CN102576580A - 用于光伏电池的导体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于硅半导体装置和光伏电池的导电浆料，所述导电浆料包含一种或多种酸、或成酸组分。
Description
发明领域
本发明的实施方案涉及硅半导体装置，以及用于太阳能电池装置的包含玻璃料的导电厚膜组合物。
发明背景
具有p型基板的常规太阳能电池结构具有可位于电池正面(也称为光照面和受光面)的负极和可位于相对面的正极。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-电子对的外部能源。由于p-n结处存在电势差，因此空穴和电子以相反的方向横跨该结移动，从而产生能够向外部电路输送电力的电流流动。大部分太阳能电池为已被金属化的硅片形式，即具有导电的金属触点。
需要具有改善的电性能的组合物、结构(例如半导体、太阳能电池或光电二极管结构)和半导体装置(例如半导体、太阳能电池或光电二极管装置)，以及制备方法。
发明概述
本发明的一个实施方案涉及厚膜组合物，所述厚膜组合物包含：
一种或多种导电材料；一种或多种玻璃料；一种或多种酸、或成酸组分；和有机载体。在该实施方案的一个方面，酸或成酸组分可具有1至5的pKa值。在一个方面，酸可为有机酸或无机酸。在另一个方面，所述组合物可包含ZnO。所述一种或多种玻璃料可为组合物的0.4重量％至8重量％。所述一种或多种酸或成酸组分可为组合物的0.1重量％至6重量％。所述一种或多种酸或成酸组分可为组合物的0.2重量％至3重量％。在一个实施方案中，有机酸可选自：丙二酸、草酸、二元羧酸和变体化合物例如丙酮二酸、以及它们的混合物。
一个实施方案涉及制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：提供半导体基板；将绝缘膜施加到半导体基板；将上述厚膜组合物施加到绝缘膜；以及焙烧该装置。在另一个实施方案中，所述方法可包括将第二厚膜组合物施加到半导体基板的步骤，其中第二厚膜组合物包含铝。在一个方面，绝缘膜可选自氮化硅膜、氧化钛膜、SiNx:H膜、氧化硅膜以及氧化硅/氧化钛膜。绝缘膜可选自氮化硅膜和SiNx:H膜。一个方面涉及由该方法制备的半导体装置。
一个实施方案涉及半导体装置，所述半导体装置包括：电极，其中在焙烧之前，所述电极包含上述组合物；绝缘膜；和半导体基板。在一个方面，半导体装置可为太阳能电池。
附图简述
图1为示出半导体装置制造过程的工艺流程图。
图1中所示的附图标号如下说明。
10：p型硅基板
20：n型扩散层
30：氮化硅膜、氧化钛膜、或氧化硅膜
40：p+层(背表面场，BSF)
60：在背面上形成的铝浆
61：铝背面电极(通过焙烧背面铝浆而获得)
70：在背面上形成的银浆或银/铝浆
71：银浆或银/铝背面电极(通过焙烧背面银浆而获得)
500：根据本发明在正面上形成的银浆
501：根据本发明的银正面电极(通过焙烧正面银浆而形成)
发明详述
如本文所用，“厚膜组合物”是指组合物在基板上焙烧时具有1至100微米的厚度。该厚膜组合物包含导电材料、玻璃组合物和有机载体。所述厚膜组合物可包含附加组分。如本文所用，所述附加组分为术语“添加剂”。
本文所述的组合物包含分散在有机介质中的一种或多种电功能性材料和一种或多种玻璃料。这些组合物可为厚膜组合物。这些组合物也可包含一种或多种添加剂。示例性添加剂可包括金属、金属氧化物或任何在焙烧时可生成这些金属氧化物的化合物。
在一个实施方案中，电功能粉可为导电粉末。在一个实施方案中，组合物例如导电性组合物可用于半导体装置。在该实施方案的一个方面，所述半导体装置可为太阳能电池或光电二极管。在该实施方案的另一个方面，所述半导体装置可为多种半导体装置中的一种。在一个实施方案中，所述半导体装置可为太阳能电池。
在一个实施方案中，本文所述的厚膜组合物可用于太阳能电池。在该实施方案的一个方面，所述太阳能电池的效率可比基准太阳能电池的效率高70％。在另一个实施方案中，所述太阳能电池效率可比基准太阳能电池的效率高80％。所述太阳能电池的效率可比基准太阳能电池的效率高90％。
玻璃料
在一个实施方案中，厚膜组合物包含一种或多种玻璃组合物。示例性非限制性玻璃组合物描述于例如本文的表II中以及描述于以引用方式并入本文的US 7,435,361、US 7,556,748、美国专利公开2009-010119A1、US61/167,892、US 61/179,864中。
本文所述的，以总玻璃组分组合物的重量百分比的示例性非限制性玻璃组分组合物在表II中基于玻璃组分组合物的重量％示出。在一个实施方案中，本文所述的玻璃组分组合物可包含以下的一者或多者：SiO2、Li2O、Bi2O3、CeO2和V2O5。在该实施方案的一个方面：
SiO2可为3重量％至30重量％、8重量％至22重量％、或9重量％至15重量％，
Li2O可为0重量％至2重量％、0.1重量％至1.0重量％、或0.1重量％5至0.25重量％，
Bi2O3可为65重量％至88重量％、75重量％至85重量％、或80重量％至84重量％，
CeO2可为0重量％至4重量％、1重量％至3重量％、或2.5重量％至3.5重量％，或
V2O5可为0重量％至5重量％、1重量％至4重量％、或2.5重量％至3.5重量％。
本文所述的玻璃组合物，也称为玻璃料，包含一定百分比的某些组分(也称为元素组成)。具体地讲，所述百分比是用于原料中的组分的百分比，如本文所述，该原料随后被加工成玻璃组合物。此命名对于本领域的技术人员为常规的。换句话讲，组合物包含某些组分，并且这些组分的百分比以对应的氧化物形式的百分比来表示。玻璃化学领域的技术人员公认，在制造玻璃的过程中可释放出一定部分的挥发性物质。挥发性物质的实例为氧气。
如果以焙烧的玻璃作为原料，则本领域的技术人员可使用本领域技术人员已知的方法来计算本文所述初始组分的百分比(元素组成)，所述方法包括但不限于：电感耦合等离子体发射光谱法(ICPES)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)等。此外，可使用以下示例性技术：X射线荧光光谱(XRF)、核磁共振光谱(NMR)、电子顺磁共振光谱(EPR)、穆斯堡尔光谱、电子微探针能量色散光谱(EDS)、电子微探针波长色散光谱(WDS)、阴极发光(CL)。
本文所述的玻璃组合物包括但不限于表II中所列的那些；预期玻璃化学领域的普通技术人员可对附加成分进行微量替换，并且基本不会改变玻璃组合物的期望特性。例如，可单独使用或组合使用玻璃生成体的替代品，例如0-3重量％的P2O5、0-3重量％的GeO2、0-3重量％的V2O5，以获得相似的性能。例如，可使用一种或多种中间氧化物，如TiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、CeO2和SnO2，来替代存在于玻璃组合物中的其它中间氧化物(即，Al2O3、CeO2、SnO2)。
本文所述的制备玻璃料的示例性方法为常规玻璃制造技术。先对各种成分进行称量，然后按期望比例进行混合，并在熔炉中加热以在铂合金坩埚中形成熔融物。作为另外一种选择，可使用诸如硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐或氢氧化物之类的盐作为原料，这些盐在低于玻璃熔融温度的温度下分解成氧化物。如本领域熟知的那样，加热到峰值温度(800-1400℃)并保持一定时间，使得熔融物完全变为均相液体，并且不含任何残余的原料分解产物。随后，使熔融的玻璃在反转的不锈钢辊之间骤冷，以形成10-15密耳厚的玻璃片。然后研磨所得的玻璃片以得到50％体积分布设置在目标范围(例如0.8-1.5μm)内的粉末。玻璃料制备领域的技术人员可采用可供选择的合成技术，例如但不限于水淬火法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、或其它适于制备粉末形式的玻璃的合成技术。
在另一个实施方案中，本文的玻璃料组合物可包含以下第三组组分中的一种或多种：CeO2、SnO2、Ga2O3、In2O3、NiO、MoO3、WO3、Y2O3、La2O3、Nd2O3、FeO、HfO2、Cr2O3、CdO、Nb2O5、Ag2O、Sb2O3、以及金属卤化物(如NaCl、KBr、NaI)。
本领域的技术人员应认识到，选择的原材料可能无意地含有杂质，这些杂质在加工过程中可能会被掺入到玻璃中。例如，存在的杂质的含量可在数百至数千ppm的范围内。
杂质的存在不会改变玻璃、厚膜组合物、或焙烧而成的装置的特性。例如，即使厚膜组合物含有杂质，包含该厚膜组合物的太阳能电池亦可具有本文所述的效率。
在该实施方案的另一个方面，厚膜组合物可包含分散在有机介质中的电功能粉和玻璃陶瓷料。在一个实施方案中，这些厚膜导体组合物可用于半导体装置中。在该实施方案的一个方面，半导体装置可为太阳能电池或光电二极管。
在一个实施方案中，总组合物中玻璃料的量在总组合物的0.4-10重量％的范围内。在一个实施方案中，玻璃组合物以总组合物的2-8重量％的量存在。在另一个实施方案中，玻璃组合物以总组合物的3-6重量％范围内的量存在。
导电材料
在一个实施方案中，厚膜组合物可包含赋予组合物适当电功能性质的功能相。在一个实施方案中，电功能粉可为导电粉末。在一个实施方案中，电功能相可包含导电材料(本文也称之为导电颗粒)。例如，导电颗粒可包括导电粉末、导电薄片、或它们的混合物。
在一个实施方案中，导电颗粒可包括银。在另一个实施方案中，导电颗粒可包括银(Ag)和铝(Al)。在另一个实施方案中，导电颗粒可例如包括以下的一种或多种：铜、金、银、钯、铂、铝、银-钯、铂-金等。在一个实施方案中，导电颗粒可包括以下的一种或多种：(1)铝、铜、金、银、钯和铂；(2)铝、铜、金、银、钯和铂的合金；以及(3)它们的混合物。
在一个实施方案中，组合物的功能相可为涂覆的或未涂覆的导电银粒子。在涂覆银粒子的一个实施方案中，它们至少部分地涂覆有表面活性剂。在一个实施方案中，表面活性剂可包括以下非限制性表面活性剂的一种或多种：硬脂酸、棕榈酸、硬脂酸盐、棕榈酸盐、月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、癸酸、肉豆蔻酸和亚油酸、以及它们的混合物。抗衡离子可为但不限于氢离子、铵离子、钠离子、钾离子以及它们的混合物。
银的粒度不受任何特定限制。在一个实施方案中，平均粒度可小于10微米；并且在另一个实施方案中不超过5微米。在一个方面，例如平均粒度可为0.1至5微米。
在一个实施方案中，银可为浆料组合物的60重量％至90重量％。在另一个实施方案中，银可为浆料组合物的70重量％至85重量％。在另一个实施方案中，银可为浆料组合物的75重量％至85重量％。在另一个实施方案中，银可为浆料组合物的78重量％至82重量％。
在一个实施方案中，银可为组合物中固体(即，不包括有机载体)的90重量％至99重量％。在另一个实施方案中，银可为组合物中固体的92重量％至97重量％。在另一个实施方案中，银可为组合物中固体的93重量％至95重量％。
如本文所用，“粒度”旨在表示“平均粒度”，“平均粒度”是指50％体积分布粒度。体积分布粒度可通过本领域的技术人员理解的许多方法来确定，包括但不限于使用Microtrac粒度分析仪的激光衍射和分散方法。
添加剂
在一个实施方案中，厚膜组合物可包含添加剂。在一个实施方案中，添加剂可选自以下的一种或多种：(a)金属，其中所述金属选自锌、铅、铋、钆、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬；(b)一种或多种金属的金属氧化物，其中所述金属选自锌、铅、铋、钆、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬；(c)在焙烧时可生成(b)的金属氧化物的任何化合物；以及(d)它们的混合物。
在一个实施方案中，添加剂可包括含锌添加剂。含锌添加剂可包括以下的一种或多种：(a)锌，(b)锌的金属氧化物，(c)在焙烧时可生成锌的金属氧化物的任何化合物，以及(d)它们的混合物。在一个实施方案中，含锌添加剂可包括树脂酸锌。
在一个实施方案中，含锌添加剂可包括ZnO。ZnO可具有在1纳米至10微米范围内的平均粒度。在另一个实施方案中，ZnO可具有40纳米至5微米的平均粒度。在另一个实施方案中，ZnO可具有60纳米至3微米的平均粒度。在另一个实施方案中，ZnO可具有例如小于100nm、小于90nm、小于80nm、1nm至小于100nm、1nm至95nm、1nm至90nm、1nm至80nm、7nm至30nm、1nm至7nm、35nm至90nm、35nm至80nm、65nm至90nm、60nm至80nm以及介于这些范围之间的平均粒度。
在一个实施方案中，ZnO可按总组合物的0.5-10重量％的范围存在于组合物中。在一个实施方案中，ZnO可按总组合物的1-8重量％的范围存在。在一个实施方案中，ZnO可按总组合物的2-7重量％的范围存在。
在另一个实施方案中，含锌添加剂(例如锌、树脂酸锌等)可按0.5-10重量％范围内的量存在于总厚膜组合物中。在另一个实施方案中，含锌添加剂可按总组合物的1-8重量％的范围存在。在另一个实施方案中，含锌添加剂可按总组合物的大于2-7重量％的范围存在。
在一个实施方案中，金属/金属氧化物添加剂(例如锌)的粒度在7nm(纳米)至125nm范围内；在另一个实施方案中，所述粒度可小于例如100nm、90nm、85nm、80nm、75nm、70nm、65nm、或60nm。
在一个实施方案中，添加剂可包含酸。在一个实施方案中，酸可按0.1重量％至6重量％范围内的量存在于总厚膜组合物中。在另一个实施方案中，酸可按总组合物的0.2重量％至3重量％范围内的量存在。在另一个实施方案中，酸可按总组合物的0.4重量％至2重量％范围内的量存在。
在一个实施方案中，添加剂可包含有机酸。在另一个实施方案中，酸可包括二元羧酸。在另一个实施方案中，酸可包括草酸和丙二酸。在另一个实施方案中，酸可为组合形式。
在一个实施方案中，添加剂可包含酸pKa值在1至5范围内的有机酸。在另一个实施方案中，添加剂可具有在2至4范围内的pKa值。在另一个实施方案中，添加剂可具有小于3的pKa值。在另一个实施方案中，添加剂可具有小于2的pKa值。
在一个实施方案中，添加剂可包含无机酸。在另一个实施方案中，添加剂可包含无机酸和缓冲剂。
有机介质
在一个实施方案中，本文所述的厚膜组合物可包含有机介质。无机组分可通过例如机械搅拌与有机介质混合以形成浆料。可将多种惰性粘稠材料用作有机介质。在一个实施方案中，有机介质可使得无机组分能够以适当的稳定度在其中分散。在一个实施方案中，介质的流变学特性可赋予组合物某些应用特性，包括：固体的稳定分散性、用于丝网印刷的适当粘度和触变性、基板和浆料固体的适当可润湿性、良好的干燥速率、以及良好的焙烧特性。在一个实施方案中，厚膜组合物中所用的有机载体可为非水性惰性液体。设想使用多种有机载体，所述载体可包含或不包含增稠剂、稳定剂和/或其它常用添加剂。有机介质可为在一种或多种溶剂中的一种或多种聚合物溶液。在一个实施方案中，有机介质也可包含一种或多种组分，例如表面活性剂。在一个实施方案中，聚合物可为乙基纤维素。其它示例性聚合物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、以及乙二醇单乙酸酯的单丁基醚、或它们的混合物。在一个实施方案中，本文所述的厚膜组合物中可用的溶剂包括醇酯和萜烯，例如α-或β-萜品醇或它们与其它溶剂例如煤油、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。在另一个实施方案中，有机介质可包含挥发性液体，该液体在被施加到基板后有助于快速硬化。
在一个实施方案中，聚合物可按总组合物的例如8重量％至11重量％范围内的比例存在于有机介质中。可使用有机介质将厚膜银组合物调整为预定的、可进行丝网印刷的粘度。
在一个实施方案中，厚膜组合物中的有机介质与分散体中的无机组分的比率可取决于施加浆料的方法和所用有机介质的类型，具体由本领域的技术人员来确定。在一个实施方案中，为了获得良好的润湿，分散体可包含70-95重量％的无机组分和5-30重量％的有机介质(载体)。
焙烧的厚膜组合物
在一个实施方案中，可在干燥和焙烧半导体装置期间去除有机介质。在一个方面，可在焙烧期间将玻璃料、银和添加剂烧结以形成电极。焙烧的电极可包含在焙烧和烧结过程中产生的组分、组合物等。
在该实施方案的一个方面，半导体装置可为太阳能电池或光电二极管。
制备半导体装置的方法
一个实施方案涉及制备半导体装置的方法。在一个实施方案中，半导体装置可用于太阳能电池装置中。半导体装置可包括正面电极，其中在焙烧之前，正面(受光面)电极可包含本文所述的组合物。
在一个实施方案中，制备半导体装置的方法包括以下步骤：(a)提供半导体基板；(b)将绝缘膜施加到半导体基板；(c)将本文所述的组合物施加到绝缘膜；以及(d)焙烧该装置。
可用于本文所述方法和装置的示例性半导体基板为本领域技术人员所知，并且包括但不限于：单晶硅、多晶硅、带状硅等。半导体基板可为承载结点的。半导体基板可掺入有磷和硼以形成p/n结。半导体基板的掺杂方法是本领域技术人员所了解的。
如本领域技术人员所知，半导体基板的尺寸(长度×宽度)和厚度可变化。在一个非限制性实例中，半导体基板的厚度可为50至500微米、100至300微米、或140至200微米。在一个非限制性实例中，半导体基板的长度和宽度均可为100至250mm、125至200mm、或125至156mm。
可用于本文所述方法和装置的示例性绝缘膜为本领域技术人员所知，并且包括但不限于：氮化硅、氧化硅、氧化钛、SiNx:H、氢化无定形氮化硅、以及氧化硅/氧化钛膜。绝缘膜可通过等离子体增强化学气相沉积、化学气相沉积和/或本领域技术人员已知的其它技术来形成。在绝缘膜为氮化硅的一个实施方案中，氮化硅膜可通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积或物理气相沉积(PVD)过程形成。在绝缘膜为氧化硅的一个实施方案中，氧化硅膜可通过热氧化、热化学气相沉积、等离子化学气相沉积或物理气相沉积形成。绝缘膜(或层)也可称为减反射涂层(ARC)。
本文所述组合物可通过本领域技术人员已知的多种方法而施加到涂覆ARC的半导体基板，包括但不限于，丝网印刷、喷墨、共挤出、注射器分配、直接描绘和气溶胶喷墨。可将组合物以图案来施加。可将组合物以预定形状在预定位置施加。在一个实施方案中，可用组合物形成正面电极的导电指状物和母线。在一个实施方案中，导电指状物的导线宽度可为20至200微米、40至150微米、或60至100微米。在一个实施方案中，导电指状物的导线厚度可为5至50微米、10至35微米、或15至30微米。
在另一个实施方案中，可用组合物形成导电性硅接触指状物。
如本领域技术人员所知，可将在涂覆ARC的半导体基板上涂覆的组合物干燥例如0.5至10分钟，然后再焙烧。在一个实施方案中，可在干燥过程中除去挥发性溶剂和有机物。焙烧条件为本领域的技术人员所了解。在示例的非限制性焙烧条件中，硅片基板被加热至介于600℃和900℃之间的最高温度，持续时间为1秒至2分钟。在一个实施方案中，焙烧过程中达到的硅片最高温度在650℃至800℃的范围内，持续时间为1至10秒。在另一个实施方案中，由导电厚膜组合物形成的电极可在由氧气与氮气的混合气体构成的气氛中进行焙烧。该焙烧方法除去有机介质并烧结导电厚膜组合物中含有银粉的玻璃料。在另一个实施方案中，由导电厚膜组合物形成的电极可在有机介质移除温度以上在不含氧气的惰性气氛中焙烧。该焙烧过程烧结或熔融厚膜组合物中的贱金属导电材料，例如铜。
在一个实施方案中，焙烧过程中，被焙烧的电极(优选指状物)可与绝缘膜反应并穿透绝缘膜，从而与硅基板形成电接触。
在另一个实施方案中，在焙烧之前，将其它导电性装置增强材料施加到半导体装置的反型区域，并与本文所述组合物一起焙烧或依次焙烧。半导体装置的反型区域位于该装置的相对面。该材料充当电接触、钝化层和可软焊固定区域。
在一个实施方案中，反型区域可位于该装置的非受光面(背面)。在该实施方案的一个方面，背面导电材料可包含铝。示例性背面含铝组合物和施加方法描述于例如US 2006/0272700中，该专利以引用方式并入本文中。
在另一个方面，可软焊固定材料可包含铝和银。含铝和银的示例性固定组合物描述于例如US 2006/0231803中，该专利以引用方式并入本文中。
在另一个实施方案中，由于p区和n区并排成形，施加到装置反型区域的材料邻近本文所述的材料。该装置将金属接触材料全部设置在装置的非受光面(背面)以最大限度增加受光面(正面)的入射光。
半导体装置可通过以下方法由结构元件来制造，所述结构元件由承载结点的半导体基板和在其主表面上形成的氮化硅绝缘膜构成。制造半导体装置的方法包括以下步骤：将能够穿透绝缘膜的导电厚膜组合物以预定的形状并在预定位置施加(例如涂覆和印刷)到绝缘膜，然后进行焙烧以便使导电厚膜组合物熔融并且穿透绝缘膜，从而形成与硅基板的电接触。导电厚膜组合物为厚膜浆料组合物，如本文所述，所述组合物由分散在有机载体中的银粉、含锌添加剂、具有300-600℃的软化点的玻璃或玻璃粉混合物、以及任选地附加的金属/金属氧化物添加剂制成。
本发明的一个实施方案涉及由本文所述的方法制造的半导体装置。包含本文所述组合物的装置可包含硅酸锌，如上所述。
本发明的一个实施方案涉及按上述方法制造的半导体装置。
可与本文所述的厚膜组合物一起使用的其它基板、装置、制造方法等描述于美国专利申请公布US 2006/0231801、US 2006/0231804和US2006/0231800中，这些专利全文以引用方式并入本文。
实施例
浆料制备
一般来讲，采用以下步骤进行浆料制备：称取适量的溶剂、介质和表面活性剂，在混合罐中混合15分钟，然后添加本文所述的玻璃料和任选地金属添加剂，并且再次混合15分钟。由于银是固体的主要成分，因此要逐步增量添加以确保更好的润湿。充分混合之后，用三辊研磨机反复碾压浆料，压力从0逐渐增加至300psi。将辊的间隙设置为1密耳。用研磨细度(FOG)衡量分散程度。浆料的典型FOG值在第四长的连续刮涂后小于20微米，在刮涂50％的浆料后则小于10微米。
表III和IV示出了银浆的电特性。测试的浆料包含77至81％的银粉和4.8至5％的玻璃料粉末，如表I和II中所示。
测试程序-效率
测试根据本文所述的方法形成的太阳能电池的转换效率。下面提供了示例性的效率测试方法。
在一个实施方案中，将根据本文所述方法形成的太阳能电池放入测量效率的商用I-V测试仪(ST-1000)。I-V测试仪中的氙弧灯模拟已知强度的日光，并照射电池正面。测试仪利用多点接触方法测量在大约400负载电阻设置下的电流(I)和电压(V)以确定电池的电流-电压曲线。由I-V曲线计算填充因数(FF)、串联电阻(Rs)和效率(Eff)。
将效率和串联电阻值归一化到通过用不含外加酸的银浆制得的电池获得的值。
表III示出了归一化的效率值，其中100表示不含外加酸的银浆的效率。效率增加表明改善的装置性能。大于100的归一化效率值表明相对于不含外加酸的银浆得到了改善。
表IV示出了归一化的串联电阻值，其中100表示不含外加酸的银浆的串联电阻。串联电阻减小有助于改善装置性能。小于100的归一化串联电阻值表明相对于不含外加酸的银浆得到了改善。
以上效率测试仅为示例性的。测试效率的其它仪器和程序将为本领域普通技术人员所了解。
表I：示例性银浆组合物(重量％)
表II：玻璃料组合物(重量％)
表III：银浆的电特性-效率
表IV：银浆的电特性-串联电阻
Claims (15)
1.厚膜组合物，包含：
(a)一种或多种导电材料；
(b)一种或多种玻璃料；
(c)一种或多种酸、或成酸组分；和
(d)有机载体。
2.权利要求1的组合物，其中所述酸或成酸组分具有1至5的pKa值。
3.权利要求1的组合物，其中所述酸为有机酸或无机酸。
4.权利要求1的组合物，还包含ZnO。
5.权利要求1的组合物，其中所述一种或多种玻璃料为所述组合物的0.4重量％至8重量％。
6.权利要求1的组合物，其中所述一种或多种酸或成酸组分为所述组合物的0.1重量％至6重量％。
7.权利要求1的组合物，其中所述一种或多种酸或成酸组分为所述组合物的0.2重量％至3重量％。
8.权利要求4的组合物，其中所述有机酸选自：丙二酸、草酸、二元羧酸和变体化合物例如丙酮二酸，以及它们的混合物。
9.权利要求8的组合物，其中所述有机酸选自：丙二酸、草酸、以及它们的混合物。
10.制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供半导体基板；
(b)将绝缘膜施加到所述半导体基板；
(c)将权利要求1的厚膜组合物施加到所述绝缘膜；以及
(d)焙烧所述装置。
11.权利要求10的方法，其中在步骤(d)之前，所述方法还包括将第二厚膜组合物施加到所述半导体基板的步骤，其中所述第二厚膜组合物包含铝。
12.权利要求10的方法，其中所述绝缘膜选自氮化硅膜、氧化钛膜、SiNx:H膜、氧化硅膜和氧化硅/氧化钛膜。
13.权利要求10的方法，其中所述绝缘膜选自氮化硅膜和SiNx:H膜。
14.由权利要求10的方法制造的半导体装置。
15.半导体装置，包括：
(a)电极，其中在焙烧之前，所述电极包含权利要求1的组合物；
(b)绝缘膜；和
(c)半导体基板。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103811100A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-05-21 | 北京林业大学 | 一种晶硅太阳能电池背场形成用铝浆及其制备方法 |
| CN108519407A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-09-11 | 湖北金泉新材料有限责任公司 | 一种评估锂离子电池导电浆料分散性的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012059974A1 (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-10 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 低温焼結性導電性ペーストおよびそれを用いた導電膜と導電膜の形成方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1343376A (zh) * | 1999-03-11 | 2002-04-03 | 默克专利股份有限公司 | 用于生产半导体p,p+ 和n,n+区的掺杂糊剂 |
| US20040151893A1 (en) * | 2001-06-28 | 2004-08-05 | Kydd Paul H. | Low temperature method and composition for producing electrical conductors |
| CN1862839A (zh) * | 2005-04-14 | 2006-11-15 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 半导体器件的制造方法及其中用到的导电组合物 |
| CN1873836A (zh) * | 2005-04-14 | 2006-12-06 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 制造半导体器件的方法以及用于该方法的导电组合物 |
| CN101055896A (zh) * | 2005-04-14 | 2007-10-17 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 导电组合物及其用于制造半导体器件的方法 |
| CN101081969A (zh) * | 2007-06-28 | 2007-12-05 | 中国兵器工业集团第五三研究所 | 一种导电胶粘剂 |
| WO2008105456A1 (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-04 | Mitsubishi Materials Corporation | 金属ナノ粒子分散液及びその製造方法並びに金属ナノ粒子の合成方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7842196B2 (en) * | 2004-10-08 | 2010-11-30 | Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. | Conductive composition and production method thereof, antistatic coating material, antistatic coating, antistatic film, optical filter, and optical information recording medium, and capacitors and production method thereof |
| JP4789599B2 (ja) * | 2004-12-06 | 2011-10-12 | ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． | フォトレジスト組成物 |
| JPWO2006101077A1 (ja) * | 2005-03-22 | 2008-09-04 | 松下電器産業株式会社 | 光ディスク装置 |
| US7494607B2 (en) | 2005-04-14 | 2009-02-24 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Electroconductive thick film composition(s), electrode(s), and semiconductor device(s) formed therefrom |
| US7771623B2 (en) * | 2005-06-07 | 2010-08-10 | E.I. du Pont de Nemours and Company Dupont (UK) Limited | Aluminum thick film composition(s), electrode(s), semiconductor device(s) and methods of making thereof |
| WO2010107996A1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Conductive paste for a solar cell electrode |
| US20100258166A1 (en) * | 2009-04-09 | 2010-10-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Glass compositions used in conductors for photovoltaic cells |
-
2010
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1343376A (zh) * | 1999-03-11 | 2002-04-03 | 默克专利股份有限公司 | 用于生产半导体p,p+ 和n,n+区的掺杂糊剂 |
| US20040151893A1 (en) * | 2001-06-28 | 2004-08-05 | Kydd Paul H. | Low temperature method and composition for producing electrical conductors |
| CN1862839A (zh) * | 2005-04-14 | 2006-11-15 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 半导体器件的制造方法及其中用到的导电组合物 |
| CN1873836A (zh) * | 2005-04-14 | 2006-12-06 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 制造半导体器件的方法以及用于该方法的导电组合物 |
| CN101055896A (zh) * | 2005-04-14 | 2007-10-17 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 导电组合物及其用于制造半导体器件的方法 |
| WO2008105456A1 (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-04 | Mitsubishi Materials Corporation | 金属ナノ粒子分散液及びその製造方法並びに金属ナノ粒子の合成方法 |
| CN101081969A (zh) * | 2007-06-28 | 2007-12-05 | 中国兵器工业集团第五三研究所 | 一种导电胶粘剂 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103811100A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-05-21 | 北京林业大学 | 一种晶硅太阳能电池背场形成用铝浆及其制备方法 |
| CN108519407A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-09-11 | 湖北金泉新材料有限责任公司 | 一种评估锂离子电池导电浆料分散性的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110057314A1 (en) | 2011-03-10 |
| WO2011031726A1 (en) | 2011-03-17 |
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