CN103578600A - 包含铅-钒基氧化物的厚膜浆料及其在半导体装置制造中的用途 - Google Patents

包含铅-钒基氧化物的厚膜浆料及其在半导体装置制造中的用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包含铅-钒基氧化物的厚膜浆料及其在半导体装置制造中的用途，具体提供用于印刷太阳能电池装置的所述正面的厚膜浆料及其制备方法，所述太阳能电池装置具有一个或多个绝缘层。所述厚膜浆料包含分散在有机介质中的导电金属源和铅-钒基氧化物。本发明还提供包括由所述厚膜浆料形成的电极的半导体装置。

Description

包含铅-钒基氧化物的厚膜浆料及其在半导体装置制造中的用途
发明领域
本发明提供用于印刷具有一个或多个绝缘层的太阳能电池装置正面的厚膜浆料。该厚膜浆料包含导电金属源、铅-钒基氧化物和有机介质。
发明背景
常规的具有p型基板的太阳能电池结构具有通常电池的正面（光照面）上的负极和背面上的正极。在半导体的p-n结上入射的适宜波长的辐射充当在该半体中产生空穴-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向外部路输送电力的电流。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。
导电性油墨通常用于形成导电网格或金属触点。导电性油墨通常包含玻璃料、导电物质（如，银颗粒）和有机介质。为了形成金属触点，导电性油墨以网格线或其它图案印刷在基板上然后干燥，在此期间电接触在网格线和半导体基板之间制成。
然而，结晶硅太阳能电池通常涂覆有减反射涂层，例如氮化硅、氧化钛、或氧化硅，以促进光吸收，从而提高电池的效率。此类减反射涂层还作为减弱从基板至金属触点的电子流的绝缘体。为了克服此问题，导电性油墨应在焙烧形成与半导体基板电接触的金属触点期间渗入减反射涂层。金属触点和基板之间形成强粘结以及可焊性也是所期望的。
在焙烧时渗入减反射涂层以及形成与基板的强粘结的能力高度依赖于导电性油墨的组成和焙烧条件。太阳能电池性能的关键量度效率也受到在焙烧的导电性油墨和基板之间制成的电接触质量的影响。
作为另外一种选择，具有n型硅基板的反向太阳能电池结构也是已知的。该电池在正面上具有带正极的正面p型硅表面（正面p型发射器），并且具有接触电池背面的负极。由于n掺杂硅中的电子重组速度降低，因此与具有p型硅基板的太阳能电池相比较，具有n型硅基板的太阳能电池（n型硅太阳能电池）理论上能够制备更高的效率增益。
为了提供制造具有良好效率的太阳能电池的经济型方法，需要能够在低温下焙烧，以渗入减反射涂层，并且提供与半导体基板的良好电接触的厚膜浆料组合物。
发明概述
本发明提供厚膜浆料组合物，所述组合物包含：
a)80-99.5重量%的导电金属源；
b)0.5-20重量%的铅-钒基氧化物；和
c)有机介质，
其中导电金属源和铅-钒基氧化物分散在有机介质中，并且其中上述重量%是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的，铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。
本发明还提供包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物的铅-钒基氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。
本发明还提供方法，所述方法包括：
(a)提供制品，该制品包括一个或多个设置在半导体基板的至少一个表面上的绝缘膜；
(b)将厚膜浆料组合物施用至一个或多个绝缘膜上形成层状结构，该厚膜浆料组合物包含：
i)80-99.5重量%的导电金属源；
ii)0.5-20重量%的铅-钒基氧化物；和
iii)有机介质，
其中导电金属源和铅-钒基氧化物分散在有机介质中，并且其中上述重量%是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的，铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的；以及
(c)焙烧半导体基板、一个或多个绝缘膜、和厚膜浆料，其中厚膜浆料的有机介质挥发，从而形成与一个或多个绝缘层接触并且与半导体基板电接触的电极。
此外，本发明提供包括由厚膜浆料组合物形成的电极的半导体装置，所述组合物包含：
i)80-99.5重量%的导电金属源；
ii)0.5-20重量%的铅-钒基氧化物；和
iii)有机介质，
其中导电金属源和铅-钒基氧化物分散在有机介质中，并且其中上述重量%是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的，铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的，并且其中焙烧所述厚膜浆料组合物以除去有机介质以形成电极。
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中所示的附图标号说明如下。
10：p型硅基板
20：n型扩散层
30：绝缘膜
40：p+层（背表面场，BSF）
60：设置背面上的铝浆
61：铝背面电极（通过焙烧背面铝浆获得）
70：设置在背面上的银或银/铝浆
71：银或银/铝背面电极（通过焙烧背面银浆获得）
500：设置在正面上的厚膜浆料
501：正面电极（通过焙烧厚膜浆料形成）
发明详述
如本文所用，“厚膜组合物”是指在基板上焙烧后具有1至100微米厚度的组合物。厚膜组合物包含导电材料、铅-钒基氧化物组合物和有机介质。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以及一种或多种玻璃料。该组合物是厚膜浆料组合物。组合物也可包含一种或多种添加剂。示例性添加剂包括金属、金属氧化物或任何在焙烧时能够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。
导电金属
厚膜组合物包含赋予组合物适当电功能性质的功能组分。电功能性组分是导电金属。
导电金属源可以是薄片形式、球状形式、颗粒形式、结晶形式、粉末、或其它不规则形式以及它们的混合物。导电金属可以胶态悬浮液提供。
在一个实施方案中，导电金属源为厚膜浆料组合物的固体组分的约80至约99.5重量%。固体在本文中定义为厚膜浆料组合物减去有机介质的总组合物。然后这些重量%是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的。在其它实施方案中，导电金属源为厚膜浆料组合物的固体组分的约90至约95重量%。固体组分在本文中定义为导电金属和铅-钒基氧化物。
导电金属选自：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni以及它们的混合物。在一个实施方案中，导电颗粒可以包括银(Ag)。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，导电颗粒可包括例如下列中的一者或多者：Cu、Au、Ag、Pd、Pt、Al、Ni、Ag-Pd、Pt-Au。在一个实施方案中，导电颗粒可以包括下列中的一者或多者：(1)Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt；(2)Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt的合金；以及(3)它们的混合物。
当金属是银时，可以是银金属、银合金、或它们的混合物的形式。银也能够是氧化银(Ag2O)、银盐例如AgCl、AgNO3、AgOOCCH3（乙酸银）、AgOOCF3（三氟乙酸银）、正磷酸银(Ag3PO4)、或它们的混合物的形式。也能够使用与其它厚膜浆料组分相容的其它形式的银。
在一个实施方案中，组合物的功能相可以是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，它们至少部分涂覆有表面活性剂。在一个实施方案中，表面活性剂可包括下列中的一种或更多种非限制性表面活性剂：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。如本文所用，“粒度”旨在表示“平均粒度”；“平均粒度”表示50%体积分布粒度。50%体积分布粒度可以D50表示。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。
在一个实施方案中，银可为浆料组合物的60-90重量%。在另一个实施方案中，银可为浆料组合物的70-85重量%。在另一个实施方案中，银可为浆料组合物的75-85重量%。在另一个实施方案中，银可为浆料组合物的78-82重量%。
在一个实施方案中，银可为组合物中固体的90-99重量%。固体在本文中定义为总厚膜组合物减去有机介质。因此，固体重量百分比基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的。在另一个实施方案中，银可为组合物中固体的92-97重量%。在另一个实施方案中，银可为组合物中固体的93-95重量%。
在一个实施方案中，厚膜浆料组合物的固体部分包含约80至约90重量%的球状银颗粒。在一个实施方案中，厚膜浆料组合物的固体部分包含约80至约90重量%的银颗粒和约1至约9.5重量%的银薄片。
在一个实施方案中，厚膜浆料组合物包含导电的涂覆银颗粒。合适的涂层包括磷和表面活性剂。合适的表面活性剂包括聚氧乙烯、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸、硬脂酸盐、棕榈酸盐、以及它们的混合物。盐抗衡离子能够是铵、钠、钾、以及它们的混合物。
铅-钒基氧化物组合物
本发明涉及具有一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物的铅-钒基氧化物(Pb-V-O)组合物。在一个实施方案中，具有附加氧化物或氧化物组合的铅-钒基氧化物包含氧化铅、氧化钒、以及具有900℃或更低的液相线温度的附加氧化物或氧化物组合。氧化物或氧化物组合的液相线温度可见于相图中，例如American Ceramic Society出版的那些相图（"ACerS-NIST Phase Equilibria Diagrams"，光盘数据库，3.2.0版，Westerville OH，2009年，www.ceramics.org/phase），或可根据ASTM方法C829-81（ASTM标准C829-1，2010年重新核准，“Standard Practicesfor Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient FurraceMethod”，ASTM International，West Conshohocken，PA，2010年，DOI:0.1520/C0829-81R10，www.astm.org）测量。一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物选自下列非限制性列表：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2、或SeO2。如本文所用，“附加氧化物”是指具有900℃或更低的液相线温度的氧化物。在一个实施方案中，铅-钒基氧化物还包括Li2O、TiO2、Fe2O3和Cr2O3中的一者或多者。
在一个实施方案中，Pb-V-O的铅可得自氧化铅、铅盐、金属铅、或有机金属铅。在另一个实施方案中，氧化铅可为PbO、PbO2、Pb3O4、Pb2O3、Pb12O19等等。在又一个实施方案中，氧化铅可涂覆例如二氧化硅或SiO2。在另一个实施方案中，铅盐可为卤化铅，例如PbCl2或PbBr2或氟化铅例如PbF2。在另一个实施方案中，金属铅可为Pb或合金例如Pb-V或Pb-Sn。在另一个实施方案中，有机金属铅可为树脂酸铅，例如2-乙基己酸铅(Pb(C2H15O2)2)、辛酸铅(Pb[CH3(CH2)3CH(C2H5)COO]2)、或草酸铅(PbC2O4)。
在一个实施方案中，Pb-V-O的钒可得自氧化钒、钒盐、金属钒、或有机金属钒。在另一个实施方案中，氧化钒可为VO、VO2、V2O5、V2O3等等。在又一个实施方案中，氧化钒可涂覆例如二氧化硅或SiO2。在另一个实施方案中，钒盐可为卤化钒，例如VCl4、VBr5、VBr4、VCl5或氟化钒例如VF4或VF5。在另一个实施方案中，金属钒可为V或合金例如Pb-V或V-Fe。在另一个实施方案中，有机金属钒可为树脂酸钒、二氯二茂钒(C10H10Cl2V)、或六羰基钒(V(CO)6)。
在一个实施方案中，钒可为无机钒化合物。示例性无机化合物包括但不限于碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氢氧化物、过氧化物、卤素以及它们的混合物，前提条件是此类材料具有900℃或更低的液相线温度，并且在加热至900℃或更低的温度时生成可混溶液体。
在一个实施方案中，这些组合物可为玻璃组合物。在另一个实施方案中，这些组合物可为结晶的、部分结晶的、非结晶的、部分非结晶的、或它们的组合。在一个实施方案中，Pb-V-O组合物可包括多于一种玻璃组合物。在一个实施方案中，Pb-V-O组合物可包括玻璃组合物和附加组合物，例如结晶组合物。在本文中，所有这些组合物是指玻璃或玻璃料。
以下段落提供的摩尔%范围与本文其它区域中出现的重量%范围是一致的。
通常，Pb-V-O中PbO和V2O5的混合物包含基于Pb-V-O组合物粉末计38-76摩尔%、40-65摩尔%、或45-60摩尔%的氧化铅和10-53摩尔%、10-47摩尔%、15-45摩尔%、20-35摩尔%、或25-30摩尔%的氧化钒。在一个实施方案中，铅-钒基氧化物中氧化铅与氧化钒的摩尔比介于42/58和88/12、45/55和70/30、或50/50和60/40之间。在一个实施方案中，PbO和V2O5的混合物粉末包含基于组合的粉末计45-63摩尔%的氧化铅和18-38摩尔%的氧化钒。
铅-钒基氧化物(Pb-V-O)可通过使用本领域普通技术人员理解的技术混合PbO、V2O5、一种或多种附加氧化物（或加热时分解为所需氧化物的其它材料）以及任何其它存在的氧化物来制备。此类制备技术可涉及在空气或含氧气氛中加热混合物以形成熔融物，淬火熔融物，以及碾磨、铣削和/或筛选淬火的材料以提供具有所需粒度的粉末。铅和钒氧化物的混合物的熔融通常进行至800-1200℃的峰值温度。熔融混合物能够例如在不锈钢压板上或反转不锈钢滚轴之间淬火，以形成片状物。所得的片状物能够研磨形成粉末。通常，研磨的粉末具有0.1-3.0微米的d50。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。
在一个实施方案中，用于制备Pb-V-O的起始混合物包含（基于总起始混合物的重量计）：52-80重量%、10-45重量%的V2O5，并且一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。在一个实施方案中，铅-钒基氧化物还包含Li2O、TiO2、Fe2O3和Cr2O3中的一者或多者。
在一个实施方案中，一种或多种附加氧化物选自：4-18重量%的Bi2O3、0.5-8重量%的P2O5、1-3重量%的B2O3和0.5-6重量%的TeO2，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。在一个此类实施方案中，铅-钒基氧化物还包含0.1-2重量%的Li2O、0.1-4重量%的TiO2、0.1-5重量%的Fe2O3和0.1-5重量%的Cr2O3中的一者或多者，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。
在另一个实施方案中，用于制备Pb-V-O的起始混合物包含（基于总起始混合物的重量计）：55-63重量%的PbO、18-30重量%的V2O5和5-11重量%的附加氧化物Bi2O3。在一个实施方案中，一种或多种附加氧化物选自：0.8-7重量%的P2O5、1.5-1.9重量%的B2O3和1-6重量%的TeO2，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。在一个此类实施方案中，铅-钒基氧化物还包含0.2-1重量%的Li2O、0.5-2重量%的TiO2、0.1-5重量%的Fe2O3和0.1-5重量%的Cr2O3中的一者或多者，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的。
在各种实施方案中，用于制备Pb-V-O的起始混合物包含一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物。这些附加氧化物选自下列非限制性列表：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2、或SeO2。因此，P-V-O还可包含Li2O、TiO2、Fe2O3和Cr2O3中的一者或多者，使得
Bi2O3可为0.5-25重量%、4-18重量%、或5-11重量%；
P2O5可为0.1-18重量%、0.5-8重量%、或0.8-7重量%；
B2O3可为0.25-15重量%、1-3重量%、或1.5-1.9重量%；
TeO2可为0.1-15重量%、0.5-6重量%、或1-6重量%；
As2O3可为0.1-15重量%、或0.1-5重量%；
Sb2O3可为0.1-15重量%、或0.1-10重量%；
MoO3可为0.1-15重量%、或0.1-10重量%；
SeO2可为0.1-15重量%、或0.1-10重量%；
Li2O可为0.1-3重量%、0.1-2重量%、或0.2-1.1重量%；
TiO2可为0.1-10重量%、0.1-4重量%、或0.5-2重量%；
Fe2O3可为0.1-10重量%、或0.1-5重量%；
Cr2O3可为0.1-10重量%、或0.1-5重量%。
在另一个实施方案中，除上述氧化物之外，用于制备Pb-V-O的起始混合物可包含ZrO2、P2O5、Na2O、WO3、Nb2O5、SnO、SiO2、ZnO、PbF2、或BiF3中的一者或多者。在此实施方案的方面（基于总起始混合物的重量计）：
ZrO2可为0-10重量%、0-8重量%、或2-5重量%；
Na2O可为0-3重量%、0-2重量%、或0-1重量%；
WO3可为0-10重量%、0-6重量%、或0-4重量%；
Nb2O5可为0-5重量%、或0-2重量%；
SnO可为0-15重量%、0-12重量%、或8-12重量%；
SiO2可为0-5重量%、或0-3重量%；
ZnO可为0-5重量%、或0-4重量%；
PbF2可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%；或者
BiF3可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%。
在一个实施方案中，Pb-V-O可为均匀粉末。在另一个实施方案中，Pb-V-O可为多于一种粉末的组合，其中每种粉末可单独地为均匀的。多种粉末的总体组合的组合物在如上所述的范围内。例如，Pb-V-O可包含两种或更多种不同粉末的组合；单独地，这些粉末可具有不同的组成，并且可在或可不在如上所述的范围内；然而，这些粉末的组合在如上所述的范围内。
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。具体地讲，该百分比指的是起始原料内所使用的组分的百分比，所述起始原料随后将如本文所述那样加工成玻璃组合物。此类命名对于本领域的技术人员为常规的。换句话说，组合物包含某些组分，并且这些组分的百分比采用对应的氧化物形式的百分比来表示。如上文所述，Pb和V可以各种来源供应，例如氧化物、卤化物、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氢氧化物、过氧化物、卤素化合物以及它们的混合物。类似于一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物的组分或用于制备铅-钒基氧化物的其它组分。在该温度下提供氧化物的具有900℃或更低的液相线温度的附加氧化物的任何此类来源均为合适的。在本文中，铅-钒基氧化物的组合物以等价氧化物给出，而不论各种组分的来源。如玻璃化学领域的普通技术人员所知，在制备玻璃的过程中可能会释放某一部分的挥发性物质。挥发性物质的一个实例就是氧气。
在一个实施方案中，Li2O和/或Na2O中的一些或所有可以被K2O、Cs2O、或Rb2O代替，得到具有类似于上述列出组合物的特性的玻璃组合物。在此实施方案中，碱金属氧化物总含量可为0.1-5重量%、0.1-3重量%、或0.1-2重量%。
在一个实施方案中，Pb-V-O组合物在本文中可包含一种或多种化合物组分，例如AgVO3、Ag2V2Te2O10、Pb2V2O7、Ag2V4O11、Ag3VO4、BiVO4、BiPb3V3O12、Pb3V2O8，虽然此类化合物不限于该组实例。其它示例性化合物包括具有本文中定义的组分并且具有小于900℃的液相线温度的此类化合物。
在另一个实施方案中，Pb-V-O组合物在本文中可包含另一组的组分中的一者或多者：Al2O3、GeO2、Ga2O3、In2O3、NiO、CoO、CaO、MgO、SrO、MnO、BaO、SeO2、Y2O3、As2O3、La2O3、Nd2O3、Ta2O5、HfO2、CdO、Mn2O3、CuO、La2O3、Pr2O3、Gd2O3、Sm2O3、Dy2O3、Eu2O3、Ho2O3、Yb2O3、Lu2O3、CeO2、SnO2、Ag2O、K2O、Rb2O、Cs2O和金属卤化物（如NaCl、KBr、NaI、LiF）。
因此，如本文所用，术语“Pb-V-O”也可包含含有一种或多种选自以下的元素的金属氧化物：Al、Ge、Ga、In、Ni、Co、Ca、Mg、Sr、Mn、Ba、Se、Y、La、Nd、Ta、Fe、Hf、Cr、Cd、Mn、Cu、La、Pr、Gd、Sm、Dy、Eu、Ho、Yb、Lu、Ce、Ag、K、Rb和Cs。
表1列出了粉末混合物的一些实例，该粉末混合物包含PbO、V2O5、以及能够用于制备铅-钒-硼氧化物的其它化合物。该列表是指例证性的，而非限制性的。在表1中，化合物的量以基于总玻璃组合物的重量计的重量百分比示出。
如果起始原料为焙烧玻璃，那么本领域的普通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的起始组分的百分比，所述方法包括但不限于：电感耦合等离子-发射光谱(ICPES)、电感耦合等离子-原子发射光谱(ICP-AES)等等。此外，可使用以下示例性技术：X射线荧光光谱法(XRF)；核磁共振光谱法(NMR)；电子顺磁共振波谱法(EPR)；穆斯堡尔光谱法；电子微探针能量分散光谱法(EDS)；电子微探针波长色散光谱法(WDS)；阴极发光法(CL)。
本领域的普通技术人员应认识到，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混入到玻璃中。例如，存在的杂质的含量可在数百至数千ppm的范围内。存在的杂质不会改变玻璃、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。
铅-钒-硼氧化物组合物
本发明的方面涉及铅-钒-硼氧化物(Pb-V-B-O)组合物。在一个实施方案中，铅-钒-硼氧化物可包含附加氧化物或氧化物组合，其中附加氧化物或氧化物组合具有900℃或更低的液相线温度。具有900℃或更低的液相线温度的一种或多种附加氧化物或附加氧化物组合可选自下列非限制性列表：P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2、或SeO2。
在一个实施方案中，用于制备Pb-V-B-O的起始混合物可包含（基于总起始混合物的重量计）：可为52-80重量%或55-63重量%的PbO；可为10-45重量%、或18-30重量%的V2O5；以及可为0.25-10重量%、1-3重量%或1.5-1.9重量%的B2O3。
在另一个实施方案中，除上述PbO、V2O5、B2O3以及上述已公开的其它氧化物之外，用于制备Pb-V-B-O的起始混合物可包含ZrO2、P2O5、Na2O、WO3、Nb2O5、SnO、SiO2、ZnO、PbF2、或BiF3中的一者或多者。在此实施方案的方面（基于总起始混合物的重量计）：
ZrO2可为0-10重量%、0-8重量%、或0-5重量%；
P2O5可为0-15重量%、0-10重量%、或1.5-7重量%；
Na2O可为0-3重量%、0-2重量%、或0-1重量%；
WO3可为0-5重量%、0-4重量%、或3-4重量%；
Nb2O5可为0-5重量%、或0-2重量%；
SnO可为0-15重量%、或0-12重量%；
SiO2可为0-5重量%、或0-3重量%；
ZnO可为0-5重量%、或0-4重量%；
PbF2可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%；或者
BiF3可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%。
铅-钒-磷氧化物组合物
本发明的方面涉及铅-钒-磷氧化物(Pb-V-P-O)组合物。在一个实施方案中，铅-钒-磷氧化物可具有附加氧化物或氧化物组合，其中附加氧化物或氧化物组合具有900℃或更低的液相线温度。具有900℃或更低的液相线温度的一种或多种附加氧化物或附加氧化物组合可选自下列非限制性列表：B2O3、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2、或SeO2。
在一个实施方案中，用于制备Pb-V-B-O的起始混合物可包含（基于总起始混合物的重量计）：可为52-80重量%或55-63重量%的PbO；可为10-45重量%、或18-30重量%的V2O5；以及可为0.25-15重量%、0.5-8重量%、或0.8-7重量%的P2O5。
在另一个实施方案中，除上述PbO、V2O5、P2O5以及上述已公开的其它氧化物之外，用于制备Pb-V-P-O的起始混合物可包含ZrO2、Na2O、TeO2、WO3、Nb2O5、SnO、SiO2、ZnO、PbF2、或BiF3中的一者或多者。在此实施方案的方面（基于总起始混合物的重量计）：
ZrO2可为0-10重量%、0-8重量%、或0-5重量%；
Na2O可为0-3重量%、0-2重量%、或0-1重量%；
WO3可为0-5重量%、0-4重量%、或3-4重量%；
MoO3可为0-10重量%、0-6重量%、或0-1重量%；
Nb2O5可为0-5重量%、或0-2重量%；
SnO可为0-15重量%、或0-12重量%；
SiO2可为0-5重量%、或0-3重量%；
ZnO可为0-5重量%、或0-4重量%；
PbF2可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%；或者
BiF3可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%。
铅-钒-硼-磷氧化物组合物
本发明的方面涉及铅-钒-硼-磷氧化物(Pb-V-B-P-O)组合物。在一个实施方案中，铅-钒-硼-磷氧化物可具有附加氧化物或氧化物组合，其中附加氧化物或氧化物组合具有900℃或更低的液相线温度。具有900℃或更低的液相线温度的一种或多种附加氧化物或附加氧化物组合可选自下列非限制性列表：Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2、或SeO2。
在一个实施方案中，用于制备Pb-V-B-P-O的起始混合物可包含（基于总起始混合物的重量计）：可为52-80重量%或55-63重量%的PbO；可为10-45重量%、或18-30重量%的V2O5；可为0.25-10重量%、1-3重量%或1.5-1.9重量%的B2O3；以及可为0.25-15重量%、0.5-8重量%、或0.8-7重量%的P2O5。
在另一个实施方案中，除上述PbO、V2O5、B2O3、P2O5以及上述已公开的其它氧化物之外，用于制备Pb-V-B-P-O的起始混合物可包含ZrO2、Na2O、Li2O、WO3、Nb2O5、SnO、SiO2、ZnO、PbF2、或BiF3中的一者或多者。在此实施方案的方面（基于总起始混合物的重量计）：
ZrO2可为0-5重量%、0-4重量%、或0-2重量%；
Na2O可为0-3重量%、0-2重量%、或0-1重量%；
WO3可为0-5重量%、0-4重量%、或3-4重量%；
MoO3可为0-10重量%、0-6重量%、或0-1重量%；
Nb2O5可为0-5重量%、或0-2重量%；
SnO可为0-15重量%、或0-12重量%；
SiO2可为0-5重量%、或0-3重量%；
ZnO可为0-5重量%、或0-4重量%；
PbF2可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%；或者
BiF3可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%。
铅-钒-硼-磷-铋氧化物组合物
本发明的方面涉及铅-钒-硼-磷-铋氧化物(Pb-V-B-P-Bi-O)组合物。在一个实施方案中，铅-钒-硼-磷-铋氧化物可具有附加氧化物或氧化物组合，其中附加氧化物或氧化物组合具有900℃或更低的液相线温度。具有900℃或更低的液相线温度的一种或多种附加氧化物或附加氧化物组合可选自下列非限制性列表：As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2、或SeO2。
在一个实施方案中，用于制备Pb-V-B-P-Bi-O的起始混合物可包含（基于总起始混合物的重量计）：可为52-80重量%或55-63重量%的PbO；可为10-45重量%、或18-30重量%的V2O5；可为0.25-10重量%、1-3重量%或1.5-1.9重量%的B2O3，可为0.25-15重量%、0.5-8重量%、或0.8-7重量%的P2O5以及可为1-25重量%、4-18重量%、或5-11重量%的Bi2O3。
在另一个实施方案中，除上述PbO、V2O5、B2O3、P2O5、Bi2O3以及上述已公开的其它氧化物之外，用于制备Pb-V-B-P-Bi-O的起始混合物可包含ZrO2、Na2O、WO3、Nb2O5、SnO、SiO2、ZnO、PbF2、或BiF3中的一者或多者。在此实施方案的方面（基于总起始混合物的重量计）：
ZrO2可为0-5重量%、0-4重量%、或0-2重量%；
Na2O可为0-3重量%、0-2重量%、或0-1重量%；
WO3可为0-5重量%、0-4重量%、或3-4重量%；
Nb2O5可为0-5重量%、或0-2重量%；
SnO可为0-15重量%、或0-12重量%；
SiO2可为0-5重量%、或0-3重量%；
ZnO可为0-5重量%、或0-4重量%；
PbF2可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%；或者
BiF3可为0-30重量%、0-20重量%、或0-10重量%。
铅-钒-碲氧化物组合物
本发明的方面涉及铅-钒-碲氧化物(Pb-V-Te-O)组合物。在一个实施方案中，铅-钒-碲氧化物可具有附加氧化物或氧化物组合，其中附加氧化物或氧化物组合具有900℃或更低的液相线温度。具有900℃或更低的液相线温度的一种或多种附加氧化物或附加氧化物组合可选自下列非限制性列表：As2O3、Sb2O3、MoO3、B2O3、P2O5、Bi2O3、或SeO2。
在一个实施方案中，用于制备Pb-V-B-O的起始混合物可包含（基于总起始混合物的重量计）：可为52-80重量%或55-63重量%的PbO；可为10-45重量%、或18-30重量%的V2O5；以及可为0.1-15重量%、0.5-6重量%、或1-6重量%的TeO2。
在另一个实施方案中，除上述PbO、V2O5和TeO2以及上述已公开的其它氧化物之外，用于制备Pb-V-Te-O的起始混合物可包含ZrO2、Na2O、WO3、Nb2O5、SnO、SiO2、或ZnO中的一者或多者。在此实施方案的方面（基于总起始混合物的重量计）：
ZrO2可为0-5重量%、0-4重量%、或0-2重量%；
Na2O可为0-3重量%、0-2重量%、或0-1重量%；
WO3可为0-5重量%、0-4重量%、或3-4重量%；
Nb2O5可为0-5重量%、或0-2重量%；
SnO可为0-15重量%、或0-10重量%；
SiO2可为0-5重量%、或0-3重量%；或者
ZnO可为0-5重量%、或0-4重量%。
各种铅-钒基氧化物组合物
在一个实施方案中，可包含Li2O和/或TiO2的Pb-V-B-P-Bi-O组合物可为均匀粉末。在另一个实施方案中，Pb-V-B-P-Bi-O可为多于一种粉末的组合，其中每种粉末可单独地为均一群体。多种粉末的总体组合的组合物可在如上所述的范围内。例如，Pb-V-B-P-Bi-O可包含两种或更多种不同粉末的组合；单独地，这些粉末可具有不同的组成，并且可在或可不在如上所述的范围内；然而，这些粉末的组合可在如上所述的范围内。
在一个实施方案中，Li2O和/或Na2O中的一些或所有可以被K2O、Cs2O、或Rb2O代替，得到具有类似于上述列出组合物的特性的玻璃组合物。在此实施方案中，碱金属氧化物总含量可为0-2重量%、0.1-2重量%、或0.2-1.1重量%。
在另一个实施方案中，本文的Pb-V-B-P-Bi-O组合物可包含第三组的组分中的一者或多者：GeO2、Ga2O3、In2O3、NiO、CoO、ZnO、CaO、MgO、SrO、MnO、BaO、SeO2、MoO3、WO3、Y2O3、As2O3、La2O3、Nd2O3、Bi2O3、Ta2O5、V2O5、FeO、HfO2、Cr2O3、CdO、Sb2O3、PbF2、ZrO2、Mn2O3、P2O5、CuO、La2O3、Pr2O3、Nd2O3、Gd2O3、Sm2O3、Dy2O3、Eu2O3、Ho2O3、Yb2O3、Lu2O3、CeO2、BiF3、SnO、SiO2、Ag2O、Nb2O5、TiO2和金属卤化物（如NaCl、KBr、NaI、LiF）。
因此，如本文所用，术语“Pb-V-B-P-Bi-O”也可包含含有一种或多种选自以下的元素的金属氧化物：Si、Sn、Li、Ti、Ag、Na、K、Rb、Cs、Ge、Ga、In、Ni、Zn、Ca、Mg、Sr、Ba、Se、Mo、W、Y、As、La、Nd、Co、Pr、Gd、Sm、Dy、Eu、Ho、Yb、Lu、Bi、Ta、V、Fe、Hf、Cr、Cd、Sb、Bi、F、Zr、Mn、P、Cu、Ce和Nb。
在一个实施方案中，可包含Li2O和/或TiO2的Pb-V-B-P-Bi-Te-O组合物可为均匀粉末。在另一个实施方案中，Pb-V-B-P-Bi-Te-O可为多于一种粉末的组合，其中每种粉末可单独地为均一群体。多种粉末的总体组合的组合物可在如上所述的范围内。例如，Pb-V-B-P-Bi-Te-O可包含两种或更多种不同粉末的组合；单独地，这些粉末可具有不同的组成，并且可在或可不在如上所述的范围内；然而，这些粉末的组合可在如上所述的范围内。
在一个实施方案中，Li2O和/或Na2O中的一些或所有可以被K2O、Cs2O、或Rb2O代替，得到具有类似于上述列出组合物的特性的玻璃组合物。在此实施方案中，碱金属氧化物总含量可为0-2重量%、0.1-2重量%、或0.2-1.1重量%。
在另一个实施方案中，本文的Pb-V-B-P-Bi-Te-O组合物可包含第三组的组分中的一者或多者：GeO2、Ga2O3、In2O3、NiO、CoO、ZnO、CaO、MgO、SrO、MnO、BaO、SeO2、MoO3、WO3、Y2O3、As2O3、La2O3、Nd2O3、Bi2O3、Ta2O5、V2O5、FeO、HfO2、Cr2O3、CdO、Sb2O3、PbF2、ZrO2、Mn2O3、P2O5、CuO、La2O3、Pr2O3、Nd2O3、Gd2O3、Sm2O3、Dy2O3、Eu2O3、Ho2O3、Yb2O3、Lu2O3、CeO2、BiF3、SnO、SiO2、Ag2O、Nb2O5、TiO2和金属卤化物（如NaCl、KBr、NaI、LiF）。
因此，如本文所用，术语“Pb-V-B-P-Bi-Te-O”也可包含含有一种或多种选自以下的元素的金属氧化物：Si、Sn、Li、Ti、Ag、Na、K、Rb、Cs、Ge、Ga、In、Ni、Zn、Ca、Mg、Sr、Ba、Se、Mo、W、Y、As、La、Nd、Co、Pr、Gd、Sm、Dy、Eu、Ho、Yb、Lu、Bi、Ta、V、Fe、Hf、Cr、Cd、Sb、Bi、F、Zr、Mn、P、Cu、Ce和Nb。
在一个实施方案中，组合物Pb-V-B-P-Bi-Ti-Li-O和组合物Pb-V-B-P-Bi-Ti-Li-Te-O可以粉末共混，可具有不同的组成，并且可在或可不在如上所述的范围内；然而，这些粉末的组合可在如上所述的范围内。在另一个实施方案中，例如Pb-V-B-P-Bi-Ti-Li-O的组合物可与组分Te无机化合物、Te有机化合物、Te金属、Te树脂酸盐、多组分Te化合物如Pb-Li-Te-O、Li-B-Te-O共混。该组合物可在或不在如上所述的范围内；然而，这些粉末的组合可在如上所述的范围内。在该实施方案的方面，粉末可以在一起熔融形成均匀组合物。在该实施方案的另外方面，粉末可以单独添加至厚膜组合物。
在一个实施方案中，不含具体组分的组合物可在如上所述的范围内，例如组合物Pb-V-B-Ti-Li-O和组合物Bi-V-P-Ti-Li-O，当共混时每种组合物中具有不同组分。
有机介质
厚膜浆料组合物的无机组分与有机介质混合以形成粘稠的浆料，所述浆料具有适用于印刷的稠度和流变性。可将多种惰性粘稠材料用作有机介质。有机介质能够是这样的有机介质，无机组分可在浆料的制造、装运、和贮藏期间以足够程度稳定性分散于其中，以及可在丝网印刷过程期间分散于印刷丝网上。
合适的有机介质具有流变学特性，以提供固体的稳定分散、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的可润湿性、良好的干燥速率和良好的焙烧特性。有机介质能够包含增稠剂、稳定剂、表面活性剂和/或其它常见添加剂。有机介质能够为一种或多种聚合物在一种或多种溶剂中的溶液。合适的聚合物包括乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、木松香、纤维素酯、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和乙二醇单乙酸酯的单丁基醚。合适的溶剂包括萜烯例如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、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇和沸点高于150℃的醇、以及醇酯的混合物。其它合适的有机介质组分包括：双(2-(2-丁氧基乙氧基)乙基己二酸酯、二价酸酯例如DBE、DBE-2、DBE-3、DBE-4、DBE-5、DBE-6、DBE-9和DBE1B、环氧化树脂酸辛酯、异四癸醇和氢化松香的季戊四醇酯。有机介质也能够包含挥发性液体，以促进在基板上施用厚膜浆料组合物后快速硬化。
厚膜浆料料组合物中有机介质的最佳量取决于施用浆料的方法和所用的具体有机介质。通常，厚膜浆料组合物包含70-95重量%的无机组分和5-30重量%的有机介质。
如果有机介质包含聚合物，则聚合物可包含8-15重量%的有机组合物。
厚膜浆料组合物的制备及其用途
在一个实施方案中，厚膜浆料组合物可以任何顺序混合导电金属粉末、Pb-V-O粉末和有机介质来制备。在一个实施方案中，厚膜浆料组合物还可包含Pb-V-Te-O或Pb-V-O和Pb-Te-O的两种粉末。在一些实施方案中，首先混合无机材料，然后将它们加入有机介质。如果需要，可通过加入一种或多种溶剂来调整粘度。可使用提供高剪切的混合方法。在一个实施方案中，厚膜浆料可包含基于固体的总重量计含量为0.5-15重量%、0.5-7重量%、或1-3重量%的铅-钒基氧化物。
本发明的一个方面是一种方法，所述方法包括：
(a)提供制品，该制品包括一个或多个设置在半导体基板的至少一个表面上的绝缘膜；
(b)将厚膜浆料组合物施用至一个或多个绝缘膜上形成层状结构，该厚膜浆料组合物包含：
i)80-99.5重量%的导电金属源；
ii)0.5-20重量%的铅-钒基氧化物；和
iii)有机介质，
其中导电金属源和铅-钒基氧化物分散在有机介质中，并且其中上述重量%是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的，铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的；以及
(c)焙烧半导体基板、一个或多个绝缘膜、和厚膜浆料，其中厚膜浆料的有机介质挥发，从而形成与一个或多个绝缘层接触并且与半导体基板电接触的电极。
在一个实施方案中，半导体装置从包括承载结点的半导体基板以及在其主表面上形成的氮化硅绝缘膜的制品制造。该方法包括如下步骤：将具有渗入绝缘层能力的厚膜浆料组合物以预定形状和厚度施用（例如，涂覆或丝网印刷）至绝缘膜的预定位置，然后焙烧使厚膜浆料组合物与绝缘膜反应并且渗入绝缘膜，从而实现与硅基板的电接触。
该方法的一个实施方案在图1中示出。
图1(A)示出了单晶硅或多晶硅p型基板10。
在图1(B)中，形成反极性的n型扩散层20以产生p-n结。n型扩散层20可使用三氯氧化磷(POCl3)作为磷的来源，通过磷(P)的离子注入或热扩散形成。在没有任何具体变型的情况下，n型扩散层20在硅p型基板的整个表面上形成。扩散层的深度能够通过扩散温度和时间的控制而变化，并且通常在约0.3至0.75微米的厚度范围内形成。n型扩散层可具有几十欧姆/平方直至约120欧姆/平方的薄膜电阻率。
如图1(C)所示，在用抗蚀剂等保护n型扩散层20的一个表面之后，通过蚀刻将n型扩散层20从多数表面移除以便其仅保留在一个主表面上。然后使用有机溶剂等将抗蚀剂移除。
然后，在图1(D)中，也用作减反射涂层的绝缘层30在n型扩散层20上形成。绝缘层通常是氮化硅，但也能够是SiNx:H膜（即，绝缘膜包含在随后的焙烧过程期间用于钝化的氢）、氧化钛膜、氧化硅膜、或氧化硅/氧化钛膜。约
Figure GDA00002441619000191
的氮化硅膜厚度适用于约1.9-2.0的折射率。绝缘层30的沉积能够通过溅射、化学气相沉积、或其它方法进行。
然后形成电极。如图1(E)所示，本发明的厚膜浆料组合物丝网印刷在绝缘膜30上，然后进行干燥。此外，将铝浆60和背面银浆70丝网印刷在基板的背面上，并且依次进行干燥。在750-850℃的温度下焙烧几秒钟至几十分钟。
因此，如图1(F)所示，在焙烧过程中，铝在背面上从铝浆扩散到硅基板中，从而形成包含高浓度铝掺杂剂的p+层40。该层一般被称为背表面场(BSF)层，并且有助于改善太阳能电池的能量转化效率。焙烧将干燥的铝浆60转变为铝背面电极61。同时，将背面银浆70焙烧成银或银/铝背面电极71。在焙烧期间，背面铝与背面银之间的边界呈现合金状态，从而实现电连接。铝电极占背面电极的大部分面积，部分归因于需要形成p+层40。同时，由于不可能对铝电极进行焊接，所以在背面的有限区域上形成银或银/铝背面电极，作为用于通过铜带或类似物互连太阳能电池的电极。
在正面上，本发明的厚膜浆料组合物500在焙烧期间烧结并且渗入绝缘膜30，从而实现与n型扩散层20的电接触。该类过程通常称为“烧透”。该烧透状态，即浆料熔解并且透过绝缘膜30的程度，取决于绝缘膜30的质量和厚度、浆料的组合物、以及焙烧条件。在焙烧时，浆料500成为电极501，如图1(F)所示。
在一个实施方案中，绝缘膜选自氧化钛、氧化铝、氮化硅、SiNx:H、氧化硅、和氧化硅/氧化钛膜。氮化硅膜可通过溅射、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、或热CVD方法形成。在一个实施方案中，氧化硅膜通过热氧化、溅射、或热CVD或等离子CVD形成。氧化钛膜可通过将包含钛的有机液体材料涂覆到半导体基板上并且进行焙烧来形成，或者通过热CVD来形成。
在本方法的一个实施方案中，半导体基板可为单晶硅或多晶硅。
合适的绝缘膜包含一种或多种选自如下的组分：氧化铝、氧化钛、氮化硅、SiNx:H、氧化硅、和氧化硅/氧化钛。在本发明的一个实施方案中，绝缘膜是减反射涂层(ARC)。绝缘膜可施用至半导体基板，或可以天然形成，例如在氧化硅的情况下。
在一个实施方案中，绝缘膜包含氮化硅层。氮化硅可通过CVD（化学气相沉积）、PECVD（等离子增强化学气相沉积）、溅射、或其它方法沉积。
在一个实施方案中，对绝缘层的氮化硅进行处理，以除去氮化硅的至少一部分。该处理可为化学处理。氮化硅的至少一部分被移除可使厚膜浆料组合物导体与半导体基板之间的电接触改善。这可使半导体装置的效率提高。
在一个实施方案中，绝缘膜的氮化硅是减反射涂层的部分。
厚膜浆料组合物可以图案，如具有连接线的母线印刷在绝缘膜上。印刷能够是丝网印刷、电镀、挤出、喷墨、成型或多版印刷、或带式印刷。
在该电极形成过程中，加热厚膜浆料组合物以除去有机介质并且烧结金属粉末。加热能够在空气或含氧气氛中进行。该步骤通常称为“焙烧”。焙烧温度分布通常设置为使得得自干燥厚膜浆料组合物的有机粘结剂材料，以及存在的任何其它有机材料烧尽。在一个实施方案中，焙烧温度为750-950℃。烧结能够在带式炉中使用高输送率，例如100-500cm/min进行，最终保持时间为0.05-5分钟。多个温度区域，例如3-11区域能够用于控制所需的热分布。
在焙烧时，导电金属和Pb-V-O混合物渗入绝缘膜。渗入绝缘膜的结果是产生电极和半导体基板之间的电接触。在焙烧后，夹层可在半导体基板和电极之间形成，其中该夹层包含钒、钒化合物、铅、铅化合物和硅化合物中的一者或多者，其中硅可以来自硅基板和/或绝缘层。在焙烧后，电极包含与打底的半导体基板接触的烧结的金属，并且还可与一个或多个绝缘层接触。
本发明的另一个方面是包括由厚膜浆料组合物形成的电极的半导体装置，该组合物包含：
i)80-99.5重量%的导电金属源；
ii)0.5-20重量%的铅-钒基氧化物；和
iii)有机介质，
其中导电金属源和铅-钒基氧化物分散在有机介质中，并且其中上述重量%是基于导电金属源和铅-钒基氧化物的总重量计的，铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于铅-钒基氧化物的总重量计的，并且其中焙烧所述厚膜浆料组合物以除去有机介质形成所述电极。
在一个实施方案中，电极是硅太阳能电池上的正面电极。在一个实施方案中，该装置还包括背面电极。
轻掺杂发射极(LDE)晶片
Si太阳能电池通过向纯化的Si中加入控制的杂质（称为掺杂剂）来制备。不同的掺杂剂将正型（p型）和负型（n型）半导体特性赋予Si。p型和n型Si之间的边界（结）具有相关（内建）电压，为太阳能电池中的电荷载体提供电源。掺杂剂浓度必须控制以实现最佳电池性能。高掺杂剂浓度在Si内以及Si表面处赋予（金属触点）低电阻率，从而减小电阻损耗。它还在Si晶格中引入结晶缺陷或电扰动，以增加复合损耗。
最常见的Si太阳能电池设计由涂覆有0.4微米层n型Si的200微米厚p型Si片组成。p型晶片是基板。n型层是发射极。它通过将磷(P)掺杂剂扩散或离子注入Si片而制成。使用低掺杂剂浓度在晶片表面制成的发射极称为轻（或低）掺杂发射极。
轻掺杂发射极(LDE)通过减少正面的电子–空穴复合改善太阳能电池性能。在Si中，正面P掺杂剂的浓度（[P表面]）高于~1×1020个原子/cm3会产生各种类型的复合。复合电荷载体结合到Si晶格，而且不能作为电能收集。太阳能电池能量损失由Voc（开路电压）和Isc（短路电流）二者的降低产生。
典型的高掺杂Si发射极(HDE)具有在9-15×1020个原子/cm3范围内的总[P表面]以及在3-4×1020个原子/cm3范围内的有源[P表面]。轻掺杂发射极具有在0.9-2.9×1020个原子/cm3范围内的总[P表面]以及在0.6-2.0×1020个原子/cm3范围内的有源[P表面]。超过有源浓度的P掺杂剂（无源P）会产生Shockley-Read-Hall(SRH)复合能量损失。高于1×1020个原子/cm3的有源P掺杂剂会产生Auger复合能量损失。
总掺杂剂浓度通常使用SIMS（二次离子质谱）深度剖面分析法测量。[Diffusion in Silicon，S.W.Jones，IC Knowledge LLC，2008年，第56-62页，参见第61页]。有源掺杂剂浓度通常使用SRP（扩展电阻探测）[Diffusion in Silicon，出处同上，第61页]或ECV（电化学电容电压）[Diffusion in Silicon，出处同上，第57页]方法测量。
轻掺杂发射极的金属触点与高掺杂发射极的触点相比，对电荷载体隧穿具有更大的能障。更大的能障减少了隧穿电流并且增加了接触电阻率。LDE的高接触电阻通过使用改善的界面膜纳米结构增加接触面积来减小。
实施例
以下描述了厚膜浆料组合物的例证性制法和评估。
表1中玻璃1-88的铅-钒基氧化物的制备
本发明的铅-钒基氧化物(Pb-V-O)组合物通过Pb3O4和V2O5、以及表1中示出的各种氧化物TeO2、Nb2O5、Sb2O3、Fe2O3、WO3、MoO3、P2O5、PbF2、SiO2、BiF3、SnO2、Li2O、Bi2O3、ZnO、Na2O、TiO2、ZrO2、或B2O3的混合和共混来制备。将共混的粉末批料加载到铂合金坩埚内，然后插入利用含空气或O2气氛的900-1000℃的炉中。在达到组分的完全溶液后，热处理持续时间为20分钟。然后将组分的熔融产生的低粘度液体通过金属辊淬火。然后碾磨淬火的玻璃，并且筛选得到具有0.1-3.0微米的D50的粉末。表1中的组合物以基于总玻璃组合物重量计的重量百分比显示。
表1：玻璃料组合物的重量百分比
Figure GDA00002441619000241
表1（续）：玻璃料组合物的重量百分比
Figure GDA00002441619000251
表3a-3c的浆料的制备
本发明的浆料使用以下步骤制备。称量适量表2中的溶剂、介质和表面活性剂，置于塑料广口瓶中。然后将搅拌棒置于广口瓶中，搅拌混合物1小时直到所有成分充分共混。
表2：
组分 重量%
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯
乙基纤维素（50-52%羟乙基）
乙基纤维素（48-50%羟乙基）
N-牛脂-1,3-二氨基丙烷二油酸酯
氢化蓖麻油
全氢化松香酸的季戊四醇四酯
己二酸二甲酯
戊二酸二甲酯
将表1中玻璃的1.2-3重量%玻璃料加入表2的有机混合物，并且递增加入87.35-89.35重量%银粉，以确保良好的润湿。在手工或通过台式搅拌器充分混合所有成分后，将浆料置于Thinky搅拌器中在2000rpm下混合1至3分钟。然后用三辊研磨机反复碾压浆料，压力从0逐渐增加至250psi。将辊的间隙设置为2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10微米，在刮涂50%的浆料后则小于5微米。
使用带#14转子和#6杯的布氏粘度计(Brookfield,Inc.,Middleboro,MA)测量浆料粘度。在室温下12至24小时后测量浆料的粘度。在10RPM下3分钟后，在粘度计中测量粘度，通过加入溶剂和介质，然后在2000RPM下混合1至2分钟，将浆料粘度调整到介于270-340Pa·s之间。重复该步骤直到达到所需的粘度。
表3a-3c中实施例的太阳能电池制备
用于测试表3a中示出的本发明厚膜浆料性能的太阳能电池由具有65-68Ω/□磷掺杂p型发射极层的200微米多晶硅片制成。那些多晶硅片得自Gintech Energy Corporation,Taiwan或DeutscheCell,Germany。所用的太阳能电池通过等向性酸蚀刻质构化，并且具有SiNX:H减反射涂层(ARC)。将6平方英寸的晶片使用得自OpTek System,UK的激光划线工具切为3平方英寸。测量每个样品的效率和填充因子。
用于测试表3b中示出的本发明厚膜浆料性能的太阳能电池由具有70Ω/□或80Ω/□磷掺杂p型发射极层的200微米单晶硅片制成。那些单晶硅片得自Gintech Energy Corporation,Taiwan。所用的太阳能电池通过锥形酸蚀刻质构化，并且具有SiNX:H减反射涂层(ARC)。将6英寸准方晶片切为2.5平方英寸。
用于测试表3c中示出的本发明厚膜浆料性能的太阳能电池由具有70-75Ω/□磷掺杂p型轻掺杂发射极(LDE)层的180微米单晶硅片制成。那些单晶硅片得自DuPont Innovalight,Sunnyvale,CA。所用的太阳能电池通过锥形酸蚀刻质构化，并且具有SiNX:H减反射涂层(ARC)。将6平方英寸的晶片切为2.5平方英寸。
对于表3a-3c中的实施例，每个样品使用AMI Presco MSP-885印刷机通过丝网印刷制备，其中涂刷器速度设置为100-150mm/秒。用于3平方英寸的丝网具有的图案为：31条具有70或80mm开口的指状线。用于2.5平方英寸的丝网具有图案为：26条具有80mm开口的指状线或29条具有70mm开口的指状线。所有图案在具有325目和23mm线材的丝网中的15mm或20mm乳剂上具有1.5mm开口的单母线。实验铝浆印刷在装置的非照射（背）面。
在每面印刷完成后，将具有印刷图案的装置于干燥箱中于150℃的峰值温度下干燥10至15分钟。然后将基板的正面使用CF7214 Despatch 6区IR炉焙烧，所使用的带速为560cm/分钟，并且前五个区的温度设置为500-550-610-700-800或550-600-660-750-850，第六个区设置为表3a-3c中示出的温度。在处理过程中测量部件的实际温度。每个部件的估计峰值温度为770-830℃，并且每个部件在4至6秒的总时间内均高于650℃。然后使用校准过的Berger I-V测试仪对完成加工的样品进行PV性能测试。
测试步骤：表3的效率
测试根据如上所述的方法形成的太阳能电池的转换效率。将太阳能电池置于商业I-V测试仪中测量效率（BERGER Lichttechnik GmbH & Co.KG，包括PCC1011、PSL SCD、PT100和具有人工探测单元的工作站的人工电池测试系统）。用I-V测试仪中已知强度AM 1.5的氙弧灯模拟日光，并照射电池正面。测试仪利用多点接触方法测量电流(I)和电压(V)，以确定电池的电流-电压曲线。从I-V曲线计算填充因子(FF)、效率(Eff)以及串联电阻(Rs)（Rs数据未示出）。使用Suns-VOC技术测定理想因子（Suns-VOC数据未示出）。测量每个样品的效率和填充因子，结果在表3a-3c中示出。对于每种浆料，示出了6-12个样品的效率和填充因子的平均值。
表3a：选择表1的玻璃料用于多晶太阳能电池的浆料的效率%和FF。
Figure GDA00002441619000281
表3b：选择表1的玻璃料用于单晶太阳能电池的浆料的效率%和FF。
Figure GDA00002441619000291
表3c：选择表1的玻璃料用于单晶轻掺杂发射极(LDE)太阳能电池的浆料的效率%和FF。
Figure GDA00002441619000292
测试步骤：表4的粘附性测试
粘附性测试使用半自动化焊接设备Semtek SCB-160进行。样品在加热阶段加载，其温度预设为180℃。一系列加热针将加载带压在母线上，它们的温度预设为180℃。焊料带包括0.127mm厚和2mm宽铜芯层，其涂覆有16-20μm焊料层、62Sn/36Pb/2Ag焊料合金。焊料带从卷轴供应，在其粘合到热板中的母线前浸入Kester 952S焊剂中。当焊料带粘合到母线并且冷却至室温时，将焊料带以180°方向拉至MOGRL拉伸测试仪。当每个样品的打底母线以120mm/分钟的速度拉断焊料带时，记录以牛顿(N)为单位的粘附性剥离强度。结果示于表4中。
表4：使用表1的选择玻璃料的浆料的母线粘附性拉伸测试结果
Figure GDA00002441619000301
比较实验
比较实验A、B和C
比较实验A、B和C示出，光伏(PV)电池性能随着玻璃料PbO浓度的降低而降低。
用于比较实验A、B和C的玻璃的组成在表5中示出。
表5：比较实验玻璃–重量%
浆料制备
对于比较实验玻璃A、B和C和表1的玻璃47和48使用以下步骤制备浆料：称量适量表6中的溶剂、介质和表面活性剂，倒入塑料广口瓶中，使用搅拌棒混合约1小时直到所有成分充分共混。
表6：
组分 重量％
2.2.4-三甲基-1.3-戊二醇单异丁酸酯 5.57
乙基纤维素(50-52％羟乙基) 0.14
乙基纤维素(48-50%羟乙基) 0.04
N-牛脂-1.3-二氨基丙烷二油酸酯 1.00
氢化蓖麻油 0.50
全氢化松香酸的季戊四醇四酯 1.25
己二酸二甲酯 3.15
戊二酸二甲酯 0.35
将2重量%玻璃料加入表6中的有机混合物，并且递增加入87.35-88.35重量%的银粉，以确保良好的润湿。在手工或通过台式搅拌器充分混合所有成分后，将浆料置于Thinky搅拌器(USA,Inc.)中在2000rpm下混合25秒两次。然后使浆料连续通过辊磨机三次，每次的压力值为0psi、100psi和150psi。将辊的间隙设置为2密耳。用研磨细度(FOG)衡量分散程度。测量3/2的典型FOG值。
使用带#14转子和#6杯的布氏粘度计(Brookfield,Inc.,Middleboro,MA)测量浆料粘度。浆料在室温下保持12至24小时后，测量浆料的粘度。在10RPM下3分钟后，在粘度计中测量粘度，通过加入表6中的溶剂和介质，然后在2000RPM下混合1至2分钟，将浆料粘度调整到介于270-340Pa·s之间。重复该步骤直到达到所需的粘度。
太阳能电池制备
将比较实验A、B和C的浆料和表1的玻璃47和48的那些浆料应用于p型基板上具有磷掺杂发射极的1”×1”多晶或单晶硅太阳能电池，得到62-68Ω/□发射极。所用的太阳能电池通过等向性酸蚀刻质构化，并且具有SiNX:H减反射涂层(ARC)。
每个样品使用AMI Presco MSP-885印刷机通过丝网印刷制备，其中涂刷器速度设置为100-150mm/秒。所用丝网在具有290目和20mm线材的丝网中具有以下图案：11条具有80mm开口的指状线，1条具有0.89mm开口的母线。实验铝浆印刷在装置的非照射（背）面。
在每面印刷完成后，将具有印刷图案的装置于干燥箱中于150℃的峰值温度下干燥10至15分钟。然后将基板的正面使用CF7214 Despatch 6区IR炉焙烧，所使用的带速为560cm/分钟，并且前五个区的温度设置为500-550-610-700-800，第六个区设置为表7中示出的温度。在处理过程中测量部件的实际温度。每个部件的估计峰值温度为770-830℃，并且每个部件在4至5秒的总时间内均高于650℃。
测试步骤
测量每个太阳能电池的效率和填充因子。测试方法在下面提供。
将根据上述方法制造的太阳能电池置于用来测量效率的商业I-V测试仪(ST1000)中。用I-V测试仪中已知强度的氙弧灯模拟日光，并照射电池正面。测试仪利用多点接触方法测量电流(I)和电压(V)以确定电池的电流-电压曲线。从I-V曲线计算填充因子(FF)、效率(Eff)以及串联电阻(Rs)。对于每种浆料，5至10个样品的效率、填充因子和串联电阻的平均值在表7中示出。
比较实施例A、B和C的玻璃料的性能可与提供本发明实施例的玻璃47和48的那些性能比较。玻璃47和48的结果与比较实验的玻璃料相比，显示的效率显著更高，形成的因子和串联电阻更小。玻璃47和48分别具有56.89重量%和60.01重量%的PbO含量，而比较实验A、B和C的那些含量分别为46.02重量%、36.34重量%和5.44重量%，这显示出光伏(PV)电池性能随着玻璃料PbO浓度的降低而降低。
表7：使用表1和5的玻璃料的浆料的效率%和FF
Figure GDA00002441619000331
比较实验D和E
比较实验D和E还显示出，浆料的玻璃料中的玻璃料PbO浓度必须为52重量%或更高，以实现太阳能电池上一种或多种氮化硅绝缘膜的烧透。
用于比较实验D的铅-磷氧化物样品根据表1所述的熔融和淬火步骤使用14.63重量%的P2O5和85.37重量%的V2O5制备。淬火的薄片在球磨机中干燥研磨至D50=1.2微米。试图在水或异丙醇中研磨该组合物得到不能还原为粉末的凝胶。
铅-磷氧化物粉末按重量计1∶1与Si3N4粉末混合（Sigma Aldrich Si3N4#334103，纯度99.9+%，亚微米）。将混合物置于氧化铝坩埚中，同时在差热分析仪(DTA)、热重分析仪(TGA)(TA Instruments Model 2960,WilmingtonDE)中加热。在10℃/分钟加热期间通过TGA记录重量变化。该实验评估铅-磷氧化物与氮化硅的反应性，并且用作举例说明铅-磷根据以下方程式“烧透”太阳能电池的氮化硅ARC能力的方式。
Figure GDA00002441619000332
氧化物粉末协助了氮化硅在太阳能电池焙烧的实际温度（<800℃）下的氧化。如果所有Si3N4被氧化，则V-P-O和Si3N4的按重量计1:1混合物转化为V-P-O+SiO2理论上会使重量增益14重量%。只有在低于800℃存在至少10%重量增益时，氮化物才有足够的反应性形成“烧透”接触，实现实际效率、填充因子和串联电阻。
测量值结果示于表8中。V-P-O:Si3N4比较实验D重量增益起始记录为535℃。在1050℃增益仅为9重量%。类似的测量值使用包含35.38重量%的PbO、55.17重量%的V2O5和9.45重量%的P2O5的玻璃（比较实验E）以及表1中的玻璃49和3获得。比较实验E重量增益起始记录为535℃。直到815℃未实现10重量%增益。相比之下，表1中的玻璃49和3的粉末在<475℃开始增益重量，在734℃和775℃增益分别为10重量%。将比较实验E的玻璃以及基本上根据表3相关描述的玻璃49和3制成的浆料丝网印刷在硅基板上，该基板包含基本上如表3相关描述的减反射层。比较实验E的浆料未显示出与硅基板接触，即未烧透。玻璃49的浆料显示出烧透，并且电池效率为12.49%、填充因子为59.1%，串联电阻为70.0mΩ。玻璃3的浆料显示出烧透，并且电池效率为16.52%、填充因子为76.5%，串联电阻为16.1mΩ。这些比较实验表明，铅-钒基氧化物必须包含大于52重量%的PbO作为组合物的部分，以实现通过一个或多个包含氮化硅的绝缘膜与太阳能电池发射极接触。
表8：对性能电势有影响的组合物比较
Figure GDA00002441619000341
比较实验F和G
铅-氧化钒玻璃的制备
将V2O5粉末（99+%纯度）和PbO粉末的两种混合物在合适的容器中翻转15至30分钟混合起始粉末。第一–比较实验F-包含70.98重量%的PbO和29.02重量%的V2O5。第二–比较实验G-包含60.1重量%的PbO和39.9重量%的V2O5。将每种起始粉末混合物置于铂坩埚中，以10℃/分钟的加热速率在空气中加热至900℃，然后保持在900℃下一小时熔解混合物。从炉中取出铂坩埚使熔融物从900℃淬火，并且将熔融物倒入不锈钢压板。将所得的材料在研钵和研杵中研磨至小于100目。然后将研磨的材料使用氧化锆球和异丙醇在聚乙烯容器中进行球磨，直到D50为0.5-0.7微米。然后将球磨的材料从磨球分离、干燥，并且通过230目筛网得到用于厚膜浆料制备的焊剂粉末。
比较实验F和G的厚膜浆料制备
厚膜浆料的有机组分和相对量在表9中给出。
表9：厚膜浆料的有机组分
组分 重量%
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯
乙基纤维素（50-52%羟乙基）
乙基纤维素（48-50%羟乙基）
N-牛脂-1,3-二氨基丙烷二油酸酯
氢化蓖麻油
全氢化松香酸的季戊四醇四酯
己二酸二甲酯
戊二酸二甲酯
将有机组分(~4.65g)置于塑料罐中。然后将搅拌棒置于罐中，搅拌混合物1小时直到所有成分充分共混。将无机组分（Pb-V-O粉末和银导电粉末）在罐中翻转混合15分钟。无机组分的总重量为44.0g，其中41.0-43.0g为银粉，1.0-3.0g为Pb-V-O粉末。然后将三分之一的无机组分加入包含有机组分的Thinky罐中，并且在2000RPM下混合1分钟。重复该步骤直到加入所有无机组分并且混合。然后以2密耳的间隙在0psi下辊磨浆料3次，在100psi下辊磨3次，并且在150psi下辊磨1次。用研磨细度(FOG)衡量分散程度。对于厚膜浆料FOG值通常等于或小于10/5。在室温下24小时后测量浆料的粘度。在10RPM下3分钟后，在粘度计中测量200和500内的粘度。通过加入溶剂然后在2000RPM下搅拌1分钟，将浆料粘度调整到大约300Pa·s。重复该步骤直到达到所需的粘度。将两种玻璃的不同加载用于浆料–2重量%、4重量%和6重量%。
表10示出了光伏电池性能的结果。所有结果均示出低效率。这些结果表明，铅-钒基氧化物必须包含第三组分，即一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物作为组合物的部分，以实现通过一个或多个包含氮化硅的绝缘膜与太阳能电池发射极接触。
表10：比较实验-仅含PbO-V2O5的组合物的效率%、FF和Rs浆料数据
Figure GDA00002441619000361

Claims (10)

1.一种厚膜浆料组合物，所述厚膜浆料组合物包含：
a)80-99.5重量%的导电金属源；
b)0.5-20重量%的铅-钒基氧化物；和
c)有机介质；
其中所述导电金属源和所述铅-钒基氧化物分散在所述有机介质中，并且其中上述重量%是基于所述导电金属源和所述铅-钒基氧化物的总重量计的，所述铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。
2.根据权利要求1所述的厚膜浆料组合物，其中所述一种或多种附加氧化物选自：4-18重量%的Bi2O3、0.5-8重量%的P2O5、1-3重量%的B2O3和0.5-6重量%的TeO2，并且其中所述氧化物的重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。
3.权利要求1或2的厚膜浆料组合物，所述铅-钒基氧化物还包含0.1-2重量%的Li2O、0.1-4重量%的TiO2、0.1-5重量%的Fe2O3和0.1-5重量%的Cr2O3中的一者或多者，其中所述氧化物的重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。
4.权利要求1-3中任一项所述的厚膜浆料组合物，所述铅-钒基氧化物包含55-63重量%的PbO、18-30重量%的V2O5和5-11重量%的附加氧化物Bi2O3，其中所述重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的；较好的是，所述导电金属选自：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al和Ni。
5.一种铅-钒基氧化物，所述铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。
6.权利要求5的铅-钒基氧化物，其中所述一种或多种附加氧化物选自：4-18重量%的Bi2O3、0.5-8重量%的P2O5、1-3重量%的B2O3和0.5-6重量%的TeO2，并且其中所述氧化物的重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。
7.权利要求5或6的铅-钒基氧化物，所述铅-钒基氧化物还包含0.1-2重量%的Li2O、0.1-4重量%的TiO2、0.1-5重量%的Fe2O3和0.1-5重量%的Cr2O3中的一者或多者，其中所述重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。
8.权利要求5-7中任一项所述的铅-钒基氧化物，所述铅-钒基氧化物包含55-63重量%的PbO、18-30重量%的V2O5和5-11重量%的附加氧化物Bi2O3，其中所述重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的。
9.一种方法，所述方法包括：
(a)提供制品，所述制品包括一个或多个设置在半导体基板的至少一个表面上的绝缘膜；
(b)将厚膜浆料组合物施用到所述一个或多个绝缘膜上以形成层状结构，所述厚膜浆料组合物包含：
i)80-99.5重量%的导电金属源；
ii)0.5-20重量%的铅-钒基氧化物；和
iii)有机介质，
其中所述导电金属源和所述铅-钒基氧化物分散在所述有机介质中，并且其中上述重量%是基于所述导电金属源和所述铅-钒基氧化物的总重量计的，所述铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，所述氧化物的重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的；以及
(c)焙烧所述半导体基板、所述一个或多个绝缘膜、以及所述厚膜浆料，其中所述厚膜浆料的有机介质挥发，从而形成与所述一个或多个绝缘层接触并且与所述半导体基板电接触的电极。
10.一种包括由厚膜浆料组合物形成的电极的半导体装置，所述厚膜浆料组合物包含：
i)80-99.5重量%的导电金属源；
ii)0.5-20重量%的铅-钒基氧化物；和
iii)有机介质，
其中所述导电金属源和所述铅-钒基氧化物分散在所述有机介质中，并且其中上述重量%是基于所述导电金属源和所述铅-钒基氧化物的总重量计的，所述铅-钒基氧化物包含52-80重量%的PbO、10-45重量%的V2O5以及一种或多种液相线温度为900℃或更低的附加氧化物，所述一种或多种附加氧化物选自：B2O3、P2O5、Bi2O3、As2O3、Sb2O3、MoO3、TeO2和SeO2，其中所述氧化物的重量%是基于所述铅-钒基氧化物的总重量计的，并且其中焙烧所述厚膜浆料组合物以除去所述有机介质并形成所述电极。
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