CN103430240A - 用于太阳能应用的过孔填料 - Google Patents

用于太阳能应用的过孔填料 Download PDF

Info

Publication number
CN103430240A
CN103430240A CN2011800525714A CN201180052571A CN103430240A CN 103430240 A CN103430240 A CN 103430240A CN 2011800525714 A CN2011800525714 A CN 2011800525714A CN 201180052571 A CN201180052571 A CN 201180052571A CN 103430240 A CN103430240 A CN 103430240A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
electroconductive paste
size
micron
silver powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800525714A
Other languages
English (en)
Inventor
G·E·小格雷迪
C·M·麦金利
A·S·沙科赫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC
Original Assignee
Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC filed Critical Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC
Publication of CN103430240A publication Critical patent/CN103430240A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/07—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/10—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/18—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing free metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/20—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing titanium compounds; containing zirconium compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/481—Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H01L31/02245—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells for metallisation wrap-through [MWT] type solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42—Plated through-holes or plated via connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1126—Firing, i.e. heating a powder or paste above the melting temperature of at least one of its constituents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49165—Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及用于太阳能应用中的过孔填料，其表现出低的串联电阻和高的旁路电阻。本发明的过孔填料包含银粉、玻璃粉和载剂。

Description

用于太阳能应用的过孔填料
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能应用中的过孔填料，其具有低的串联电阻和高的旁路电阻。这种新的太阳能电池结构是背接触太阳能电池装置。在该装置中，与p和n表面的接触是在太阳能电池的背面形成的。这种结构利于降低阴影损失，从而提高了太阳能效率。本发明特别涉及关键的金属化，其如图1所示通过孔将太阳能电池的正面与背面相连。
背景技术
太阳能电池有时也被称为光伏电池，通过光伏效应将太阳能转化为电能。最常见的太阳能电池包含大面积的P-N结装置。这种太阳能电池通常包含硅片，该硅片在N侧掺有磷，在P侧掺有硼。在硅片的N侧（通常在抗反射涂层上）形成金属接触网格。在硅片的P侧上形成背接触。当光子撞击太阳能电池时，从硅片的N侧释放出电子。释放的电子不能穿过P-N结，因此流过所述接触网格。接触网格与在所述背接触的绝缘层上形成的收集器网格电连接。接触网格与收集器网格之间的电连接是通过导电的过孔填料来建立的，该填料填充了穿过硅片的过孔。电子流通过外电路（未显示）从收集器网格流向背接触，它们在此填充入硅片P侧的自由“空穴”。流过外电路的电子流提供了电流（“I”），太阳能电池的电场产生了电压（“V”），他们的乘积是功率（“P”）。
众所周知，太阳能电池产生的功率会通过两种寄生电阻而耗散，它们被称为串联电阻（“Rs”）和旁路电阻（“Rsh”）。串联电阻来自于制造太阳能电池的材料对电流（尤其是从硅片N侧流向接触网格的电子流）的固有电阻，和来自于有电阻的触点。旁路电阻会防止电流穿过在太阳能电池中形成的P-N结的电流泄漏。为了使太阳能电池的效率最大化，应当使串联电阻尽可能小，而使旁路电阻尽可能大。
发明概述
就处理太阳能电池的寄生电阻而言，通过过孔形成导电通道是特别困难的问题。一方面，希望过孔填料具有低的固有电阻，从而使串联电阻最小。但是由于过孔填料在过孔中与硅片接触，过孔填料也会形成贯穿P-N结的导电通道（旁路），这不利地造成低的旁路电阻。
鉴于上述情况，本发明涉及用于太阳能应用中的过孔填料，其具有低的串联电阻和高的旁路电阻。本发明的过孔填料包含银粉、特殊氧化物、玻璃粉和载剂。另选的太阳能电池类型是发射极穿孔卷绕电池（EWT），其中硅片具有在其中形成的过孔，过孔将n侧（主表面）与p侧（主表面）连接。这些孔可以通过例如化学刻蚀、机械钻孔或激光等形成。然后将过孔衬以电绝缘材料。然后用包含导电材料（通常是金属，例如银）和玻璃粉的糊填充绝缘的过孔。然后将填充有所述糊的硅片烧制，以将金属烧结，将玻璃粉熔融。由此形成从硅片的n侧到p侧的、贯穿硅片厚度的导电通道。由于预先向过孔施用了绝缘材料，因而防止了穿过硅片的侧向导电。制造发射极穿孔卷绕太阳能电池的方法在US2011/0192826中已公开，该文献经引用而合并到本文中。
特别地，参考图1。图1是EWT太阳能电池的概括的、程式化的图。硅片10具有n侧和p侧。在硅片10中形成过孔（未显示），在所述n侧和p侧之间提供通道。将绝缘层50施用在过孔的内表面上和硅片10的n侧的至少一部分表面上。过孔填充有含有金属和玻璃粉的糊60。将钝化层70（例如SiNx和SiO2）施用在硅片10的n侧上的至少一部分绝缘层50上。它也可以覆盖糊60的暴露的部分。
然后，将过孔中填充了糊60的硅片10烧制，以将糊中的金属烧结、将玻璃熔融，从而形成一个塞。或者，不是仅烧制过孔糊60，也可以由另一种糊在硅片n侧（80）和p（90）上都印刷触点。糊80和糊90各自覆盖糊60的至少一部分暴露的端面。n侧触点80可以覆盖一部分钝化层70。如果之前烧制了糊60，则可以在所述塞的烧制端上印刷触点80和90，并独立烧制。
本发明开发的糊组合物填充所述过孔，并在烧制时形成固体塞。该固体塞具有低的电阻，并且不在过孔中与发射极反应而造成旁路。发射极是通过使磷扩散到硅片中而形成的p-n结。所述糊还是可焊的，并具有高的粘附性。在一些场合，此过孔填料也可以被其它糊覆盖，形成可焊性高的触点。
本发明具有三个主要特点。第一个特点涉及在烧制过程中控制烧结。这是通过仔细选择具有一定粒度的金属粉末、使用具有特定熔点的玻璃和影响烧结性能的氧化物来实现的。第二个特点涉及旁路特性。通过控制过孔填充糊和周围孔之间的反应实现了优异的旁路性能。这是通过选择玻璃和通过氧化物的比例来控制的。第三个特点涉及被烧制膜的可焊性和粘附性。这是通过选择对硅片具有反应性的玻璃和选择在烧结过程中不把玻璃挤压到表面上的金属粉末来实现的。除此之外，通过选择有机树脂来控制糊的流变性，以产生理想的过孔填充。
本发明的上述及其它特点将在下文更充分地描述，并特别在权利要求书中指出。下文的描述详细阐述了本发明的一些示例性的实施方案，但它们只是指出了可以采用本发明原理的数种方式中的一部分。
附图简述
图1是太阳能电池的程式化的示意性截面图。
图2－4是显示在实施例中形成的过孔的横截面的显微照片。
发明详述
本发明的过孔填料在烧制前含有银粉和玻璃粉。银粉和玻璃粉的特殊特点决定了使用由本发明过孔填料制成的塞的太阳能电池的特性。
本发明的过孔填料优选含有约65重量％至约90重量％的银粉。更优选地，本发明的过孔填料含有约74重量％至约87重量％的银粉。银粉应该具有普通的高纯度（99+％）。
相信在使用具有两种或更多种不同D50粒度（即，双峰、三峰或者多峰粒度分布）的银粉时，填充密度提高。银粉优选具有在大约0.25微米到大约30微米的范围内的D50平均粒度（有时简称为D50尺寸）。
对于第一部分银粉，D50尺寸为0.5到5微米，优选为1到4.5微米，更优选为1.5-3.5微米，例如2-3微米。对于第二分部银粉，D50尺寸为0.5到2.5微米，优选为0.75到2.25微米，更优选为1-2微米，例如1.25-1.75微米。对于第三部分银粉，D50尺寸为0.1到1.5微米，优选为0.3到1.3微米，更优选是0.5-1.0微米，例如0.6-0.9微米。
另选的银粉（在本文中可被称为第一、第二、第三等等）的D50尺寸为2到20微米，优选为3到15微米，更优选为4-10微米，更优选为5-9微米，例如6-8微米。
在本发明的实施方式中，可以使用第一、第二、第三和所述另选银粉的各种比例的组合。
例如，糊可以含有20-50重量％的所述第一部分银粉、30-50重量％的所述第二部分银粉和0.1-10重量％的所述第三部分银粉。优选地，糊可以含有25-45重量％的所述第一部分银粉、35-45重量％的所述第二部分银粉和2-8重量％的所述第三部分银粉。或者，糊可以含有30-40重量％的所述第一部分银粉、30-40重量％的所述第二部分银粉和3-7重量％的所述第三部分银粉。
在本发明的另一实施方式中，糊含有40-70重量％的所述另选部分银粉、5-25重量％的所述第二部分银粉和1-20重量％的所述第三部分银粉。优选地，糊含有45-65重量％的所述另选部分银粉、10-20重量％的所述第二部分银粉和5-15重量％的所述第三部分银粉。更优选地，糊含有50-60重量％的所述另选部分银粉、12-18重量％的所述第二部分银粉和6-10重量％的所述第三部分银粉。
各种银粒子表面积（SSA，用BET方法测量）都适用于本发明。例如，0.01-1.0m2/g、或0.1-0.5m2/g、或0.2-0.6m2/g、或0.3-0.8m2/g、例如0.22m2/g或0.84m2/g的表面积。
两种形态的银粉都是可行的：平的薄片和球形。优选的银粉是球形和片状粉末的组合。将两种或三种不同尺寸和形状的银粉掺混，以控制烧结时的收缩率。用脂肪酸及其皂涂覆Ag粒子以实现需要的流变性。
优选地，本发明的过孔填料还含有大约0.01％到大约10重量％的一种或多种玻璃粉，或1-10重量％。优选地，用于本发明中的玻璃粉具有在大约250℃到650℃、优选大约300℃到大约600℃范围内的软化点（通过Labino软化点仪测量）。玻璃粉的化学组分对于确保不发生烧穿是关键的。例如，可以使用具有如表1所示组成的磷酸钒铅玻璃（“Pb-V-P”）和铝硅酸铅锌玻璃（Pb-Zn-Al-Si）。
表1玻璃组成范围，重量％
Figure BDA00003125336100051
应将玻璃粉研磨成大约2到大约5微米平均粒度（D50）的细度。粒度是通过光散射（例如激光散射）、使用例如Microtrac X-100粒度分析仪的装置测量的。优选玻璃的玻璃转化温度（Tg）优选为250到650℃，最优选在300到550℃。
可用于本发明的玻璃粉（即，为了控制与硅的反应性和粘附性）可以主要是结晶型，或是结晶与非结晶玻璃粉的组合，或是非结晶玻璃粉与在触点形成过程中溶解在玻璃中的反应性结晶材料的组合。优选的玻璃粉是部分结晶型。
可以使用添加剂，例如氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化钒、氧化锌、铁氧化物及它们的组合，以及它们与氧化铝的反应产物，例如铝酸钴，以促进对硅的粘附。
过孔填料可以任选地进一步含有一种或多种无机填料。例如，氧化锆，氧化铋，氧化铝，二氧化钛，硅酸锆（例如锆石），硅酸锌（例如硅锌矿），结晶二氧化硅，堇青石，膨润土和/或锂蒙脱石，其总量最高可达大约10重量％。所述无机填料应当具有约20纳米到约10微米、优选50nm到5微米、更优选100nm到1微米的D50平均粒度。
优选地，将银粉、玻璃粉和可选的无机填料以前述量与大约5％到大约20重量％的一种或多种有机载剂或载体组合物混合。优选地，所述有机载剂或载体组合物含有溶解在一种或多种溶剂和任选地一种或多种触变剂中的一种或多种树脂。在优选的实施方式中，所述有机载剂组合物含有至少约80重量％的一种或多种有机溶剂、最高可达约15重量％的一种或多种热塑性树脂、最高可达约4重量％的一种或多种触变剂、和最高可达约2重量％的一种或多种湿润剂。
乙基纤维素是用于本发明的优选树脂，但也可以使用下述树脂：例如乙基羟乙基纤维素、木松香、乙基纤维素与酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯和乙二醇单乙酸酯的单丁醚。沸点（在1大气压）为大约130℃到约350℃之间的溶剂是合适的。合适的溶剂包括萜烯（例如α-或β-松油醇）或高沸点醇（例如
Figure BDA00003125336100061
二甘醇单乙醚），或其与其它溶剂（例如丁基
Figure BDA00003125336100062
（二甘醇单丁醚）、二丁基
Figure BDA00003125336100063
（二甘醇二丁醚）、丁基
Figure BDA00003125336100064
乙酸酯（二甘醇单丁醚乙酸酯）、己二醇、（2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯）、其它醇酯、煤油、邻苯二甲酸二丁酯）的混合物。可以配制它们与其它溶剂的各种组合，以获得各种应用所需的粘度和挥发性。也可以加入在厚膜糊配制物中常用的其它分散剂、表面活性剂和流变改性剂。这些产物的市售实例包括以下述商标出售的那些：
Figure BDA00003125336100066
（Eastman Chemical Company,Kingsport,Tenn.），和（Dow Chemical Co.,Midland,Mich.），
Figure BDA00003125336100072
（UnionCarbide Division of Dow Chemical Co.,Midland,Mich.），
Figure BDA00003125336100073
（Elementis Company,Hightstown,NJ.），和
Figure BDA00003125336100074
（Transene Co.Inc.,Danvers,Mass.）。
常用的有机触变剂是氢化的蓖麻油及其衍生物。并不总是需要触变剂，因为溶剂与任何悬浮液中固有的剪切稀释的结合可能本身在这方面就合适了。另外，可以使用湿润剂，例如脂肪酸酯，例如N-牛脂1,3-二氨基丙烷二油酸酯、N-牛脂三亚甲基二胺二乙酸酯、N-椰油三亚甲基二胺、β二胺、N-油基三亚甲基二胺、N-牛脂三亚甲基二胺、N-牛脂三亚甲基二胺二油酸酯、以及它们的组合。
可以使用三辊研磨机方便地制备本发明的过孔填料。所用载剂的量和类型主要由最终需要的配制物粘度和材料的研磨细度决定。对于太阳能应用，优选将粘度调节在大约100到大约500kcps、优选大约300到大约400kcps的范围内（在9.6秒-1的剪切速率，用Brookfield粘度计HBT测定，锭轴14，在25℃测量）。
本发明的过孔填料优先适用于填充太阳能电池中的过孔，从而提供从硅片N侧上形成的接触网格到背接触上的绝缘层上形成的收集器网格的导电通道。使用传统的厚膜施用法施用所述过孔填料，干燥并烧制。在烧制过程中，过孔填料烧结并变密实。可以在大约550到大约850℃的硅片温度下使用常规烧制设备和空气气氛实现烧制。
不受制于特别的理论，但申请人相信，在烧制过程中，本发明过孔填料中的至少一部分玻璃粉迁移至和/或覆盖了限定所述过孔的硅片，而本发明过孔填料的银粉烧结/熔融，形成在正面接触网格和背面接触点之间的金属塞。这样，电子可以以低的串联电阻（Rs）通过金属通路，而硅片上的玻璃覆盖层提供了对硅的粘附，更确切地说，是对硅上钝化层的粘附。但是，通过玻璃Tg的优化选择和使用不同的氧化物，控制了硅与玻璃之间的反应，防止了旁路。
过孔填充的旁路特性可以通过太阳能电池的电流-电压（I-V）响应来测量。对于优秀的太阳能电池性能，其旁路电阻需要＞1Kohms。本发明优选的糊产生了＞20Kohms的旁路电阻。
下述实施例仅仅是为了例证，不应当理解为对权利要求施加限制。
实施例
用氮化硅抗反射涂层在硅片的N侧涂覆12.5cm×12.5cm、厚250-300μm的多晶硅片。这些硅片的表面电阻率为大约1Ω-cm。在所述抗反射层上通过丝网印刷使用Ferro NS33-502和NS33-503糊（可购自FerroCorporation，Vista，California）形成接触网格。
在扩散工艺之前，使用激光钻孔技术形成直径约为200微米的穿过硅片的过孔。
使用常规玻璃制造技术分别制造两种玻璃粉，以产生如表2所示的组成，以重量份计。
表2玻璃组成，重量％
Figure BDA00003125336100081
将各玻璃粉分别研磨至2到5微米D50的细度。使用三辊研磨机将下述表3所示的成分（以重量份计）掺混，制备三种本发明的过孔填料组合物：
表3糊组成，重量％
Figure BDA00003125336100091
Ag粉I-IV对应于可购自Ferro Corporation,South Plainfield,NewJersey的银粉，分别为Silver Flake#125、Silver Powder11000-04、SilverPowder7000-07和Silver Powder14000-06。
Vehicle A308-5VA、Vehicle626、Vehicle131、Vehicle132和Vehicle473是有机载剂，它们是不同等级的乙基纤维素或者丙烯酸树脂在溶剂中的树脂溶液，并且可购自Ferro Corporation。然后通过模板将过孔填料组合物A、B、C和D填入硅片中的过孔中。在施用过孔填料之后，将组合物在250℃干燥30秒或在140到180℃干燥5-7分钟，然后在红外加热炉中以峰值在680到820℃烧制1-2秒。图2是显示焊接塞（即填充了过孔填料的过孔）的横截面的显微照片，其中过孔填料是组合物A。图3和4是显示焊接塞（即填充了过孔填料的过孔）的横截面的显微照片，其中过孔填料是组合物C。
使用Solar Cell I-V测试仪测量串联电阻（Rs）和旁路电阻（Rsh）。组合物D的数据如表4所示：
表4
D
串联电阻（Rs）    0.00034Ohms
旁路电阻（Rsh）    51KOhms
本领域技术人员容易想到其它优势和变型。因此，本发明在其较宽方面不限于本文显示和描述的特定细节和实施例。可以在不背离所附权利要求及其等同物限定的总体发明原理的实质和保护范围的情况下作出各种改变。

Claims (43)

1.导电糊，包含：
a.65-90重量％的银粉；
b.0.1-10重量％的至少一种玻璃粉；
c.独立和区别部分的选自由锆、铋、铝、及其组合组成的组的金属的至少一种氧化物或粘土，和
d.独立和区别部分的选自由钡、钙、镁、硅及其组合组成的组的金属的至少一种氧化物或粘土。
2.权利要求1的导电糊，其中所述银粉至少具有双峰粒度分布，该双峰粒度分布具有第一D50平均粒度和第二D50平均粒度。
3.权利要求1的导电糊，其中所述银粉至少具有三峰粒度分布，该三峰粒度分布具有具有第一D50平均粒度的第一部分银粉、具有第二D50平均粒度的第二部分银粉和具有第三D50平均粒度的第三部分银粉。
4.权利要求3导电糊，其中所述第一D50尺寸为0.5至5微米，所述第二D50尺寸为0.5至2.5微米，且所述第三D50粒度为0.1至1.5微米，其中所述D50尺寸彼此相差至少0.1微米。
5.权利要求4导电糊，其中所述第一D50尺寸为1至4.5微米，所述第二D50尺寸为0.75至2/25微米，且所述第三D50尺寸为0.3至1.3微米。
6.权利要求5导电糊，其中所述第一D50尺寸为1.5至3.5微米，所述第二D50尺寸为1至2微米，且所述第三D50尺寸为0.5至1.0微米。
7.权利要求6导电糊，其中所述第一D50尺寸为2至3微米，所述第二D50尺寸为1.25至1.75微米，且所述第三D50尺寸为0.6至0.9微米。
8.权利要求4至7的导电糊，其中所述银粉含有20-50重量％的所述第一部分、30-50重量％的所述第二部分和0.1-10重量％的所述第三部分。
9.权利要求4至7的导电糊，其中所述银粉含有25-45重量％的所述第一部分、35-45重量％的所述第二部分和2-8重量％的所述第三部分。
10.权利要求4至7的导电糊，其中所述银粉含有30-40重量％的所述第一部分，30-40重量％的所述第二部分和3-7重量％的所述第三部分。
11.权利要求3的导电糊，其中所述第一D50尺寸为2至20微米，所述第二D50尺寸为0.5至2.5微米，且所述第三D50粒度为0.1至1.5微米，其中所述D50尺寸彼此相差至少0.1微米。
12.权利要求11的导电糊，其中所述第一D50尺寸为3至15微米，所述第二D50尺寸为0.75至2.25微米，且所述第三D50尺寸为0.3至1.3微米。
13.权利要求11的导电糊，其中所述第一D50尺寸为4至10微米，所述第二D50尺寸为1至2微米，且所述第三D50尺寸为0.5至1.0微米。
14.权利要求11的导电糊，其中所述第一D50尺寸为5至9微米，所述第二D50尺寸为1.25至1.75微米，且所述第三D50尺寸为0.6至0.9微米。
15.权利要求11至14任一项的导电糊，其中所述银粉含有40-70重量％的所述第一部分，5-25重量％的所述第二部分和1-20重量％的所述第三部分。
16.权利要求11至14任一项的导电糊，其中所述银粉含有45-65重量％的所述第一部分、10-20重量％的所述第二部分和5-15重量％的所述第三部分。
17.权利要求11至14任一项的导电糊，其中所述银粉含有50-60重量％的所述第一部分、12-18重量％的所述第二部分和6-10重量％的所述第三部分。
18.权利要求3的导电糊，其中所述银粉具有3至15微米的第一D50平均粒度、0.7至1.5微米的第二D50粒度和1至3微米的第三D50平均粒度。
19.权利要求1的导电糊，其中（c）和（d）的和构成所述导电糊的0.01至10重量％。
20.权利要求1的导电糊，其中（c）的粘土或氧化物构成所述导电糊的0.1至5重量％。
21.权利要求1的导电糊，（d）的粘土或氧化物构成所述导电糊的0.01至2重量％。
22.权利要求1的导电糊，其中（c）的粘土或氧化物是选自由锆、铋、铝及其组合组成的组的金属的简单氧化物。
23.权利要求1的导电糊，其中（d）的粘土或氧化物是选自由钡、钙、镁、硅及其组合组成的组的金属的粘土。
24.权利要求5的导电糊，其中（c）的粘土或氧化物包括氧化锆。
25.权利要求24的导电糊，其中（c）的粘土或氧化物还包含氧化铝。
26.权利要求24的导电糊，其中（c）的粘土或氧化物包括Bi2O3。
27.权利要求24的导电糊，其中（c）的粘土或氧化物还包含膨润土。
28.权利要求27的导电糊，其中（d）的粘土或氧化物包括锂蒙脱石。
29.权利要求11的导电糊，其中（c）的粘土或氧化物包括Bi2O3。
30.权利要求1的导电糊，其中该导电糊含有74-87重量％的银粉。
31.权利要求1的导电糊，其中所述至少一种玻璃粉含有至少一种选自由PbO、P2O5、V2O5、ZrO2、SiO2、Al2O3和Ta2O5组成的组的氧化物。
32.权利要求1的导电糊，其中所述至少一种玻璃粉含有PbO、P2O5和V2O5。
33.权利要求32的导电糊，其中所述玻璃粉含有20-40重量％的PbO、5-20重量％的P2O5、和45-70重量％的V2O5。
34.权利要求1的导电糊，其中所述至少一种玻璃粉含有PbO、ZnO、SiO2、Al2O3和Ta2O5。
35.权利要求34的导电糊，其中所述至少一种玻璃粉含有45-70重量％的PbO、10-30重量％的ZnO、5-25重量％的SiO2、1-15重量％的Al2O3、和1-10重量％的Ta2O5。
36.权利要求1的导电糊，其中所述至少一种玻璃粉具有250至650℃的软化温度。
37.权利要求1的导电糊，其中所述至少一种玻璃粉的Tg是300至550℃。
38.权利要求1的导电糊，其中至少一种玻璃粉在加热时至少部分结晶。
39.一种电子器件，其具有基底和过孔，所述基底包含第一主表面和第二主表面，所述过孔具有从所述第一主表面延伸到所述第二主表面的侧壁，该过孔填充有能够在所述第一主表面和所述第二主表面之间传导电流的经烧制的导体材料，所述导体材料通过绝缘层与过孔的侧壁电绝缘，所述绝缘层是在所述导体材料的烧制过程中形成的。
40.制造电子器件的方法，包括下述步骤：
a.提供基底和过孔，所述基底具有第一表面和相对的第二表面，所述过孔在所述第一表面和所述第二表面之间延伸，所述过孔具有沿所述基底形成的侧壁；
b.向所述过孔中施用导电填料，和
c.烧制所述基底，使得所述导电填料形成在该导电填料和所述侧壁之间的电绝缘层和从所述第一表面延伸到所述第二表面的导电通道。
41.权利要求40的方法，其中所述导电填料在烧制过程中不与所述侧壁反应。
42.导电糊，包含：
a.65-90重量％的银粉，
b.0.1-10重量％的至少一种玻璃粉，和
c.独立和区别部分的选自由锆、铋、铝、及其组合组成的组的金属的至少一种氧化物或粘土，和
43.权利要求42的导电糊，还包含（d）独立和区别部分的选自由钡、钙、镁、硅及其组合组成的组的金属的至少一种氧化物或粘土。
CN2011800525714A 2010-09-01 2011-09-01 用于太阳能应用的过孔填料 Pending CN103430240A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US37895910P 2010-09-01 2010-09-01
US61/378,959 2010-09-01
PCT/US2011/050145 WO2012031078A1 (en) 2010-09-01 2011-09-01 Via fill material for solar applications

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103430240A true CN103430240A (zh) 2013-12-04

Family

ID=45773271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800525714A Pending CN103430240A (zh) 2010-09-01 2011-09-01 用于太阳能应用的过孔填料

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20140332067A1 (zh)
EP (1) EP2612331A4 (zh)
JP (1) JP2013545215A (zh)
KR (1) KR20130124482A (zh)
CN (1) CN103430240A (zh)
BR (1) BR112013004884A2 (zh)
SG (1) SG188359A1 (zh)
WO (1) WO2012031078A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109659067A (zh) * 2018-12-06 2019-04-19 中国科学院山西煤炭化学研究所 用于perc晶体硅太阳能电池的正银浆料及制法
CN110402490A (zh) * 2016-11-18 2019-11-01 申泰公司 填充材料以及基板通孔的填充方法
CN112272851A (zh) * 2018-07-06 2021-01-26 千住金属工业株式会社 导电性糊料和烧结体

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101896740B1 (ko) * 2011-09-09 2018-09-07 헤레우스 프레셔스 메탈즈 노스 아메리카 콘쇼호켄 엘엘씨 은 태양 전지 접점
US9374892B1 (en) * 2011-11-01 2016-06-21 Triton Microtechnologies Filling materials and methods of filling through holes for improved adhesion and hermeticity in glass substrates and other electronic components
KR20140114881A (ko) * 2012-01-18 2014-09-29 헤레우스 프레셔스 메탈즈 노스 아메리카 콘쇼호켄 엘엘씨 유기 아연 화합물을 포함하는 태양 전지 금속화
US20130319496A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Low-metal content electroconductive paste composition
KR20150052188A (ko) * 2012-08-31 2015-05-13 헤레우스 프레셔스 메탈스 게엠베하 운트 코. 카게 전극 제조에서 Ag 나노-입자 및 구형 Ag 마이크로-입자를 포함하는 전기-전도성 페이스트
US9763317B2 (en) * 2013-03-14 2017-09-12 Cisco Technology, Inc. Method and apparatus for providing a ground and a heat transfer interface on a printed circuit board
EP2787510B1 (en) * 2013-04-02 2018-05-30 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Particles comprising Al, Si and Mg in electro-conductive pastes and solar cell preparation
ES2649662T3 (es) * 2013-07-09 2018-01-15 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Una pasta electroconductora que comprende partículas de Ag con una distribución multimodal del diámetro en la preparación de electrodos en células solares MWT
US9966353B2 (en) * 2013-12-25 2018-05-08 Mitsubishi Materials Corporation Power module substrate, method of producing same, and power module
CN103824613A (zh) * 2014-03-18 2014-05-28 山西盛驰科技有限公司 一种高性能晶体硅太阳能电池背场的浆料
US20170271535A1 (en) * 2014-05-19 2017-09-21 Sun Chemical Corporation A silver paste containing bismuth oxide and its use in solar cells
JP6164256B2 (ja) * 2015-07-08 2017-07-19 住友ベークライト株式会社 熱伝導性組成物、半導体装置、半導体装置の製造方法、および放熱板の接着方法
CN105097070B (zh) * 2015-07-22 2017-05-31 深圳市春仰科技有限公司 太阳能电池正面导电银浆及其制备方法
EP4173051A4 (en) * 2016-09-30 2023-12-27 Greatcell Energy Limited SOLAR MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING A SOLAR MODULE
US12009225B2 (en) 2018-03-30 2024-06-11 Samtec, Inc. Electrically conductive vias and methods for producing same
DE102021000640A1 (de) 2021-02-09 2022-08-11 Azur Space Solar Power Gmbh Verfahren zur Strukturierung einer Isolationsschicht auf einer Halbleiterscheibe

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1211750A (zh) * 1997-09-18 1999-03-24 纳幕尔杜邦公司 热助光敏组合物及其方法
US20070095387A1 (en) * 2003-11-27 2007-05-03 Shuichi Fujii Solar cell module
CN101785113A (zh) * 2007-08-29 2010-07-21 费罗公司 用于太阳能电池中的烧透应用的厚膜膏

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1012045A (ja) * 1996-06-25 1998-01-16 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 低温焼成用導電ペースト
US6384473B1 (en) * 2000-05-16 2002-05-07 Sandia Corporation Microelectronic device package with an integral window
JP4805621B2 (ja) * 2005-07-07 2011-11-02 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 導電性ペースト
EP2015367A4 (en) * 2006-04-25 2011-10-05 Sharp Kk ELECTRO-CONDUCTIVE PASTE FOR A SOLAR BATTERY ELECTRODE
JP4714633B2 (ja) * 2006-04-25 2011-06-29 シャープ株式会社 太陽電池電極用導電性ペースト
JP5530920B2 (ja) * 2007-04-25 2014-06-25 ヘレウス プレシャス メタルズ ノース アメリカ コンショホーケン エルエルシー 銀及びニッケル、もしくは、銀及びニッケル合金からなる厚膜導電体形成、及びそれから作られる太陽電池
CN101609849B (zh) * 2009-07-13 2010-11-03 中南大学 太阳能电池正面电极用银导体浆料及其制备工艺

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1211750A (zh) * 1997-09-18 1999-03-24 纳幕尔杜邦公司 热助光敏组合物及其方法
US20070095387A1 (en) * 2003-11-27 2007-05-03 Shuichi Fujii Solar cell module
CN101785113A (zh) * 2007-08-29 2010-07-21 费罗公司 用于太阳能电池中的烧透应用的厚膜膏

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110402490A (zh) * 2016-11-18 2019-11-01 申泰公司 填充材料以及基板通孔的填充方法
US11646246B2 (en) 2016-11-18 2023-05-09 Samtec, Inc. Method of fabricating a glass substrate with a plurality of vias
CN110402490B (zh) * 2016-11-18 2024-03-12 申泰公司 填充材料以及基板通孔的填充方法
CN112272851A (zh) * 2018-07-06 2021-01-26 千住金属工业株式会社 导电性糊料和烧结体
CN109659067A (zh) * 2018-12-06 2019-04-19 中国科学院山西煤炭化学研究所 用于perc晶体硅太阳能电池的正银浆料及制法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130124482A (ko) 2013-11-14
WO2012031078A1 (en) 2012-03-08
US20140332067A1 (en) 2014-11-13
JP2013545215A (ja) 2013-12-19
SG188359A1 (en) 2013-04-30
EP2612331A1 (en) 2013-07-10
BR112013004884A2 (pt) 2016-05-03
EP2612331A4 (en) 2014-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103430240A (zh) 用于太阳能应用的过孔填料
US8123985B2 (en) Electroconductive thick film composition(s), electrode(s), and semiconductor device(s) formed therefrom
KR102177050B1 (ko) 납- 및 텔루륨-산화물을 함유하는 후막 페이스트, 및 반도체 디바이스의 제조에 있어서의 그의 용도
JP2011521401A (ja) アルミニウムペーストおよびシリコン太陽電池の製造におけるその使用
JP2011521018A (ja) アルミニウムペーストおよびシリコン太陽電池の製造におけるその使用
CN102640231A (zh) 用于形成钝化发射极的银背面电极以及形成背面接触硅太阳能电池的方法
JP2014032946A (ja) 鉛−バナジウムをベースとする酸化物を含有する厚膜ペースト、および半導体デバイスの製造におけるその使用
JP2016533019A (ja) 太陽電池電極形成用組成物及びこれによって製造された電極
CN114430851A (zh) 用于n型太阳能电池的导电浆料，n型太阳能电池的制造方法以及n型太阳能电池
CN107408586A (zh) 太阳能电池电极形成用导电性糊
KR20110028347A (ko) 규소 태양 전지 형성 방법
KR101557536B1 (ko) 태양전지 전극용 페이스트 조성물 및 이로부터 제조된 전극
CN103915129A (zh) 用于太阳能电池电极的组合物和使用其制作的电极
KR101648245B1 (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
JP2017092251A (ja) 導電性組成物
KR101452962B1 (ko) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR101555323B1 (ko) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
US8017428B2 (en) Process of forming a silicon solar cell
KR20140127947A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
JP6074483B1 (ja) 導電性組成物
JP2016103627A (ja) 導電性組成物
KR20160008071A (ko) 태양전지 전극용 페이스트 및 이로부터 제조된 전극
KR101489427B1 (ko) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR20140119246A (ko) 태양전지 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극
KR20150118888A (ko) 전도성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20131204