CN103514975A - 导电糊、电极、电子装置和太阳能电池 - Google Patents

导电糊、电极、电子装置和太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供导电糊、电极、电子装置和太阳能电池。所述导电糊可包括导电粉末、金属玻璃、包括能够与所述金属玻璃形成固溶体的元素的金属或半金属前体、和有机媒介物，且所述电子装置和所述太阳能电池可包括使用所述导电糊形成的电极。

Description

导电糊、电极、电子装置和太阳能电池
技术领域
实例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装置和太阳能电池。
背景技术
太阳能电池是将太阳能转化为电能的光电转换装置，且作为无限的但无污染的下一代能源已引起了注意。
太阳能电池包括p-型半导体和n-型半导体。太阳能电池通过如下产生电能：当在半导体内通过在光活性层中吸收的太阳光能产生电子-空穴对(EHP)时，分别将电子和空穴转移到n-型和p-型半导体，然后在各电极中收集电子和空穴。
需要太阳能电池具有用于由太阳能产生电能的尽可能高的效率。为了增加太阳能电池的效率，重要的是无损失地将产生的电荷取出，以及在半导体中产生尽可能多的电子-空穴对。
电极可通过沉积法制造，所述沉积法具有复杂的工艺、相对高的成本且花费相对长的时间。因此，已提出使用导电糊的简化工艺。
导电糊包括导电粉末和玻璃粉。但是，玻璃粉具有相对高的电阻率且对电极的导电性的改善具有限制。近来，已研究了使用金属玻璃代替玻璃粉的导电糊。
但是，当使用包括金属玻璃的导电糊时，用于金属玻璃的组分可与用于半导体基底的硅发生化学反应以提供具有过度厚度的氧化物层。氧化物层可使半导体基底和电极之间的导电性恶化。
发明内容
实例实施方式提供能够改善半导体基底和电极之间的导电性的导电糊。实例实施方式还提供包括使用所述导电糊形成的电极的电子装置。实例实施方式还提供包括使用所述导电糊形成的电极的太阳能电池。
根据实例实施方式，导电糊可包括导电粉末、金属玻璃、包括能够与所述金属玻璃形成固溶体的元素的金属或半金属前体、和有机媒介物。
所述元素可具有约1nm-约800nm、例如约1nm-约200nm、或例如约20nm-约60nm的平均粒径。所述元素可选自银(Ag)、镍(Ni)、钴(Co)、锌(Zn)、锡(Sn)、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铅(Pb)、铜(Cu)、硅(Si)、铍(Be)、锰(Mn)、锗(Ge)、镓(Ga)、锂(Li)、镁(Mg)、其合金、和其组合的至少一种。
所述金属或半金属前体可包括与所述元素化学键合的官能团，所述官能团包括乙酸根、烃氧基(醇根)、乙酰丙酮根、(甲基)丙烯酸根、羰基、碳酸根、卤根、氢氧根、硝酸根、硫酸根、磷酸根、柠檬酸根、其水合物、和其组合的至少一种。
所述元素可能够通过热解从所述金属或半金属前体分离。所述元素可能够在范围约50℃-1000℃的温度下从所述金属或半金属前体分离。所述金属玻璃和所述元素可能够在小于或等于约850℃下形成固溶体。所述金属玻璃和所述元素可能够在范围约200℃-约350℃的温度下形成固溶体。所述金属玻璃可具有小于或等于约800℃的玻璃化转变温度。所述金属玻璃可具有约50℃-约800℃的玻璃化转变温度。
所述金属玻璃可包括选自铜(Cu)、钛(Ti)、镍(Ni)、锆(Zr)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钴(Co)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、铈(Ce)、镧(La)、钇(Y)、钆(Gd)、铍(Be)、钽(Ta)、镓(Ga)、铝(Al)、铪(Hf)、铌(Nb)、铅(Pb)、银(Ag)、磷(P)、硼(B)、硅(Si)、碳(C)、锡(Sn)、锌(Zn)、钼(Mo)、钨(W)、锰(Mn)、铒(Er)、铬(Cr)、镨(Pr)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合的至少一种的合金。
所述金属玻璃可包括基于铝的金属玻璃、基于铜的金属玻璃、基于钛的金属玻璃、基于镍的金属玻璃、基于锆的金属玻璃、基于铁的金属玻璃、基于铈的金属玻璃、基于锶的金属玻璃、基于金的金属玻璃、基于镱的金属玻璃、基于锌的金属玻璃、基于钙的金属玻璃、基于镁的金属玻璃、和基于铂的金属玻璃。所述基于铝的金属玻璃、基于铜的金属玻璃、基于钛的金属玻璃、基于镍的金属玻璃、基于锆的金属玻璃、基于铁的金属玻璃、基于铈的金属玻璃、基于锶的金属玻璃、基于金的金属玻璃、基于镱的金属玻璃、基于锌的金属玻璃、基于钙的金属玻璃、基于镁的金属玻璃、和基于铂的金属玻璃各自可分别包括铝、铜、钛、镍、锆、铁、铈、锶、金、镱、锌、钙、镁和铂的主要组分，且进一步包括选自镍(Ni)、钇(Y)、钴(Co)、镧(La)、锆(Zr)、铁(Fe)、钛(Ti)、钙(Ca)、铍(Be)、镁(Mg)、钠(Na)、钼(Mo)、钨(W)、锡(Sn)、锌(Zn)、钾(K)、锂(Li)、磷(P)、钯(Pd)、铂(Pt)、铷(Rb)、铬(Cr)、锶(Sr)、铈(Ce)、镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、镥(Lu)、钕(Nd)、铌(Nb)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、钍(Th)、钪(Sc)、钡(Ba)、镱(Yb)、铕(Eu)、铪(Hf)、砷(As)、钚(Pu)、镓(Ga)、锗(Ge)、锑(Sb)、硅(Si)、镉(Cd)、铟(In)、锰(Mn)、锇(Os)、钒(V)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)和汞(Hg)的至少一种。
所述导电粉末包括银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)及其组合的至少一种。可分别以约30-99重量%、约0.1-20重量%、约0.1-约20重量%的量包括所述导电粉末、金属玻璃和金属或半金属前体，和所述导电糊的剩余余量为所述有机媒介物。
根据实例实施方式，电极可包括所述导电糊的烧结产物。
根据实例实施方式，电子装置可包括在半导体基底上的所述电极。所述电子装置可为液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示器和太阳能电池之一。
根据实例实施方式，太阳能电池可包括半导体基底和电连接到所述半导体基底的至少一个电极，所述至少一个电极包括所述导电糊的烧结产物。氧化物层可在所述半导体基底和所述电极之间，所述氧化物层具有小于或等于约20nm的厚度。
附图说明
由结合附图考虑的实例实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：
图1是根据实例实施方式的太阳能电池的横截面图，
图2是根据实施例1-2的电极样品的扫描电子显微镜(SEM)照片，
图3是根据对比例1的电极样品的扫描电子显微镜(SEM)照片，
图4是根据实施例1-2的电极样品的透射电子显微镜(TEM)照片，和
图5是根据对比例1的电极样品的透射电子显微镜(TEM)照片。
具体实施方式
下文中将详细描述实例实施方式，且所述实例实施方式可由具有相关领域的普通知识的技术人员容易地实施。但是，该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实例实施方式。
将理解，当一个元件被称为“连接”或“结合”至另外的元件时，其可直接连接或结合至所述另外的元件，或者可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接结合”至另外的元件时，则不存在中间元件。相同的数字始终表示相同的元件。如本文中使用的术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任意和全部组合。用于描述元件或层之间的关系的其它词语应以同样的方式解释(例如，“在……之间”相对于“直接在……之间”、“邻近”相对于“直接邻近”、“在……上”相对于“直接在……上”)。
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。因此，在不背离实例实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分可称为第二元件、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”等来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装置的不同方位。例如，如果翻转图中的装置，于是被描述为“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”。因此，示例性术语“在……下面”可包括在……之上和在……下面两种方位。装置可以其它方式定向(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。
本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式且不意图为实例实施方式的限制。如本文中所使用的单数形式“一种(个)”和“所述(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，如果用在本文中，术语“包括”和/或“包含”表示存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种另外的特征、整体、步骤、操作、元件、组分和/或其集合。
在本文中参照作为实例实施方式的理想化实施方式(和中间结构)的示意性图解的横截面图描述本发明构思的实例实施方式。这样，将预料到作为例如制造技术和/或公差的结果的与图解的形状的偏差。因此，本发明构思的实例实施方式不应解释为限于本文中图解的区域的具体形状，而是包括由例如制造导致的形状方面的偏差。例如，图解为矩形的植入区域可具有圆形或弯曲的特征，和/或在其边缘处的植入浓度的梯度，而不是从植入区域到非植入区域的二元变化。同样，通过植入形成的包埋区域可导致在所述包埋区域和通过其发生植入的表面之间的区域中的一些植入。因此，在图中图解的区域在本质上为示意性的，且它们的形状不意图说明装置的区域的实际形状且不意图限制实例实施方式的范围。
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)的含义与本发明构思的实例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，例如在常用字典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在相关领域背景中的含义一致，并且将不对所述术语进行理想化或过于形式的解释，除非在本文中清楚地如此定义。
如本文中使用的术语“元素”可指金属和半金属。
首先，描述根据实例实施方式的导电糊。根据实例实施方式的导电糊可包括导电粉末、金属玻璃、包括能够与所述金属玻璃形成固溶体的元素的金属或半金属前体、和有机媒介物。
所述导电粉末可包括含银(Ag)的金属例如银或银合金，含铝(Al)的金属如铝或铝合金，含铜(Cu)的金属如铜(Cu)或铜合金，含镍(Ni)的金属如镍(Ni)或镍合金，或其组合。但是，所述导电粉末不限于此，且可包括其它金属和不同于所述金属的添加剂。
所述导电粉末可具有范围约1nm-约50μm的尺寸(例如平均粒度)，且可包括一种或多种金属。
基于所述导电糊的总重量，可以范围约30重量%-约99重量%的量包括所述导电粉末。
所述金属玻璃包括具有无序原子结构的包括两种或更多种金属或半金属的合金。所述金属玻璃可为无定形金属。所述金属玻璃包括通过使多种元素快速凝固(固化)形成的无定形部分。所述金属玻璃可保持当在高温下、甚至在室温下为液相时所形成的无定形部分。因此，所述金属玻璃具有与具有规则的原子排列的通常合金的结晶结构不同的结构，且还不同于在室温下以液相存在的液体金属的结构。
这里，所述无定形部分可为所述金属玻璃的约50重量%-约100重量%、例如70重量%-约100重量%、如约90重量%-约100重量%。与玻璃例如硅酸盐不同，所述金属玻璃具有相对低的电阻率和因此相对高的电导率。
所述金属玻璃可在大于或等于玻璃化转变温度(Tg)下软化，其中其可具有类液体(liquid-like)行为。所述类液体行为在所述金属玻璃的玻璃化转变温度(Tg)和结晶温度(Tx)之间保持，这称作过冷液体区域(ΔTx)。
在所述金属玻璃具有类液体行为的同时，可显示对下部层的润湿性，和因此导电糊对下部层的接触面积可增加。在加热所述导电糊的同时，可实现所述金属玻璃的类液体行为和润湿性。
所述金属玻璃可具有小于或等于例如约800℃的玻璃化转变温度(Tg)。所述金属玻璃可具有约50℃-约800℃的玻璃化转变温度(Tg)。
所述金属玻璃可为包括选自例如如下的至少一种的合金：铜(Cu)、钛(Ti)、镍(Ni)、锆(Zr)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钴(Co)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、铈(Ce)、镧(La)、钇(Y)、钆(Gd)、铍(Be)、钽(Ta)、镓(Ga)、铝(Al)、铪(Hf)、铌(Nb)、铅(Pb)、银(Ag)、磷(P)、硼(B)、硅(Si)、碳(C)、锡(Sn)、锌(Zn)、钼(Mo)、钨(W)、锰(Mn)、铒(Er)、铬(Cr)、镨(Pr)、铥(Tm)、镱(Yb)、及其组合。
所述金属玻璃可为例如基于铝的金属玻璃、基于铜的金属玻璃、基于钛的金属玻璃、基于镍的金属玻璃、基于锆的金属玻璃、基于铁的金属玻璃、基于铈的金属玻璃、基于锶的金属玻璃、基于金的金属玻璃、基于镱的金属玻璃、基于锌的金属玻璃、基于钙的金属玻璃、基于镁的金属玻璃、和基于铂的金属玻璃，但不限于此。
所述基于铝的金属玻璃、基于铜的金属玻璃、基于钛的金属玻璃、基于镍的金属玻璃、基于锆的金属玻璃、基于铁的金属玻璃、基于铈的金属玻璃、基于锶的金属玻璃、基于金的金属玻璃、基于镱的金属玻璃、基于锌的金属玻璃、基于钙的金属玻璃、基于镁的金属玻璃和基于铂的金属玻璃可为分别包括铝、铜、钛、镍、锆、铁、铈、锶、金、镱、锌、钙、镁和铂作为主要组分的合金，且可进一步包括选自镍(Ni)、钇(Y)、钴(Co)、镧(La)、锆(Zr)、铁(Fe)、钛(Ti)、钙(Ca)、铍(Be)、镁(Mg)、钠(Na)、钼(Mo)、钨(W)、锡(Sn)、锌(Zn)、钾(K)、锂(Li)、磷(P)、钯(Pd)、铂(Pt)、铷(Rb)、铬(Cr)、锶(Sr)、铈(Ce)、镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、镥(Lu)、钕(Nd)、铌(Nb)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、钍(Th)、钪(Sc)、钡(Ba)、镱(Yb)、铕(Eu)、铪(Hf)、砷(As)、钚(Pu)、镓(Ga)、锗(Ge)、锑(Sb)、硅(Si)、镉(Cd)、铟(In)、锰(Mn)、锇(Os)、钒(V)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)和汞(Hg)的至少一种。这里，所述主要组分是在所述金属玻璃的组分中具有最高摩尔比率的组分。
基于所述导电糊的总量，可以约0.1重量%-约20重量%的量包括所述金属玻璃。所述金属或半金属前体包括至少一种元素和与所述元素化学键合的官能团。
所述元素为能够与所述金属玻璃形成固溶体的金属或半金属，且可为例如银(Ag)、镍(Ni)、钴(Co)、锌(Zn)、锡(Sn)、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铅(Pb)、铜(Cu)、硅(Si)、铍(Be)、锰(Mn)、锗(Ge)、镓(Ga)、锂(Li)、镁(Mg)、其合金、或其组合。
所述官能团可包括能够增强所述金属或半金属前体在所述有机媒介物中的分散的有机官能团和/或无机官能团。所述官能团可包括例如乙酸根、烃氧基(醇根)、乙酰丙酮根、(甲基)丙烯酸根、羰基、碳酸根、卤根、氢氧根、硝酸根、硫酸根、磷酸根、柠檬酸根、其水合物、或其组合，但不限于此。
所述元素可能够在加热导电糊的同时通过热解从所述金属或半金属前体分离，和可能够在例如约50-1000℃下、如在约50-700℃下分解以从所述金属或半金属前体分离。
所述元素可具有比所述导电粉末和所述金属玻璃小的尺寸，且可位于邻近的导电粉末颗粒中间、邻近的金属玻璃中间、以及导电粉末颗粒和金属玻璃之间。
所述元素可为具有例如约1nm-约800nm的粒径、或约1nm-约200nm的粒径、或约20nm-约60nm的粒径的金属或半金属纳米颗粒。
所述具有纳米级尺寸的金属或半金属纳米颗粒显示与通常称作金属的块状(bulk)金属或半金属不同的熔化相(熔化行为)。换句话说，块状金属或半金属的熔点一般是固定的，而金属或半金属纳米颗粒的熔点可取决于所述金属或半金属纳米颗粒的尺寸而变化。
表面积和体积的比根据金属或半金属纳米颗粒的半径按照金属或半金属纳米颗粒的粒度的减小相反地增加，且因此位于表面处的元素松散地结合以从表面开始部分熔化。在表面处开始熔化的温度是指表面熔点，且由于纳米级尺寸的小颗粒，整个金属或半金属纳米颗粒可从表面熔化的起始点在相对短的时间内熔化。
因此，具有所述粒径的元素可具有例如小于或等于约850℃、如约200℃-约350℃的相对低的温度的表面熔点，且因此能够在所述温度范围内与所述金属玻璃形成固溶体。
如在以上中，所述元素和所述金属玻璃首先形成固溶体，且因此当使用所述导电糊在半导体基底上提供电极时，防止或减少半导体基底的硅(Si)向在相对高的温度下的软化的金属玻璃中的扩散。这将进行详细描述。
在半导体基底的表面上提供具有相对薄的厚度的自发形成的硅氧化物层。当所述导电糊施加在所述硅氧化物层上并加热时，所述硅氧化物层可被金属玻璃的组分(M')还原以提供金属氧化物层(M'xOy)，如由反应方案1所示的。
[反应方案1]
M'+SiO2-->M'xOy+Si
根据所述反应，可除去所述硅氧化物层的一部分以形成所述半导体基底的暴露部分，和所述金属玻璃可通过所述半导体基底的暴露部分直接接触所述半导体基底。在实例实施方式中，在半导体基底的硅(Si)和软化的金属玻璃之间可发生相互扩散以使硅(Si)扩散到软化的金属玻璃中。在现有技术中，扩散到金属玻璃中的硅(Si)被氧化以提供具有大于或等于约15nm厚度的厚的硅氧化物层。
根据实例实施方式，在还原所述硅氧化物层(SiO2)的同时提供金属氧化物层(M'xOy)之前，所述元素首先与所述金属玻璃形成固溶体以防止或减少半导体基底的硅(Si)向软化的金属玻璃中的扩散。例如，在还原所述硅氧化物层(SiO2)的同时提供所述金属氧化物层(M'xOy)之前，所述元素和所述金属玻璃可在小于或等于约850℃、如约200℃-约350℃的温度下形成固溶体。因此，可防止或减少厚的硅氧化物层的形成，和可提供具有例如小于或等于约10nm的相对薄的厚度的硅氧化物层。
基于所述导电糊的总量，可以约0.1重量%-约20重量%、例如约1.5重量%-约5重量%的量包括所述金属或半金属前体。通过在所述范围内包括所述金属或半金属前体，在有效地与金属玻璃形成固溶体的同时可保持所述导电糊的合适粘度。
所述有机媒介物可包括向所述有机媒介物赋予粘度的与导电粉末和金属玻璃混合的有机化合物、以及溶解以上组分的溶剂。
所述有机化合物可包括例如选自基于(甲基)丙烯酸酯的树脂、纤维素树脂例如乙基纤维素、酚醛树脂、醇树脂、TEFLON(聚四氟乙烯)、及其组合的至少一种，且可进一步包括添加剂例如分散剂、表面活性剂、增稠剂和稳定剂。
所述溶剂可为能够溶解以上化合物的任意溶剂，且可包括例如选自如下的至少一种：萜品醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、戊二醇、二戊炔(dipentyne)、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、一缩二丙二醇烷基醚、二缩三丙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、一缩二丙二醇烷基醚乙酸酯、二缩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、和脱盐水。
可以排除固体组分的余量包括所述有机媒介物。所述导电糊可丝网印刷以提供用于电子装置的电极。
所述电子装置可包括例如液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示器和太阳能电池。
作为所述电子装置的实例，参照附图描述太阳能电池。
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”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上，或者也可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另外的元件或层“上”时，则不存在中间元件。
下文中，为了更好的理解和更容易描述，说明参照半导体基底110的一侧的顶部和底部部分的位置，但是所述位置在不同的视图中可不同。另外，所述半导体基底的接收太阳能的一侧称为前侧，和相反的另一侧称为后侧。
下文中，参照图1描述太阳能电池。图1是根据实例实施方式的太阳能电池的横截面图。参照图1，根据实例实施方式的太阳能电池可包括半导体基底110，其包括下部半导体层110a和上部半导体层110b。
半导体基底110可由晶体硅或化合物半导体形成，和如果其由晶体硅形成，作为实例，可使用硅晶片。下部半导体层110a和上部半导体层110b之一为掺杂有p-型杂质的半导体层，和另一个为掺杂有n-型杂质的半导体层。例如，下部半导体层110a可为掺杂有n-型杂质的半导体层，和上部半导体层110b可为掺杂有p-型杂质的半导体层。这里，n-型杂质可为V族元素例如磷(P)，和p-型杂质可为III族元素例如硼(B)。
具有相对薄的厚度的硅氧化物层111可提供在半导体基底110上。硅氧化物层111可在半导体基底110上自发地氧化，和可具有小于或等于约10nm的相对薄的厚度。
多个前电极120可设置在硅氧化物层111上。前电极120与基底的方向平行地排列，且可就屏蔽损耗和薄层电阻而言以格栅图案设计。
前电极120可包括所述导电糊的烧结产物。前电极120可使用导电糊通过丝网印刷法形成，且所述导电糊可包括如上所述的导电粉末、金属玻璃、金属或半金属前体和有机媒介物。
前电极120可包括通过使所述导电糊中包括的金属玻璃在大于或等于玻璃化转变温度(Tg)下的处理过程中软化而形成的部分。所述部分可包括所述金属玻璃和所述元素的烧结产物，且因此具有导电性。
汇流条电极(未示出)可设置在前电极120上。所述汇流条电极在多个太阳能电池的装配过程中连接邻近的太阳能电池。
具有相对薄的厚度的硅氧化物层111可设置在半导体基底110下面。硅氧化物层111可通过自发地氧化半导体基底110而提供，和可具有小于或等于约20nm、例如小于或等于约10nm的相对薄的厚度。
后电极140可设置在硅氧化物层111下面。后电极140可由导电材料例如不透明金属如铝(Al)形成。后电极140可以与前电极120相同的方式使用导电糊通过丝网印刷法形成。
如上所述，在前电极120和半导体基底110之间以及在后电极140和半导体基底110之间可防止或减少过量的氧化物层的形成，以提供小于或等于约15mΩcm2的相对低的接触电阻。
下文中，描述制造图1的太阳能电池的方法。制备半导体基底110例如硅晶片。作为实例，半导体基底110可掺杂有p-型杂质。
半导体基底110可经历表面纹饰(texturing)处理。所述表面纹饰处理可使用酸例如硝酸和氢氟酸、或强碱例如氢氧化钠以湿法进行，或使用等离子体以干法进行。
作为实例，半导体基底110可掺杂有n-型杂质。可通过在相对高的温度下扩散POCl3或H3PO4而掺杂所述n-型杂质。半导体基底110可包括掺杂有不同杂质的下部半导体层110a和上部半导体层110b。
用于前电极的导电糊可根据丝网印刷法涂覆在其中在半导体基底110的前表面上待设置前电极120的位置上，且干燥。
所述导电糊包括如上所述的金属玻璃，和所述金属玻璃可通过已知的方法例如熔体纺丝、渗透铸造(infiltration casting)、气体雾化、离子辐射或机械合金化得到。
用于后电极的导电糊可根据丝网印刷法涂覆在其中在半导体基底110的后表面上待设置后电极140的位置上，且干燥。
但是，其不限于丝网印刷，且可通过各种方法例如喷墨印刷或压印得到。
涂覆有用于前电极的导电糊和用于后电极的导电糊的半导体基底110可在相对高的温度下在炉中焙烧。所述焙烧可在比所述导电糊的熔化温度高的温度下进行，且例如可在约200-1000℃下、例如在约400-900℃下进行。但是，其不限于此，且用于前电极的导电糊和用于后电极的导电糊可分开焙烧。在实例实施方式中，所述焙烧温度可相同或不同。
所述导电糊可应用于在太阳能电池的前电极或后电极的任意位置处形成的任意电极，而没有限制。
以上仅描述了一个太阳能电池的实例，但是其不限于此，且可以相同的方式应用于具有任意结构的任意太阳能电池。
另外，以上仅描述了一个其中所述导电糊应用于太阳能电池的电极的实例，但是其不限于此。其可应用于所有包括电极的电子装置。
下文中，以下实施例进一步详细地说明本公开内容。但是，理解本公开内容不应被这些实施例限制。
实施例1-1
将银(Ag)粉末、金属玻璃Al84.5Ni5.5Y10和乙酸银添加到包括重量比为32:1:67的乙基纤维素粘合剂、表面活性剂(
Figure BDA00003419944600111
其中p=3-10)和丁基卡必醇/丁基卡必醇乙酸酯混合溶剂(丁基卡必醇:丁基卡必醇乙酸酯=5:5(体积/体积))的有机媒介物中，并将所得物使用3-辊磨捏合以提供导电糊。基于导电糊的总量，分别以86重量%、2重量%、1.5重量%和剩余量包括所述银(Ag)粉末、金属玻璃Al84.5Ni5.5Y10、乙酸银和有机媒介物。通过丝网印刷将所述导电糊施加到p-型硅晶片和n-型硅晶片的每个上。使用带式炉将包括所述导电糊的所述硅晶片两者都加热至约600℃并冷却以提供电极样品。
实施例1-2
按照如实施例1-1中的相同程序制备电极样品，除了使用2.0重量%的乙酸银代替1.5重量%以外。
实施例1-3
按照如实施例1-1中的相同程序制备电极样品，除了使用2.5重量%的乙酸银代替1.5重量%以外。
实施例1-4
按照如实施例1-1中的相同程序制备电极样品，除了使用3.0重量%的乙酸银代替1.5重量%以外。
实施例2
按照如实施例1-2中的相同程序制备电极样品，除了使用1.0重量%的乙酸银和1.0重量%的乙酸镍代替2重量%的乙酸银以外。
实施例3
按照如实施例1-2中的相同程序制备电极样品，除了使用1.0重量%的乙酸银和1.0重量%的乙酰丙酮钴(Co乙酰丙酮化物)代替2重量%的乙酸银以外。
实施例4
按照如实施例1-2中的相同程序制备电极样品，除了使用1.0重量%的乙酸银和1.0重量%的乙酸锌(Zn乙酸盐)代替2重量%的乙酸银以外。
对比例1
按照如实施例1-2中的相同程序制备电极样品，除了不使用乙酸银以外。
对比例2
按照如实施例1-2中的相同程序制备电极样品，除了使用基于PbO-SiO2-Bi2O3的玻璃粉代替金属玻璃Al84.5Ni5.5Y10以外。
评价1
通过使用扫描电子显微镜(SEM)观察根据实施例1-2和对比例1的电极样品。
图2是根据实施例1-2的电极样品的扫描电子显微镜(SEM)照片，和图3是根据对比例1的电极样品的扫描电子显微镜(SEM)照片。
参照图2和图3，与根据对比例1的电极样品相比，根据实施例1-2的电极样品改善烧结性能。
评价2
通过使用透射电子显微镜(TEM)观察根据实施例1-2和对比例1的电极样品。
图4是根据实施例1-2的电极样品的透射电子显微镜(TEM)照片，和图5是根据对比例1的电极样品的透射电子显微镜(TEM)照片。
参照图4和图5，根据实施例1-2的电极样品形成有具有约5nm-10nm的相对薄的厚度的氧化物层，和另一方面，根据对比例1的电极样品形成有具有约20nm的相对厚的厚度的氧化物层。
评价3
测量根据实施例1-1至1-4、实施例2至4以及对比例1和2的电极样品的接触电阻和电阻率。
接触电阻通过传输线法(TLM)测量。测量具有10cm长度和400μm线宽的电极样品的电阻，和通过3-D激光共焦显微镜测量所述电极样品的横截面以计算电阻率。
结果示于表1中。
(表1)
Figure BDA00003419944600131
参照表1，与根据对比例1和2的电极样品相比，根据实施例1-1至1-4和实施例2至4的电极样品具有相对低的接触电阻和相对低的电阻率。
尽管已结合目前被认为是实践的实例实施方式的内容描述了本公开内容，但是将理解本公开内容不限于所公开的实施方式，而是相反，意在覆盖所附权利要求的精神和范围内包括的各种改变和等同布置。

Claims (21)

1.导电糊，包括：
导电粉末；
金属玻璃；
包括能够与所述金属玻璃形成固溶体的元素的金属或半金属前体；和
有机媒介物。
2.权利要求1的导电糊，其中所述元素具有1nm-800nm的平均粒径。
3.权利要求2的导电糊，其中所述元素具有1nm-200nm的平均粒径。
4.权利要求3的导电糊，其中所述元素具有20nm-60nm的平均粒径。
5.权利要求1的导电糊，其中所述元素选自银(Ag)、镍(Ni)、钴(Co)、锌(Zn)、锡(Sn)、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铅(Pb)、铜(Cu)、硅(Si)、铍(Be)、锰(Mn)、锗(Ge)、镓(Ga)、锂(Li)、镁(Mg)、其合金、和其组合的至少一种。
6.权利要求1的导电糊，其中所述金属或半金属前体包括与所述元素化学键合的官能团，所述官能团包括乙酸根、烃氧基、乙酰丙酮根、(甲基)丙烯酸根、羰基、碳酸根、卤根、氢氧根、硝酸根、硫酸根、磷酸根、柠檬酸根、其水合物、和其组合的至少一种。
7.权利要求1的导电糊，其中所述元素能够通过热解从所述金属或半金属前体分离。
8.权利要求7的导电糊，其中所述元素能够在范围50℃-1000℃的温度下从所述金属或半金属前体分离。
9.权利要求1的导电糊，其中所述金属玻璃和所述元素能够在小于或等于850℃下形成固溶体。
10.权利要求9的导电糊，其中所述金属玻璃和所述元素能够在范围200℃-350℃的温度下形成固溶体。
11.权利要求1的导电糊，其中所述金属玻璃具有小于或等于800℃的玻璃化转变温度。
12.权利要求11的导电糊，其中所述金属玻璃具有50℃-800℃的玻璃化转变温度。
13.权利要求1的导电糊，其中所述金属玻璃包括选自铜(Cu)、钛(Ti)、镍(Ni)、锆(Zr)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钴(Co)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、铈(Ce)、镧(La)、钇(Y)、钆(Gd)、铍(Be)、钽(Ta)、镓(Ga)、铝(Al)、铪(Hf)、铌(Nb)、铅(Pb)、银(Ag)、磷(P)、硼(B)、硅(Si)、碳(C)、锡(Sn)、锌(Zn)、钼(Mo)、钨(W)、锰(Mn)、铒(Er)、铬(Cr)、镨(Pr)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合的至少一种的合金。
14.权利要求1的导电糊，其中所述金属玻璃包括基于铝的金属玻璃、基于铜的金属玻璃、基于钛的金属玻璃、基于镍的金属玻璃、基于锆的金属玻璃、基于铁的金属玻璃、基于铈的金属玻璃、基于锶的金属玻璃、基于金的金属玻璃、基于镱的金属玻璃、基于锌的金属玻璃、基于钙的金属玻璃、基于镁的金属玻璃和基于铂的金属玻璃，和
其中所述基于铝的金属玻璃、基于铜的金属玻璃、基于钛的金属玻璃、基于镍的金属玻璃、基于锆的金属玻璃、基于铁的金属玻璃、基于铈的金属玻璃、基于锶的金属玻璃、基于金的金属玻璃、基于镱的金属玻璃、基于锌的金属玻璃、基于钙的金属玻璃、基于镁的金属玻璃和基于铂的金属玻璃各自分别包括铝、铜、钛、镍、锆、铁、铈、锶、金、镱、锌、钙、镁和铂的主要组分，且进一步包括选自镍(Ni)、钇(Y)、钴(Co)、镧(La)、锆(Zr)、铁(Fe)、钛(Ti)、钙(Ca)、铍(Be)、镁(Mg)、钠(Na)、钼(Mo)、钨(W)、锡(Sn)、锌(Zn)、钾(K)、锂(Li)、磷(P)、钯(Pd)、铂(Pt)、铷(Rb)、铬(Cr)、锶(Sr)、铈(Ce)、镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、镥(Lu)、钕(Nd)、铌(Nb)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、钍(Th)、钪(Sc)、钡(Ba)、镱(Yb)、铕(Eu)、铪(Hf)、砷(As)、钚(Pu)、镓(Ga)、锗(Ge)、锑(Sb)、硅(Si)、镉(Cd)、铟(In)、锰(Mn)、锇(Os)、钒(V)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)和汞(Hg)的至少一种。
15.权利要求1的导电糊，其中所述导电粉末包括银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)及其组合的至少一种。
16.权利要求1的导电糊，其中分别以30-99重量%、0.1-20重量%、0.1-20重量%的量包括所述导电粉末、金属玻璃和金属或半金属前体，和所述导电糊的剩余余量为所述有机媒介物。
17.电极，包括：
根据权利要求1-16中任一项的导电糊的烧结产物。
18.电子装置，包括：
在半导体基底上的权利要求17的电极。
19.权利要求18的电子装置，其中所述电子装置为液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示器和太阳能电池之一。
20.太阳能电池，包括：
半导体基底；和
电连接到所述半导体基底的至少一个电极，所述至少一个电极包括权利要求1-16中任一项的导电糊的烧结产物。
21.权利要求20的太阳能电池，进一步包括：
在所述半导体基底和所述电极之间的氧化物层，所述氧化物层具有小于或等于20nm的厚度。
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