性。
汇流条电极(未示出)可设置于前电极部分120上。所述汇流条电极在多个太阳能电池的装配期间使相邻的太阳能电池连接。
介电层130可设置在半导体基底110下面。介电层130可通过防止或抑制电荷的复合和电流的泄漏提高太阳能电池的效率。介电层130可包括多个通孔135，且半导体基底110和将描述的后电极可通过通孔135接触。
介电层130可使用氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氧化铝(Al2O3)、及其组合的至少一种形成，且可具有约～约的厚度。
后电极143可设置在介电层130下面。后电极143可由导电材料例如不透明的金属如铝(Al)形成。后电极143可使用导电糊通过丝网印刷方法以与所述多个前电极123相同的方式设置。
后电极143可包括位于邻近下半导体层110a的区域处的缓冲层115、和位于不同于其中形成缓冲层115的区域的区域处且以与所述多个前电极相同的方式包括导电材料的后电极部分140。然而，示例性实施方式不限于此。所述缓冲层可省略，或者可在下半导体层110a的单独部分(与后电极143不同的部分)上形成。
经结晶的导电粉末122d可存在于缓冲层115、设置于缓冲层115上的下半导体层110a、和/或下半导体层110a和缓冲层115的界面中。经结晶的导电粉末122d可在用以使用所述导电糊形成后电极的烧结过程期间熔化，穿过缓冲层115，扩散到下半导体层110a中，并结晶。经结晶的导电粉末122d可与缓冲层115一起降低下半导体层110a与后电极部分140之间的接触电阻，且改善所述太阳能电池的电特性。
在下文中，参照图3描述制造太阳能电池的方法。制备半导体基底110如硅晶片。作为实例，半导体基底110可掺杂有p-型杂质。
然后，半导体基底110进行表面结构化处理。所述表面结构化处理可使用强酸例如硝酸和盐酸、或强碱例如氢氧化钠通过湿法，或者使用等离子体通过干法进行。
作为实例，半导体基体110可掺杂有n-型杂质。可通过在较高的温度下使POCl3或H3PO4扩散掺杂所述n-型杂质。因而，半导体基底110可包括掺杂有彼此不同的杂质的下半导体层110a和上半导体层110b。
可将用于前电极123的导电糊施加在上半导体层110b上。用于前电极123的导电糊可通过丝网印刷方法提供。所述丝网印刷方法包括在前电极123将位于其中的位置处施加包含电粉末、金属玻璃和有机媒介物的导电糊，并将其干燥。
如上所述，所述导电糊可包含金属玻璃，且所述金属玻璃可使用任何种类的方法制备，例如，熔体纺丝、铸渗、气体雾化、离子辐射、或机械合金化。将用于前电极123的导电糊干燥。
可通过在半导体基底110的后侧上堆叠氧化铝(Al2O3)或氧化硅(SiO2)提供介电层130，作为实例，通过等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)方法提供介电层130。
可通过使用激光的烧蚀在介电层130的一部分上提供多个通孔135。
可随后通过丝网印刷方法在介电层130的一侧上施加用于后电极143的导电糊。然后可将用于后电极143的导电糊干燥。
将用于前电极123的导电糊和用于后电极143的导电糊共烧结。或者，可将用于前电极123的导电糊和用于后电极143的导电糊分别烧结。
所述烧结可在炉中在比所述导电粉末的熔化温度高的温度下，例如，在约200℃～约1000℃的温度下进行。
在下文中，参照图4描述根据示例性实施方式的太阳能电池。图4为显示根据示例性实施方式的太阳能电池的横截面图。
根据示例性实施方式的太阳能电池300可包括掺杂有p-型或n-型杂质的半导体基底110。半导体基底110可包括在后侧上且掺杂有彼此不同的杂质的多个第一掺杂区域111a和第二掺杂区域111b。例如，第一掺杂区域111a可掺杂有n-型杂质，且第二掺杂区域111b可掺杂有p-型杂质。第一掺杂区域111a和第二掺杂区域111b可交替地设置于半导体基底110的后侧上。
半导体基底110的前侧可表面结构化，并因此可提高光吸收率且降低反射率，由此改善太阳能电池的效率。
绝缘层112可提供于半导体基底110上。绝缘层112可由吸收相对少的光的绝缘材料例如以下的至少一种形成：氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化铈(CeO2)、和/或其组合。绝缘层112可为单层或超过一个层。绝缘层112可具有约～约的厚度。
绝缘层112可为抗反射涂层(ARC)，其在太阳能电池的表面上降低光的反射率并提高特定波长的选择性，且同时改善与半导体基底110表面处的硅的接触特性，由此提高所述太阳能电池的效率。
具有多个通孔(参见图3)的介电层150可设置于半导体基底110的后侧上。
与第一掺杂区域111a连接的第一电极和与第二掺杂区域111b连接的第二电极分别设置于半导体基底110的后侧上。所述第一电极和第一掺杂区域111a可通过通孔(参见图3)彼此接触，且所述第二电极和第二掺杂区域111b可通过通孔(参见图3)彼此接触。所述第一电极和所述第二电极可交替设置。
所述第一电极可包括位于邻近第一掺杂区域111a的区域处的缓冲层115、和位于不同于其中形成缓冲层115的区域的区域处的第一电极部分121。所述第二电极可包括位于邻近第二掺杂区域111b的区域处的缓冲层115、和位于不同于其中形成缓冲层115的区域的区域处的第二电极部分141。然而，示例性实施方式不限于此。缓冲层115可省略，或者可形成于邻近第一掺杂区域111a的区域、邻近第二掺杂区域111b的区域、和/或其组合上。
如在示例性实施方式中描述的，所述第一电极和所述第二电极使用包含导电粉末、金属玻璃和有机媒介物的导电糊形成。
缓冲层115可设置于第一掺杂区域111a与第一电极部分121之间、和第二掺杂区域111b与第二电极部分141之间。由于金属玻璃，缓冲层115可具有导电性。由于导电缓冲层115具有接触第一电极部分121或第二电极部分141的部分、以及接触第一掺杂区域111a或第二掺杂区域111b的部分，通过扩大用于在第一掺杂区域111a与第一电极部分121之间、或者在第二掺杂区域111b与第二电极部分141之间传输电荷的路径，可减少不期望的电荷损失。
另外，缓冲层115、第一掺杂区域111a、第二掺杂区域111b、第一掺杂区域111a与缓冲层115的界面、以及半导体基底110的第二掺杂区域111b与缓冲层115的界面的至少一个包括经结晶的导电粉末122d。当使用导电粉末122c提供所述第一电极和/或所述第二电极时，在焙烧过程期间，经结晶的导电粉末122d可熔化并经过缓冲层115且扩散到半导体基底110的第一掺杂区域111a和/或第二掺杂区域111b中，并结晶。经结晶的导电粉末122d可降低第一掺杂区域111a与第一电极部分121之间、以及第二掺杂区域111b与第二电极部分141之间的接触电阻，且改善太阳能电池的电特性。
在其后表面上包括所述第一电极和所述第二电极两者的根据示例性实施方式的太阳能电池可减小其中金属位于前表面上的面积，这可降低阴影损失且提高太阳能电池效率。
在下文中，将参照图4描述制造太阳能电池的方法。
制备掺杂有例如n-型杂质的半导体基底110。可将半导体基底110表面结构化，和可分别在半导体基底110的前侧和后侧上设置绝缘层112和介电层150。作为实例，可通过化学气相沉积(CVD)形成绝缘层112和介电层150。
可通过在半导体基底110的后侧上以较高的浓度顺序掺杂p-型杂质和n-型杂质形成第一掺杂区域111a和第二掺杂区域111b。可在介电层150的对应于第一掺杂区域111a的一部分上施加用于第一电极的导电糊，和可在对应于第二掺杂区域111b的其它部分上施加用于第二电极的导电糊。可通过丝网印刷方法提供所述用于第一电极的导电糊和所述用于第二电极的导电糊，且可分别使用包含所述导电粉末、金属玻璃和有机媒介物的导电糊。
可将所述用于第一电极的导电糊和所述用于第二电极的导电糊一起或分别烧结。所述烧结可在炉中在比导电粉末的熔化温度高的温度下进行。
前述导电糊作为应用于太阳能电池用电极的实例进行说明，但不限于此，且可应用于所有电子器件用电极。
以下实施例更详细地说明本公开内容。然而，理解本公开内容不受这些实施例限制。
测量银(Ag)的固溶度
实施例1
以具有约90μm厚度和约0.5cm宽度的带的形式制备Cu46Zr46Al8金属玻璃。将该金属玻璃带切割成具有1cm的长度且用包含85重量％银(Ag)的银(Ag)糊涂覆。将该金属玻璃带在暴露于空气的同时在约650℃下加热约30分钟以提供导电薄膜。所述加热处理以约50℃/分钟的速度进行。
实施例2
根据与实施例1中相同的程序在金属玻璃带上提供导电薄膜，除了所述金属玻璃为Cu58.1Zr35.9Al6而非Cu46Zr46Al8之外。
对比例1
根据与实施例1中相同的程序在金属玻璃带上提供导电薄膜，除了所述金属玻璃为Cu50Zr50而非Cu46Zr46Al8之外。
评估-1
将由实施例1和2及对比例1获得的金属玻璃带和导电薄膜切割并进行关于横截面表面的分析。
表1显示存在于金属玻璃带中的银(Ag)在距离由实施例1和2及对比例1各自获得的金属玻璃带和导电薄膜的界面约3μm的位置处的固溶度。所述银(Ag)的固溶度通过经由能量色散x-射线光谱法(EDS)测量在所述金属玻璃带与所述导电金属薄膜的界面中在约3μm的深度处的银浓度(原子％)确定。
(表1)
参照表1，由实施例1和2获得的金属玻璃带具有比根据对比例1的金属玻璃带多的在固溶体中的银(Ag)。另外，确认包括具有相对高的量的铝(Al)的金属玻璃的实施例1具有比实施例2高的银(Ag)固溶度。
制备导电糊和电极
实施例3
将银(Ag)粉末和Cu46Zr46Al8金属玻璃添加到包含乙基纤维素粘结剂和丁基卡必醇溶剂的有机媒介物中。基于导电糊的总量，所述银(Ag)粉末、所述Cu46Zr46Al8金属玻璃和所述有机媒介物分别以约84重量％、约4重量％和约12重量％混合。
使用三辊磨将所述混合物捏合以提供导电糊。
通过丝网印刷方法将所述导电糊涂覆在硅晶片上，使用带式炉迅速加热至约500℃，并缓慢加热至约900℃。将所述导电糊冷却以提供电极。
实施例4
根据与实施例3中相同的程序制备导电糊以提供电极，除了使用Cu58.1Zr35.9Al6作为金属玻璃代替Cu46Zr46Al8之外。
对比例2
根据与实施例3中相同的程序制备导电糊以提供电极，除了使用Cu50Zr50作为金属玻璃代替Cu46Zr46Al8之外。
评估-2
将由实施例3和4获得的电极的各接触电阻与对比例2进行对比。所述接触电阻通过转移长度方法(TLM)测定。
表2显示由实施例3和4及对比例2获得的各电极的接触电阻。
(表2)
接触电阻(mΩcm2)
实施例3 35.60
实施例4 40.07
对比例2 60.57
如表2中所示，由实施例3和4获得的电极具有比由对比例2获得的电极低的接触电阻。从而，通过使用包括能够提供与银(Ag)的固溶体的铝(Al)的金属玻璃，接触电阻降低。另外，通过使用具有增加量的铝(Al)以进一步增加与银(Ag)的固溶度的金属玻璃，接触电阻进一步降低。
虽然已结合目前被认为是示例性实施方式的内容描述了本公开内容，但是将理解，发明构思不限于所公开的实施方式，而是相反，意图涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同布置。

Claims (14)

1.导电糊，包含：
导电粉末；
包括具有小于0的与所述导电粉末的混合热值的第一元素的金属玻璃；和
有机媒介物，
其中所述有机媒介物包括有机化合物和溶剂，
所述溶剂包括选自如下的至少一种：萜品醇、丁基卡必醇、二甘醇丁醚乙酸酯、戊二醇、双戊炔、柠檬烯、乙二醇烷基醚、二甘醇烷基醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇烷基醚乙酸酯、二甘醇二烷基醚、三甘醇烷基醚乙酸酯、三甘醇烷基醚、丙二醇烷基醚、丙二醇苯基醚、二丙二醇烷基醚、三丙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、二丙二醇烷基醚乙酸酯、三丙二醇烷基醚乙酸酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、和/或脱盐水。
2.权利要求1的导电糊，其中所述导电粉末和所述第一元素的低共熔温度低于所述导电糊的烧结温度。
3.权利要求2的导电糊，其中所述导电糊具有1000℃或更低的烧结温度。
4.权利要求3的导电糊，其中所述导电糊具有200～1000℃的烧结温度。
5.权利要求1的导电糊，其中所述第一元素包括如下的至少一种：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、镥(Lu)、钇(Y)、钕(Nd)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、钍(Th)、钙(Ca)、钪(Sc)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、锗(Ge)、铅(Pb)、镱(Yb)、锶(Sr)、铕(Eu)、锆(Zr)、铊(Tl)、锂(Li)、铪(Hf)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)、钯(Pd)、金(Au)、钚(Pu)、镓(Ga)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、锑(Sb)、硅(Si)、锡(Sn)、钛(Ti)、镉(Cd)、铟(In)、铂(Pt)、和汞(Hg)。
6.权利要求1的导电糊，其中所述金属玻璃进一步包括第二元素和第三元素，和
所述金属玻璃为具有由以下化学式1表示的组成的合金：
[化学式1]
Ax-By-Cz
其中，在化学式1中，A、B和C分别为所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素；x、y和z分别为所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素的组成比例；和x+y+z＝100；或者
其中所述金属玻璃进一步包括第二元素、第三元素和第四元素，和
所述金属玻璃为具有由以下化学式2表示的组成的合金：
[化学式2]
Ax-By-Cz-Dw
其中，在化学式2中，A、B、C和D分别为所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素；x、y、z和w分别为所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素的组成比例；和x+y+z+w＝100。
7.权利要求6的导电糊，其中在所述化学式1中，以满足以下方程式1的比例包括所述第一元素、所述第二元素和所述第三元素：
[方程式1]
xyΔH1+yzΔH2+zxΔH3<0
其中，在方程式1中，ΔH1为所述第一元素和所述第二元素的混合热值；ΔH2为所述第二元素和所述第三元素的混合热值；且ΔH3为所述第三元素和所述第一元素的混合热值。
8.权利要求6的导电糊，其中在所述化学式2中，以满足以下方程式2的比例包括所述第一元素、所述第二元素、所述第三元素和所述第四元素：
[方程式2]
xyΔH1+yzΔH2+zwΔH3+wxΔH4<0
其中，在方程式2中，ΔH1为所述第一元素和所述第二元素的混合热值，ΔH2为所述第二元素和所述第三元素的混合热值，ΔH3为所述第三元素和所述第四元素的混合热值，且ΔH4为所述第四元素和所述第一元素的混合热值。
9.权利要求1的导电糊，其中所述导电粉末具有100μΩcm或更小的电阻率，或者
其中所述导电粉末包括银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、和镍(Ni)的至少一种。
10.权利要求1的导电糊，其中基于所述导电糊的总量，分别以30～99重量％、0.1～20重量％和0.9～69.9重量％包含所述导电粉末、所述金属玻璃和所述有机媒介物。
11.电子器件，包括：
使用权利要求1-10任一项的导电糊形成的电极。
12.太阳能电池，包括：
电连接至半导体层且使用权利要求1-10任一项的导电糊形成的电极。
13.权利要求12的太阳能电池，其中所述电极包括在邻近所述半导体层的区域处的缓冲层、和在不同于其中形成所述缓冲层的区域的另外区域处的电极部分。
14.权利要求13的太阳能电池，其中所述缓冲层、所述半导体层与所述缓冲层的界面、和所述半导体层的至少一个包括经结晶的导电材料。
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