DE602004009213T2

DE602004009213T2 - Funktionale paste

Info

Publication number: DE602004009213T2
Application number: DE602004009213T
Authority: DE
Inventors: Sylke Klein; Armin Kuebelbeck; Werner Stockum; Jun Nakanowatari; Kiyohiko Kanagawa Pref. KAWAMOTO; Katsumi Takaoka-shi TANINO
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2024-10-23
Also published as: EP1687831A1; EP1687831B1; JP2005146181A; KR101285461B1; WO2005050673A1; HK1096196A1; JP4549655B2; ATE374426T1; DE602004009213D1; TW200523397A; US8257617B2; KR20060119992A; US20070148810A1; CN1883012B; ES2294554T3; CN1883012A; TWI263697B

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung betrifft eine funktionale Paste mit einer Ätzfunktion und Leitfähigkeit.
Hintergrund der Erfindung
Gegenwärtig wurde umfassende Forschung an leitfähigen Pasten ausgeführt, die ein Metallpulver enthalten, da diese für verschiedene Zwecke einschließlich der Herstellung von Elektroden für Solarzellen, Bildung von Überbrückungskabeln unter Verwendung von elektronischen Komponenten, z. B. gedruckten Verdrahtungsplatten, und Bildung von abgehenden Anschlussleitungen von gedruckten Widerständen verwendet werden.
Zum Beispiel wird bei der Herstellung von Oberflächenelektroden auf Solarzellen herkömmlicherweise eine Antireflexschicht auf einer Halbleiterschicht unter Verwendung von Photoresist strukturiert, anschließend wird eine Oberflächenelektrode hergestellt (Patentreferenz 1). Dieses Verfahren ist jedoch sehr kompliziert, da es zwei Schritte erfordert: Die Strukturierung einer Antireflexschicht und die Herstellung einer Elektrode. Um das Strukturierungsverfahren der Antireflexschichten zu beseitigen, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Antireflexschicht nur auf einer Lichtabsorptionsseite gebildet wird, indem die Halbleiterschicht während der Bildung der Antireflexschicht maskiert wird, was das Verfahren vor dem Strukturierungsverfahren ist. Dieses Verfahren der direkten Strukturierung von Antireflexschichten hat jedoch technologische Schwierigkeiten und ist in diesem Fall für eine praktische Anwendung noch nicht ausreichend, obwohl die Aufbringung von druckbaren Pasten auch bekannt ist.
In einem frühen Deutschen Patent, DD 0153 360 wurden bereits pastöse Zusammensetzungen offenbart, die für die Herstellung einer Mattierung auf Glasoberflächen von Nutzen waren.
In WO 00/54341 A wurden Bor, Phosphor oder Bor-Aluminium enthaltende Dotierungspasten offenbart, die für die Herstellung von p-, p⁺- und n-, n⁺-Regionen in monokristallinen und polykristallinen Si-Wafern von Nutzen sind. Außerdem werden entsprechende Pasten für eine Verwendung als Maskenpasten bei der Halbleiterherstellung, Leistungselektronik oder in photovoltaischen Anwendungen offenbart.
In WO/003381 A werden druckbare Zusammensetzungen und Verfahren für ein Aufbringen derselben auf temperaturempfindliche Substrate und zum Härten derselben zu Spuren mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bei Temperaturen, denen das Substrat standhalten kann, offenbart, wobei die wesentlichen Bestandteile dieser Zusammensetzungen eine Metallpulvermischung mit spezifizierten Eigenschaften und ein „Reaktives Organisches Medium" (ROM) sind, in dem die Verdichtung der Metallpulvermischung zu einem festen Leiter stattfindet.
Alle diese Pastenzusammensetzungen sind für diesen speziellen Zweck nicht anwendbar.
In der Zwischenzeit wurde, als eine Studie zur Herstellung von Oberflächenelektroden von Solarzellen, ein sogenanntes „Fire-through"-Verfahren vorgeschlagen (Patentreferenz 2), bei dem nach der leichten Bildung einer Antireflexschicht unter Verwendung eines Verfahrens wie z. B. einem thermischen Oxidationsverfahren, leitfähige Paste, die ein Metallpulver und ein Glasmaterial enthält, auf die Antireflexschicht gedruckt wird, das Metallpulver anschließend mit der Silicium-n- oder p-Schicht auf dem Siliciumsubstrat in Kontakt steht, um eine Elektrode zu bilden, während das in der leitfähigen Paste enthaltene Glasmaterial die Antireflexschicht aufschmilzt, so dass die Leitung zwischen der Metallelektrode und der Silicium-n- oder p-Schicht gewährleistet werden kann. Da dieses „Fire-through"-Verfahren einen Brennprozess im Allgemeinen bei einer hohen Temperatur von 850°C erfordert, durchdringen die Glaskomponente und die Elektrode jedoch gelegentlich die n-Schicht, was zur Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Solarzellen führt; daher ist eine exakte Kontrolle der Herstellungsbedingungen notwendig. Wenn es keine gleichmäßige Leitung zwischen der Elektrode und der Silicium-n-Schicht gibt, verschlechtern sich zusätzlich die anfänglichen elektrischen Eigenschaften der Solarzellen, was zu einem Problem führt.
So war die Entwicklung einer funktionalen Paste mit einer überlegenen Ätzfunktion und guten elektrischen Eigenschaften auf dem Fachgebiet nachdrücklich erwünscht.

Patentreferenz 1: Patentanmeldung JP 2000-49368 A
Patentreferenz 2: Patentanmeldung JP 2002-176186 A

Beschreibung der Erfindung
Ziele der Erfindung
Die Erfindung wurde unter den oben genannten Bedingungen ausgeführt und sie stellt eine funktionale Paste zur Verfügung, die Ätzaktivität sowie gute elektrische Eigenschaften aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben umfassende Untersuchungen angestellt, um die oben genannten Aufgaben zu lösen, und haben gefunden, dass während des Herstellungsverfahrens von Paste durch Mischen eines Metallpulvers, eines Bindemittels und eines organischen Lösungsmittels, das Einmischen eines Ätzmittels in die Paste stabiles Ätzen auf einer Antireflexschicht bei einer geringen Temperatur von ungefähr 200°C bei der Herstellung einer Oberflächenelektrode auf einer Solarzelle ermöglicht wird. Die Erfindung wurde basierend auf diesem Ergebnis erreicht.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine funktionale Paste, die ein Metallpulver, ein Ätzmittel, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel enthält.
Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, die des Weiteren ein Verdünnungsmittel enthält.
Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, in der das Verdünnungsmittel Butylcarbitol ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, in der das Ätzmittel eine Abtragungsaktivität gegenüber Oxidationsschichten auf der Oberfläche der Metallpulver aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, in der das Ätzmittel eine Ätzaktivität gegenüber Antireflexschichten von Solarzellen aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, in der das Ätzmittel eine Abtragungsaktivität gegenüber Oxidationsschichten und/oder Nitridschichten von Si aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, in der das Ätzmittel NH₄HF₂ oder NH₄F ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, in der das Bindemittel einen Duroplast enthält. Die Erfindung betrifft auch die funktionale Paste, in der der Duroplast ein Epoxidharz und/oder Phenolharz ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, in der das organische Lösungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder seine Mischung ist. Gegenstand der Erfindung ist auch die funktionale Paste, wobei der mehrwertige Alkohol Glycerin und/oder Ethylenglykol ist.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Solarzelle, die eine Halbleiterschicht, eine Antireflexschicht über der Halbleiterschicht und eine Oberflächenelektrode enthält, die durch die Antireflexschicht dringt, um die Halbleiterschicht zur Leitung zu bringen, wobei die Solarzelle durch Beschichten und Brennen der funktionalen Paste, die ein Metallpulver, ein Ätzmittel mit Ätzaktivität gegenüber Antireflexschichten, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel enthält, auf der Antireflexschicht in einer gewünschten Elektrodenform hergestellt wird.
Gegenstand der Erfindung ist es auch, daß ein Stromkreis, der durch Beschichten und Brennen der funktionalen Paste, die ein Metallpulver, ein Ätzmittel mit einer Abtragungsaktivität gegenüber Oxidationsschichten auf der Oberfläche der Metallpulver, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel enthält, auf einem Substrat in einem gewünschten Muster gebildet wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, die eine Halbleiterschicht, eine Antireflexschicht über der Halbleiterschicht und eine Oberflächenelektrode umfasst, die durch die Antireflexschicht dringt, um die Halbleiterschicht zur Leitung zu bringen, wobei das Verfahren das Beschichten und Brennen der funktionalen Paste, die ein Metallpulver, ein Ätzmittel mit Ätzaktivität gegenüber Antireflexschichten, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel enthält, auf der Antireflexschicht in einer gewünschten Elektrodenform umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bildung von Stromkreisen, das das Beschichten und Brennen der funktionalen Paste, die ein Metallpulver, ein Ätzmittel mit einer Abtragungsaktivität gegenüber Oxidationsschichten auf der Oberfläche der Metallpulver, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel enthält, auf einem Substrat in einem gewünschten Muster umfasst.
Anwendbarkeit der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein in der Paste enthaltenes Ätzmittel ein stabiles Entfernen einer Antireflexschicht bei einer niedrigen Temperatur ohne Durchdringung der n-Schicht für die Herstellung von Elektroden auf Solarzellen, und so wird eine einfache Herstellung von Oberflächenelektroden mit einem geringen Zwischenschichtwiderstand in einem einzigen Schritt erreicht. Die Erfindung ermöglicht auch eine stabile Herstellung von Oberflächenelektroden bei einer geringen Temperatur von ungefähr 200°C in einem einzigen Schritt und vereinfacht so das Herstellungsverfahren beträchtlich. Daher können durch den einfachen Austausch von herkömmlichen Materialien durch die erfindungsgemäße funktionale Paste die Kosten und Produktionsmenge merklich verbessert werden, was einen beträchtlichen Beitrag zum Fachgebiet bietet.
Darüber hinaus kann gelegentlich, da auf der Oberfläche von Metallpulvern der Paste aufgrund von Wasser oder Sauerstoff eine dünne natürliche Oxidationsschicht gebildet wird, keine stabile elektrische Leitung erhalten werden. Mit der funktionalen Paste gemäß der vorliegenden Erfindung entfernt das Ätzmittel jedoch auch solche Oxidationsschichten und so wird die Bildung eines Stromkreises mit äußerst geringem Widerstand erreicht.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Das Folgende ist eine detaillierte Erklärung der Erfindung.
Als ein Metallpulver der erfindungsgemäßen funktionalen Paste werden ein Ag-beschichtetes Ni-Pulver, Cu-Pulver, Ag-Pulver, Ni-Pulver und Al-Pulver verwendet. Unter diesen sind vom Standpunkt der Löteigenschaften ein Ag-beschichtetes Ni-Pulver, Cu-Pulver und Ag-Pulver bevorzugt. Der Gehalt des Metallpulvers in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 60–99 Gew.-% und mehr bevorzugt 65–90 Gew.-%.
Als ein Ätzmittel der erfindungsgemäßen funktionalen Paste werden Bifluoride wie z. B. NH₄HF₂ und NH₄F verwendet; unter diesen ist vom Standpunkt der Reaktivität NH₄HF₂ bevorzugt. Der Gehalt des Ätzmittels in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,1–20 Gew.-% und mehr bevorzugt 1–10 Gew.-%.
Als ein in dem Bindemittel der erfindungsgemäßen funktionalen Paste enthaltener Duroplast werden ein Epoxidharz, Phenolharz, Polyimidharz und Polycarbonatharz verwendet. Unter diesen sind vom Standpunkt der Beschichtungseigenschaften ein Epoxidharz und Phenolharz bevorzugt. Der Gehalt des Duroplasts in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,1–30 Gew.-% und mehr bevorzugt 1–10 Gew.-%. In Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,1–30 Gew.-% und mehr bevorzugt 1–10 Gew.-%.
Das Bindemittel wird mit einem Härtungsmittel wie z. B. Dicyandiamid und aliphatisches Polyamin versetzt; unter diesen ist Dicyandiamid bevorzugt. Der Gehalt des Härtungsmittels in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,1–30 Gew.-% und mehr bevorzugt 1–20 Gew.-%, in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,1–30 Gew.-% und mehr bevorzugt 1–20 Gew.-%.
Des weiteren wird zu dem Bindemittel ein Härtungsbeschleuniger wie z. B. 3-(3,4-Dichlorphenyl)-1,1-dimethylharnstoff und tertiäres Amin zugegeben; unter diesen ist 3-(3,4-Dichlorphenyl)-1,1-dimethylharnstoff bevorzugt. Der Gehalt des Härtungsbeschleunigers in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,01–10 Gew.-% und mehr bevorzugt 0,1–7,0 Gew.-%.
Als ein organisches Lösungsmittel in der erfindungsgemäßen funktionalen Paste kann jegliches organische Lösungsmittel, das das Bifluorid, d. h. ein anorganisches Salz, in der funktionalen Paste homogen dispergieren kann, verwendet werden, zum Beispiel ein mehrwertiger Alkohol wie z. B. Glycerin, Ethylenglykol, Glucit und Mannit oder ihre Mischungen. Von diesen sind hinsichtlich der Reaktivität Glycerin und Ethylenglykol bevorzugt.
Der Gehalt des organischen Lösungsmittels in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,1–30 Gew.-% und mehr bevorzugt 1–20 Gew.-%.
Darüber hinaus kann zu der erfindungsgemäßen funktionalen Paste ein Verdünnungsmittel wie z. B. Butylcarbitol oder Methylcarbitol gegeben werden, um die Viskosität einzustellen, so dass die Paste für Siebdruck anwendbar ist (ungefähr 200–500 Poise). Unter diesen Verdünnungsmitteln ist Butylcarbitol bevorzugt. Der Gehalt des Verdünnungsmittels in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,1–10 Gew.-% und mehr bevorzugt 0,5–7 Gew.-%.
Um den elektrischen Kontakt zwischen Metallpulvern zu verbessern, kann eine kolloidale Lösung wie z. B. eine kolloidale Silberlösung AgE-102 (Nippon Paint Co., Ltd.) und DCG (Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.) zu der erfindungsgemäßen funktionalen Paste gegeben werden. Der Gehalt der kolloidalen Lösung als in Ag umgerechnete Menge in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 1,0–20 Gew.-% und mehr bevorzugt 1,5–15 Gew.-%.
Darüber hinaus können, um das Aufbrechen einer Oxidationsschicht auf der Oberfläche des Metallpulvers zu begünstigen, ungesättigte Fettsäuren wie z. B. Oleinsäure und Linolsäure in der erfindungsgemäßen funktionalen Paste verdünnt sein. Der Gehalt der ungesättigten Fettsäure in Bezug auf das Gesamtgewicht der funktionalen Paste beträgt vorzugsweise 0,1–5,0 Gew.-% und mehr bevorzugt 0,5–3,0 Gew.-%.
Die erfindungsgemäße funktionale Paste mit der obigen Zusammensetzung kann, nach gründlichem Mischen der Paste unter Verwendung von, zum Beispiel, einem Hybridmischer bis zum Erreichen einer homogenen Dispersion in einer gewünschten Form unter Verwendung verschiedener Verfahren, einschließlich Drucken, Sprühen und Pinsellackieren aufgestrichen werden. Anschließend kann, nach Trocknen bei einer Temperatur von 30–80°C, ein Stromkreis ohne Weiteres durch Brennen bei einer Temperatur von 150–250°C für 5–20 min gebildet werden.
Ein Beispiel des Herstellungsverfahrens für Elektroden von Solarzellen unter Verwendung der erfindungsgemäßen funktionalen Paste wird erläutert (1). Zunächst werden Störstellen vom n-Typ auf einem Siliciumsubstrat vom p-Typ dispergiert, um eine n-Typ-Region (n⁺-Schicht) zu bilden. Als nächstes wird eine Antireflexschicht (SiO₂, SiN_x) auf der n-Typ-Region gebildet, die zu einer Akzeptoroberfläche wird, unter Verwendung von z. B. einer CVD-Vorrichtung; anschließend wird eine p⁺-Schicht, die eine Region für die Dispersion von Störstellen vom p-Typ in hoher Konzentration ist, auf der der Akzeptoroberfläche gegenüberliegenden Oberfläche gebildet.
Dann wird nach Festmachen und Trocknen der erfindungsgemäßen funktionalen Paste in einer gewünschten Elektrodenform unter Verwendung z. B. eines Siebdruckverfahrens, die Paste auf der Antireflexschicht gebrannt, so dass eine Oberflächenelektrode, die gute elektrische Leitung mit der Silicium-n-Schicht erreicht, beim Ätzen der Antireflexschicht hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße funktionale Paste hat sowohl Funktionen der Ätzreaktion für Antireflexschichten als auch die elektrische Leitfähigkeit; daher können Oberflächenelektroden ohne Weiteres durch einen einzigen Schritt hergestellt werden. Schließlich kann durch die Bildung einer Rückseitenelektrode unterhalb der p⁺-Schicht eine Solarzelle mit überlegenen elektrischen Eigenschaften erhalten werden.
Die folgenden Beispiele werden für detaillierte erläuternde Zwecke gegeben und liegen innerhalb des Bereichs der Erfindung.
Beispiel 1
Eine Mischung aus

Ag-beschichtetem Ni-Pulver: 93 Gewichtsteile (75,0 Gew.-%),
Oleinsäure: 1 Gewichtsteil (0,8 Gew.-%),
Epoxidharz: 6 Gewichtsteile (4,8 Gew.-%),
Ammoniumhydrogenfluorid: 3 Gewichtsteile (2,4 Gew.-%), und
Butylcarbitol: 6 Gewichtsteile (4,8 Gew.-%), hergestellt unter Verwendung eines Hybridmischers, wurde mit einer Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol mit einem Gewichtsverhältnis von 3/1 in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (12,1 Gew.-%) versetzt, gut vermischt und die resultierende Mischung wurde auf einem Si-Wafer mit einer Breite von ungefähr 1 mm, Länge aufgebracht

Die Herstellung der oben genannten Zusammensetzung mit Ausnahme von Ammoniumhydrogenfluorid wurde verwendet, um eine Elektrode unter Verwendung des gleichen Verfahrens zu bilden. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 210 kΩ.
Beispiel 2
Eine Mischung aus

Ag-beschichtetem Ni-Pulver: 93 Gewichtsteile (75,0 Gew.-%),
Oleinsäure: 1 Gewichtsteil (0,8 Gew.-%),
Epoxidharz: 6 Gewichtsteile (4,8 Gew.-%),
Ammoniumhydrogenfluorid: 3 Gewichtsteile (2,4 Gew.-%), und
Butylcarbitol: 6 Gewichtsteile (4,8 Gew.-%), hergestellt unter Verwendung eines Hybridmischers, wurde mit einer Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (12,1 Gew.-%) versetzt, gut vermischt und die resultierende Mischung wurde auf einem Si-Wafer mit einer SiO₂-Schicht von ungefähr 80 nm Dicke, mit einer Breite von ungefähr 1 mm, einer Länge von ungefähr 1 cm und einer Dicke von ungefähr 400 μm aufgebracht, dann auf einer Heizplatte an Luft bei 70–75°C für 5 min und anschließend bei 220°C für 15 min gebrannt, so dass eine Elektrode gebildet wurde. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 900 Ω.

Die Herstellung der oben genannten Zusammensetzung mit Ausnahme von Ammoniumhydrogenfluorid wurde verwendet, um eine Elektrode unter Verwendung des gleichen Verfahrens zu bilden. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 100 MΩ oder mehr.
Beispiel 3
Eine Mischung aus

Ag-beschichtetem Ni-Pulver: 93 Gewichtsteile (66,9 Gew.-%),
Oleinsäure: 1 Gewichtsteil (0,7 Gew.-%),
Epoxidharz: 6 Gewichtsteile (4,3 Gew.-%),
Ammoniumhydrogenfluorid: 3 Gewichtsteile (2,2 Gew.-%), und
Butylcarbitol: 6 Gewichtsteile (4,3 Gew.-%), hergestellt unter Verwendung eines Hybridmischers, wurde mit einer Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (10,8 Gew.-%) und einer kolloidalen Silberlösung AgE-102 (Nippon Paint Co., Ltd.) in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (10,8 Gew.-%) versetzt, gut vermischt und die resultierende Mischung wurde auf einem Si-Wafer mit einer SiO₂-Schicht, mit einer Breite von ungefähr 1 mm, einer Länge von ungefähr 1 cm und einer Dicke von ungefähr 400 μm aufgebracht, dann auf einer Heizplatte an Luft bei 70–75°C für 5 min und anschließend bei 220°C für 15 min gebrannt, so dass eine Elektrode gebildet wurde. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 160 Ω.

Die Herstellung der oben genannten Zusammensetzung mit Ausnahme der kolloidalen Silberlösung AgE-102 wurde verwendet, um eine Elektrode unter Verwendung des gleichen Verfahrens zu bilden. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 550 Ω.
Beispiel 4
Eine Mischung aus

Ag-beschichtetem Ni-Pulver: 93 Gewichtsteile (66,9 Gew.-%),
Oleinsäure: 1 Gewichtsteil (0,7 Gew.-%),
Epoxidharz: 6 Gewichtsteile (4,3 Gew.-%),
Ammoniumhydrogenfluorid: 3 Gewichtsteile (2,2 Gew.-%), und
Butylcarbitol: 6 Gewichtsteile (4,3 Gew.-%), hergestellt unter Verwendung eines Hybridmischers, wurde mit einer Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (10,8 Gew.-%) und einer kolloidalen Silberlösung AgE-102 (Nippon Paint Co., Ltd.) in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (10,8 Gew.-%) versetzt, gut vermischt und die resultierende Mischung wurde auf einem Si-Wafer mit einer SiN_x-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 90 nm, mit einer Breite von ungefähr 1 mm, einer Länge von ungefähr 1 cm und einer Dicke von ungefähr 400 μm aufgebracht, dann auf einer Heizplatte an Luft bei 70–75°C für 5 min und anschließend bei 220°C für 15 min gebrannt, so dass eine Elektrode gebildet wurde. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 1,9 kΩ.

Die Herstellung der oben genannten Zusammensetzung mit Ausnahme der Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 wurde verwendet, um eine Elektrode unter Verwendung des gleichen Verfahrens zu bilden. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 29 kΩ.
Beispiel 5
Eine Mischung aus

Ag-beschichtetem Ni-Pulver: 93 Gewichtsteile (66,9 Gew.-%),
Oleinsäure: 1 Gewichtsteil (0,7 Gew.-%),
Epoxidharz: 6 Gewichtsteile (4,3 Gew.-%),
Ammoniumhydrogenfluorid: 3 Gewichtsteile (2,2 Gew.-%), und
Butylcarbitol: 6 Gewichtsteile (4,3 Gew.-%), hergestellt unter Verwendung eines Hybridmischers, wurde mit einer Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (10,8 Gew.-%) und einer kolloidalen Silberlösung AgE-102 (Nippon Paint Co., Ltd.) in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (10,8 Gew.-%) versetzt, gut vermischt und die resultierende Mischung wurde auf einem Si-Wafer mit einer Breite von ungefähr 1 mm, einer Länge von ungefähr 1 cm und einer Dicke von ungefähr 400 μm aufgebracht, dann auf einer Heizplatte an Luft bei 70–75°C für 5 min und anschließend bei 220°C für 15 min gebrannt, so dass eine Elektrode gebildet wurde. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 0 Ω.

Die Herstellung der oben genannten Zusammensetzung mit Ausnahme der Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 wurde verwendet, um eine Elektrode unter Verwendung des gleichen Verfahrens zu bilden. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 9,3 Ω.
Beispiel 6
Eine Mischung aus

Cu-Pulver: 93 Gewichtsteile (66,9 Gew.-%),
Oleinsäure: 1 Gewichtsteil (0,7 Gew.-%),
Epoxidharz: 6 Gewichtsteile (4,3 Gew.-%),
Ammoniumhydrogenfluorid: 3 Gewichtsteile (2,2 Gew.-%), und
Butylcarbitol: 6 Gewichtsteile (4,3 Gew.-%), hergestellt unter Verwendung eines Hybridmischers, wurde mit einer Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (10,8 Gew.-%) und einer kolloidalen Silberlösung AgE-102 (Nippon Paint Co., Ltd.) in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (10,8 Gew.-%) versetzt, gut vermischt und die resultierende Mischung wurde auf einem Si-Wafer mit einer Dicke von ungefähr 80 nm, mit einer Breite von ungefähr 1 mm, einer Länge von ungefähr 1 cm und einer Dicke von ungefähr 400 μm aufgebracht, dann auf einer Heizplatte an Luft bei 70–75°C für 5 min und anschließend bei 220°C für 15 min gebrannt, so dass eine Elektrode gebildet wurde. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 10 kΩ.

Die Herstellung der oben genannten Zusammensetzung mit Ausnahme von Ammoniumhydrogenfluorid wurde verwendet, um eine Elektrode unter Verwendung des gleichen Verfahrens zu bilden. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 2 MΩ.
Beispiel 7
Eine Mischung aus

Ag-beschichtetem Ni-Pulver: 90 Gewichtsteile (66,7 Gew.-%),
Oleinsäure: 1 Gewichtsteil (0,7 Gew.-%),
Phenolharz: 9 Gewichtsteile (6,7 Gew.-%),
Ammoniumhydrogenfluorid: 3 Gewichtsteile (2,2 Gew.-%), und
Butylcarbitol: 2 Gewichtsteile (1,5 Gew.-%), hergestellt unter Verwendung eines Hybridmischers, wurde mit einer Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (11,1 Gew.-%) und einer kolloidalen Silberlösung AgE-102 (Nippon Paint Co., Ltd.) in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (11,1 Gew.-%) versetzt, gut vermischt und die resultierende Mischung wurde auf einem Si-Wafer mit einer Breite von ungefähr 5 mm, einer Länge von ungefähr 5 mm und einer Dicke von ungefähr 200 μm aufgebracht, dann auf einer Heizplatte an Luft bei 70–75°C für 5 min und anschließend bei 220°C für 15 min gebrannt, so dass eine Elektrode gebildet wurde. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 34 kΩ.

Die Herstellung der oben genannten Zusammensetzung mit Ausnahme von Ammoniumhydrogenfluorid und des Ag-beschichteten Ni-Pulvers 102 wurde verwendet, um eine Elektrode unter Verwendung des gleichen Verfahrens zu bilden. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 730 kΩ.
Beispiel 8
Eine Mischung aus

Ag-beschichtetem Ni-Pulver: 90 Gewichtsteile (66,7 Gew.-%),
Oleinsäure: 1 Gewichtsteil (0,7 Gew.-%),
Phenolharz: 9 Gewichtsteile (6,7 Gew.-%),
Ammoniumhydrogenfluorid: 3 Gewichtsteile (2,2 Gew.-%), und
Butylcarbitol: 2 Gewichtsteile (1,5 Gew.-%), hergestellt unter Verwendung eines Hybridmischers, wurde mit einer Mischung aus Glycerin/Ethylenglykol in einem Gewichtsverhältnis von 3/1 in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (11,1 Gew.-%) und einer kolloidalen Silberlösung AgE-102 (Nippon Paint Co., Ltd.) in einer Menge von 15 Gewichtsteilen (11,1 Gew.-%) versetzt, gut vermischt und die resultierende Mischung wurde auf einem Si-Wafer mit einer SiO₂-Schicht von ungefähr 80 μm Dicke, mit einer Breite von ungefähr 5 mm, einer Länge von ungefähr 5 mm und einer Dicke von ungefähr 200 μm aufgebracht, dann auf einer Heizplatte an Luft bei 70–75°C für 5 min und anschließend bei 220°C für 15 min gebrannt, so dass eine Elektrode gebildet wurde. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 12 kΩ.

Die Herstellung der oben genannten Zusammensetzung mit Ausnahme von Ammoniumhydrogenfluorid und des Ag-beschichteten Ni-Pulvers 102 wurde verwendet, um eine Elektrode unter Verwendung des gleichen Verfahrens zu bilden. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden betrug 10 MΩ oder mehr als.
Die erfindungsgemäße funktionale Paste kann für die Herstellung von Oberflächenelektroden von Solarzellen und für die Bildung von Stromkreisen verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden auf Solarzellen.
Beschreibung der Symbole

1: Siliciumsubstrat vom p-Typ
2: n⁺-Schicht
3: Antireflexschicht (SiO₂, SiN_x)
4: p⁺-Schicht
5: Oberflächenelektrode
6: Rückseitenelektrode

Claims

Funktionale Paste, enthaltend ein Metallpulver, ein Ätzmittel, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel.
Funktionale Paste nach Anspruch 1, enthaltend ein Verdünnungsmittel.
Funktionale Paste nach Anspruch 2, wobei das Verdünnungsmittel Butylcarbitol ist.
Funktionale Paste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ätzmittel eine Abtragungsaktivität gegenüber Oxidationsschichten auf der Oberfläche der Metallpulver aufweist.
Funktionale Paste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ätzmittel eine Ätzaktivität gegenüber Antireflexschichten von Solarzellen aufweist.
Funktionale Paste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ätzmittel eine Abtragungsaktivität gegenüber Oxidationsschichten und/oder Nitridschichten von Si aufweist.
Funktionale Paste nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ätzmittel NH₄HF₂ oder NH₄F ist.
Funktionale Paste nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Metallpulver eines oder mehrere Pulver sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ag-beschichtetem Ni-Pulver, Cu-Pulver, Ag-Pulver, Au-Pulver und Pd-Pulver.
Funktionale Paste nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bindemittel einen Duroplast enthält.
Funktionale Paste nach Anspruch 9, wobei der Duroplast ein Epoxidharz und/oder Phenolharz ist.
Funktionale Paste nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das organische Lösungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder seine Mischung ist.
Funktionale Paste nach Anspruch 11, wobei der mehrwertige Alkohol Glycerin und/oder Ethylenglykol ist.
Solarzelle, enthaltend eine Halbleiterschicht, eine Antireflexschicht über der Halbleiterschicht und eine Oberflächenelektrode, die durch die Antireflexschicht dringt, um die Halbleiterschicht zur Leitung zu bringen, wobei die Solarzelle durch Beschichten und Brennen der funktionalen Paste, die ein Metallpulver, ein Ätzmittel mit Ätzaktivität gegenüber Antireflexschichten, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel enthält, auf der Antireflexschicht in einer gewünschten Elektrodenform hergestellt wird.
Stromkreis, gebildet durch Beschichten und Brennen der funktionalen Paste, enthaltend ein Metallpulver, ein Ätzmittel mit einer Abtragungsaktivität gegenüber Oxidationsschichten auf der Oberfläche der Metallpulver, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel, auf einem Substrat in einem gewünschten Muster.
Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, aufweisend eine Halbleiterschicht, eine Antireflexschicht über der Halbleiterschicht und eine Oberflächenelektrode, die durch die Antireflexschicht dringt, um die Halbleiterschicht zur Leitung zu bringen, wobei das Verfahren das Beschichten und Brennen der funktionalen Paste, die ein Metallpulver, ein Ätzmittel mit Ätzaktivität gegenüber Antireflexschichten, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel enthält, auf der Antireflexschicht in einer gewünschten Elektrodenform umfasst.
Verfahren welches das Beschichten und Brennen der funktionalen Paste, welche ein Metallpulver, ein Ätzmittel mit einer Abtragungsaktivität gegenüber Oxidationsschichten auf der Oberfläche der Metallpulver, ein Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel enthält, auf einem Substrat in einem gewünschten Muster umfasst.