JP2016500900A - 厚膜銀ペーストと半導体デバイスの製造においてのその使用 - Google Patents
厚膜銀ペーストと半導体デバイスの製造においてのその使用 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016500900A JP2016500900A JP2015536820A JP2015536820A JP2016500900A JP 2016500900 A JP2016500900 A JP 2016500900A JP 2015536820 A JP2015536820 A JP 2015536820A JP 2015536820 A JP2015536820 A JP 2015536820A JP 2016500900 A JP2016500900 A JP 2016500900A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass frit
- paste composition
- thick film
- electrode
- paste
- 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
Links
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 11
- AQIGHWJOPDGAJF-UHFFFAOYSA-N [Zn].[B].[Cu].[Bi] Chemical compound [Zn].[B].[Cu].[Bi] AQIGHWJOPDGAJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 claims description 15
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 29
- 239000010408 film Substances 0.000 description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 15
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 11
- 239000000306 component Substances 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- -1 bismuth copper boron zinc oxide Chemical compound 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentane-2,4-diol Chemical compound CC(O)CC(C)(C)O SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005136 cathodoluminescence Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 2
- FSCIDASGDAWVED-UHFFFAOYSA-N dimethyl hexanedioate;dimethyl pentanedioate Chemical compound COC(=O)CCCC(=O)OC.COC(=O)CCCCC(=O)OC FSCIDASGDAWVED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000000804 electron spin resonance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 2
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 2
- WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N (S)-(-)-alpha-terpineol Chemical compound CC1=CC[C@@H](C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N 0.000 description 1
- RUJPNZNXGCHGID-UHFFFAOYSA-N (Z)-beta-Terpineol Natural products CC(=C)C1CCC(C)(O)CC1 RUJPNZNXGCHGID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAAZPARNPHGIKF-UHFFFAOYSA-N 1,2-dibromoethane Chemical compound BrCCBr PAAZPARNPHGIKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZXUOFCUEFQCKKH-UHFFFAOYSA-N 12-methyltridecan-1-ol Chemical compound CC(C)CCCCCCCCCCCO ZXUOFCUEFQCKKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UDSFAEKRVUSQDD-UHFFFAOYSA-N Dimethyl adipate Chemical compound COC(=O)CCCCC(=O)OC UDSFAEKRVUSQDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUXOBHXGJLMRAB-UHFFFAOYSA-N Dimethyl succinate Chemical compound COC(=O)CCC(=O)OC MUXOBHXGJLMRAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000896 Ethulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001859 Ethyl hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004813 Moessbauer spectroscopy Methods 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N alpha-Terpineol Natural products CC(=C)C1(O)CCC(C)=CC1 OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- BNMYXGKEMMVHOX-UHFFFAOYSA-N dimethyl butanedioate;dimethyl pentanedioate Chemical compound COC(=O)CCC(=O)OC.COC(=O)CCCC(=O)OC BNMYXGKEMMVHOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTDYIOOONNVFMA-UHFFFAOYSA-N dimethyl pentanedioate Chemical compound COC(=O)CCCC(=O)OC XTDYIOOONNVFMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 235000019326 ethyl hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229940051250 hexylene glycol Drugs 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- QJVXKWHHAMZTBY-GCPOEHJPSA-N syringin Chemical compound COC1=CC(\C=C\CO)=CC(OC)=C1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 QJVXKWHHAMZTBY-GCPOEHJPSA-N 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011345 viscous material Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本発明は、有機媒体中に分散されたＡｇ粒子とＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系ガラスフリットとを含む導電性銀厚膜ペースト組成物に関する。本発明はさらに、ペースト組成物から形成された電極およびかかる電極を含む半導体デバイス、特に、太陽電池に関する。ペーストは、タブ電極を形成するために特に有用である。
Description
本発明は第一に、厚膜銀ペースト組成物および組成物から形成された厚膜銀電極、特にタブ電極に関する。それはさらに、シリコン半導体デバイスに関し、特に、太陽電池の厚膜銀電極の形成において使用された導電性組成物に関する。
本発明は広範囲の半導体デバイスに適用され得るが、光ダイオードおよび太陽電池などの受光要素において特に有効である。本発明の背景は、先行技術の特定の実施例として太陽電池に関して以下に説明される。
ｐ型ベースを有する従来の太陽電池構造は典型的に電池の前面または太陽側の面上にある陰極と裏面上の陽極とを有する。半導体本体のｐ−ｎ接合に当たる適切な波長の放射は、その本体に正孔−電子対を発生させるための外部エネルギー源として作用する。ｐ−ｎ接合に存在する電位差のために、正孔と電子とが接合間に反対方向に移動し、それによって、電力を外部回路に供給することができる電流の流れを生じさせる。大抵の太陽電池は、金属化された、すなわち、電気導電性である金属電極を提供されたシリコンウエハの形態である。典型的に厚膜ペーストを基板上にスクリーン印刷して焼成し、電極を形成する。
この製造方法の実施例は、図１Ａ−１Ｆと共に以下に説明される。
図１Ａは、単結晶または多結晶ｐ型シリコン基板１０を示す。
図１Ｂにおいて、逆導電率タイプのｎ型拡散層２０が、リン源としてオキシ塩化リンを使用してリンの熱拡散によって形成される。一切の特定の改良がない場合、拡散層２０は、シリコンｐ型基板１０の表面全体の上に形成される。拡散層の深さは、拡散温度および時間を制御することによって変化させられてもよく、一般に、約０．３〜０．５ミクロンの厚さの範囲において形成される。ｎ型拡散層は、数十オーム／平方〜約１２０オーム／平方までのシート抵抗率を有し得る。
レジスト等を有するこの拡散層の前面を保護した後、図１Ｃに示されるように拡散層２０はエッチングによって表面の残部から除去され、その結果、それは前面にだけ残る。次に、レジストを有機溶剤等を用いて除去する。
次に、図１Ｄに示されるように反射防止コーティングとしても機能する絶縁層３０がｎ型拡散層２０上に形成される。絶縁層は通常は窒化ケイ素であるが、ＳｉＮx：Ｈ薄膜（すなわち、絶縁薄膜が、後続の焼成加工の間の不活性化のための水素を含む）、酸化チタン薄膜、酸化ケイ素薄膜、または酸化ケイ素／酸化チタン薄膜であってもよい。窒化ケイ素薄膜の約７００〜９００Åの厚さは、約１．９〜２．０の屈折率のために適している。絶縁層３０の堆積はスパッタリング、化学蒸着、または他の方法によって行われてもよい。
次に、電極が形成される。図１Ｅに示されるように、前部電極のための銀ペースト５００を窒化ケイ素薄膜３０上にスクリーン印刷し、次に乾燥させる。さらに、次いで裏面銀または銀／アルミニウムペースト７０、およびアルミニウムペースト６０を基板の裏面上にスクリーン印刷し、連続的に乾燥させる。焼成は、数秒〜数十分の間約７５０〜８５０℃の温度範囲において赤外炉内で行われる。
従って、図１Ｆに示されるように、焼成の間にアルミニウムがアルミニウムペースト６０からシリコン基板１０の裏面上に拡散し、それによって、高濃度のアルミニウムドーパントを含有するｐ＋層４０を形成する。この層は一般に裏面電界（ＢＳＦ）層と呼ばれ、太陽電池のエネルギー変換効率を改良するのを助ける。
焼成は、乾燥されたアルミニウムペースト６０をアルミニウム後部電極６１に変換する。裏面銀または銀／アルミニウムペースト７０も同時に焼成され、銀または銀／アルミニウム後部電極７１になる。焼成の間、裏面アルミニウムと裏面銀または銀／アルミニウムとの間の境界は合金の状態を呈し、それによって電気的接続を達成する。後部電極の大部分の領域は、一つにはｐ＋層４０を形成する必要のために、アルミニウム電極６１によって占められる。アルミニウム電極へのはんだ付けは不可能なので、銀または銀／アルミニウム後部電極７１が、銅リボン等によって太陽電池を相互接続するための電極として裏面の一部の上に形成される。さらに、前面銀ペースト５００は焼成の間に焼結して窒化ケイ素薄膜３０を貫通し、それによってｎ型層２０との電気的接触を達成する。このタイプのプロセスは一般に「ファイアスルー（ｆｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ）」と呼ばれる。図１Ｆの焼成された電極５０１は、ファイアスルーの結果を明らかに示す。
得られた電極およびデバイスの電気的性能およびその他の関連した性質を維持しつつ、同時に、銀の含有量がより少ない厚膜ペースト組成物を提供する試みが続けられている。本発明は、電気的性能および機械的性能を維持すると同時に、Ａｇの含有量がより少ない系を提供する銀ペースト組成物を提供する。
本発明は、
（ａ）ｄ50＜１μｍを有する球状銀粒子から本質的になる銀３５〜４５ｗｔ％と、
（ｂ）Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリット０．５〜６ｗｔ％と、
（ｃ）有機媒体とを含む厚膜ペースト組成物を提供し、
前記銀および前記ガラスフリットが前記有機媒体中に分散され、ｗｔ％が前記ペースト組成物の全重量に基づいており、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットが７０〜８０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、５〜１１ｗｔ％のＣｕＯ、３〜８ｗｔ％のＢ2Ｏ3および３〜８ｗｔ％のＺｎＯを含み、酸化物のｗｔ％が、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている。
（ａ）ｄ50＜１μｍを有する球状銀粒子から本質的になる銀３５〜４５ｗｔ％と、
（ｂ）Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリット０．５〜６ｗｔ％と、
（ｃ）有機媒体とを含む厚膜ペースト組成物を提供し、
前記銀および前記ガラスフリットが前記有機媒体中に分散され、ｗｔ％が前記ペースト組成物の全重量に基づいており、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットが７０〜８０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、５〜１１ｗｔ％のＣｕＯ、３〜８ｗｔ％のＢ2Ｏ3および３〜８ｗｔ％のＺｎＯを含み、酸化物のｗｔ％が、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている。
一実施形態においてＰｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットが２〜６ｗｔ％のＳｉＯ2および０．１〜１．５ｗｔ％のＡｌ2Ｏ3をさらに含み、酸化物のｗｔ％が、Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている。
また、本発明は半導体デバイス、特に、本ペースト組成物から形成された電極を含む太陽電池を提供し、ペースト組成物は、焼成されて有機媒体を除去して電極を形成する。
本発明の導電性厚膜ペースト組成物は銀の含有量がより少ないが、良い電気的性質および付着性質を同時に有する電極をこのペーストから形成することができる。
導電性厚膜ペースト組成物は、銀と、Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットと、有機媒体とを含む。これを使用してスクリーン印刷された電極を形成し、特に、太陽電池のシリコン基板の裏面上にタブ電極（tabbing electrode）を形成する。ペースト組成物は、３５〜５５ｗｔ％の銀、０．５〜６ｗｔ％のガラスフリット、および有機媒体を含み、銀とガラスフリットとが有機媒体中に分散され、重量パーセントはペースト組成物の全重量に基づいている。
本発明の厚膜ペースト組成物の各々の成分を以下に詳細に説明する。
銀
本発明において、ペーストの導電相は銀（Ａｇ）である。銀は、ｄ50＜１μｍを有する球状銀粒子から本質的になり、中央粒径ｄ50はレーザー回折によって定量される。ｄ50は、体積によって測定された時の粒度分布の中央値または第５０百分位数を表す。すなわち、ｄ50は、粒子の５０％がこの値以下の体積を有するような分布の値である。一実施形態において、銀は、ｄ50＜０．５μｍである球状銀粒子から本質的になる。
本発明において、ペーストの導電相は銀（Ａｇ）である。銀は、ｄ50＜１μｍを有する球状銀粒子から本質的になり、中央粒径ｄ50はレーザー回折によって定量される。ｄ50は、体積によって測定された時の粒度分布の中央値または第５０百分位数を表す。すなわち、ｄ50は、粒子の５０％がこの値以下の体積を有するような分布の値である。一実施形態において、銀は、ｄ50＜０．５μｍである球状銀粒子から本質的になる。
銀粒子は完全な球ではないが、略球状の形状を有し、本明細書において「球状」と称される。
そのコストの結果として、ペーストおよびペーストから形成された電極に必須の性質を維持しながら、ペースト中の銀の量を低減することが有利である。さらに、本厚膜ペーストは、厚さが低減された電極を形成することを可能にし、さらなる節減をもたらす。本厚膜ペースト組成物は、ペースト組成物の全重量に基づいて３５〜４５ｗｔ％の銀を含む。一実施形態において厚膜ペースト組成物は３８〜４２ｗｔ％の銀を含む。
ガラスフリット
本組成物を形成するのに使用されるガラスフリットは、Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物（Ｂｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物）ガラスフリットである。一実施形態において組成物は、０．５〜６ｗｔ％のガラスフリットを含有し、ｗｔ％は組成物の全重量に基づいている。別の実施形態において組成物は、０．２〜５ｗｔ％のガラスフリットを含有し、ｗｔ％は組成物の全重量に基づいている。
本組成物を形成するのに使用されるガラスフリットは、Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物（Ｂｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物）ガラスフリットである。一実施形態において組成物は、０．５〜６ｗｔ％のガラスフリットを含有し、ｗｔ％は組成物の全重量に基づいている。別の実施形態において組成物は、０．２〜５ｗｔ％のガラスフリットを含有し、ｗｔ％は組成物の全重量に基づいている。
ガラスフリットとも呼ばれるガラス組成物が、特定の成分のパーセンテージを含有するものとして本明細書において説明される。具体的には、パーセンテージは、本明細書に説明されるように後で加工されてガラス組成物を形成する出発原料において使用された成分のパーセンテージである。このような専門用語は当業者には慣用的である。換言すれば、組成物は特定の成分を含有し、それらの成分のパーセンテージは、相当する酸化物の形態のパーセンテージとして表わされる。ガラス化学の当業者によって認識されるように、特定の分量の揮発性種がガラスを製造するプロセスの間に放出され得る。揮発性種の例は酸素である。また、ガラスが非晶質材料として挙動する間も、それはより少ない分量の結晶質を含有することを認識するべきである。
焼成されたガラスから出発する場合、当業者は、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）、誘導結合プラズマ原子発光分光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ）等が挙げられるがそれらに限定されない当業者に公知の方法を用いて本明細書に記載された出発成分のパーセンテージを計算してもよい。さらに、以下の典型的な技術を使用してもよい。すなわち、Ｘ線蛍光分光分析（ＸＲＦ）、核磁気共鳴分光分析（ＮＭＲ）、電子常磁性共鳴分光分析（ＥＰＲ）、Ｍｏｅｓｓｂａｕｅｒ分光分析、電子マイクロプローブエネルギー分散型分光分析（ＥＤＳ）、電子マイクロプローブ波長分散型分光分析（ＷＤＳ）、またはカソードルミネセンス（ＣＬ）。
原料の選択によって、加工の間にガラスに混入される場合がある不純物を意図せずに含有し得ることを当業者は認識する。例えば、不純物は数百〜数千ｐｐｍの範囲で存在し得る。不純物の存在はガラス、組成物、例えば厚膜組成物、または焼成されたデバイスの性質を変化させない。例えば、厚膜組成物を含有する太陽電池は、厚膜組成物が不純物を含有する場合でも、ここで説明された効率を有することができる。本明細書中で用いられるとき「鉛を含有しない」は、鉛が意図的に添加されていないことを意味する。
ガラスフリットは、当業者によって理解された技術を用いてそこに混入される酸化物（または加熱される時に望ましい酸化物に分解する他の材料、例えば、フッ化物）を混合することによって調製される。このような調製技術は、混合物を空気中でまたは酸素含有雰囲気中で加熱して溶融体を形成する工程と、溶融体を急冷する工程と、急冷された材料を細砕、ミル粉砕、および／またはスクリーニングして所望の粒度を有する粉末を提供する工程とを必要とする場合がある。そこに混入されるビスマス、銅、ホウ素、亜鉛、およびその他の酸化物の混合物の溶融は典型的に９５０〜１２００℃のピーク温度まで行われる。溶融混合物を例えばステンレス鋼プラテン上でまたは逆転ステンレス鋼ローラーによって急冷して、小板を形成する。得られた小板を粉砕して、粉末を形成する。典型的に、ミル粉砕された粉末は、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ Ｓ３５００で測定して０．１〜３．０ミクロンのｄ50を有する。ガラスフリットを製造する当業者は、水急冷、ゾル−ゲル、噴霧熱分解、または粉末をガラスの形態にするために適切な他の技術が挙げられるがそれらに限定されない代替合成技術を使用してもよい。
上記の方法の酸化物生成物は典型的に、本質的に非晶質（非結晶性）固体材料、すなわち、ガラスである。しかしながら、いくつかの実施形態において、得られた酸化物は非晶質、部分的に非晶質、部分的に結晶性、結晶性またはそれらの組合せであってもよい。本明細書中で用いられるとき「ガラスフリット」は、全てのこのような生成物を包含する。
Ｂｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物を製造するために使用された出発混合物は、７０〜８０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、５〜１１ｗｔ％のＣｕＯ、３〜８ｗｔ％のＢ2Ｏ3および３〜８ｗｔ％のＺｎＯを含有し、酸化物のｗｔ％は、Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている。このような一実施形態においてＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物はまた、２〜６ｗｔ％のＳｉＯ2および０．１〜１．５ｗｔ％のＡｌ2Ｏ3を含有する。
別の実施形態において、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物は、７２〜７８ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、７〜１１ｗｔ％のＣｕＯ、３〜８ｗｔ％のＢ2Ｏ3および３〜８ｗｔ％のＺｎＯを含有し、酸化物のｗｔ％は、Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている。このような一実施形態においてＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物はまた、３〜５ｗｔ％のＳｉＯ2および０．５〜１．５ｗｔ％のＡｌ2Ｏ3を含有する。
一実施形態において、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物は、７０〜８０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、５〜１１ｗｔ％のＣｕＯ、３〜８ｗｔ％のＢ2Ｏ3、３〜８ｗｔ％のＺｎＯ、２〜６ｗｔ％のＳｉＯ2および０．１〜１．５ｗｔ％のＡｌ2Ｏ3から本質的になり、酸化物のｗｔ％は、Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている。
上記の実施形態のいずれにおいても、酸化物は均質な粉末であってもよい。さらなる実施形態において、酸化物は２種以上の粉末の組み合わせであってもよく、そこにおいて各粉末は別々に均質な集団であってもよい。２種の粉末の組み合わせ全体の組成は、上に記載された範囲内である。例えば、酸化物は、２種以上の異なった粉末の組み合わせを含有してもよい。別々に、これらの粉末は異なった組成を有してもよく、上に記載された範囲内であってもなくてもよい。しかしながら、これらの粉末の組み合わせは上に記載された範囲内であってもよい。
上記の実施形態のいずれにおいても、酸化物組成物は、酸化物組成物の所望の元素の全てではなく一部を含有する均質な粉末を含有する１種の粉末と、他の所望の元素の１つまたは複数を含有する第２の粉末とを含有してもよい。この実施形態の態様において、粉末を一緒に溶融して均一な組成物を形成してもよい。この実施形態のさらなる態様において、粉末は別々に厚膜組成物に添加されてもよい。
有機媒体
厚膜ペースト組成物の無機成分を有機媒体と混合して、印刷のために適したコンシステンシーおよびレオロジーを有する粘性ペーストを形成する。多種多様な不活性粘性材料を有機媒体として使用することができる。有機媒体は、ペーストの製造、出荷および貯蔵の間に並びにスクリーン印刷プロセスの間、印刷スクリーン上で無機成分が十分な安定度を有して分散することができる有機媒体であり得る。
厚膜ペースト組成物の無機成分を有機媒体と混合して、印刷のために適したコンシステンシーおよびレオロジーを有する粘性ペーストを形成する。多種多様な不活性粘性材料を有機媒体として使用することができる。有機媒体は、ペーストの製造、出荷および貯蔵の間に並びにスクリーン印刷プロセスの間、印刷スクリーン上で無機成分が十分な安定度を有して分散することができる有機媒体であり得る。
適した有機媒体は、固形分の安定な分散体、スクリーン印刷のための適切な粘度およびチキソトロピー、基板およびペースト固形分の適切な湿潤性、良い乾燥速度、および良い焼成性質を提供するレオロジー性質を有する。有機媒体は、増粘剤、安定剤、界面活性剤、および／または他の一般的な添加剤を含有することができる。このようなチキソトロープ増粘剤の１つはチクサトロールである。有機媒体は、溶剤中のポリマーの溶液であってもよい。適したポリマーには、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂との混合物、低級アルコールのポリメタクリレート、およびエチレングリコールモノアセテートのモノブチルエーテルなどがある。適した溶剤には、例えばアルファ−またはベータ−テルピネオールなどのテルペンまたはそれらと他の溶剤との、例えばケロシン、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコールおよび１５０℃を超える沸点を有するアルコール、およびアルコールエステルとの混合物などが含まれる。他の適した有機媒体成分には、ビス（２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアジペート、二塩基性エステル、例えばＤＢＥ、ＤＢＥ−２、ＤＢＥ−３、ＤＢＥ−４、ＤＢＥ−５、ＤＢＥ−６、ＤＢＥ−９およびＤＢＥ１Ｂ、オクチルエポキシタレート、イソテトラデカノールの他、水素化ロジンのペンタエリトリトールエステルなどがある。また、有機媒体は、厚膜ペースト組成物を基板上に適用した後に急速な固化を促進するための揮発性液体を含むことができる。
厚膜ペースト組成物中の有機媒体の最適な量は、ペーストを適用する方法および使用された特定の有機媒体に依存している。本厚膜ペースト組成物は、ペースト組成物の全重量に基づいて３５〜６０ｗｔ％の有機媒体を含有する。
有機媒体がポリマーを含む場合、ポリマーは典型的に８〜１５ｗｔ％の有機組成物を含む。
厚膜ペースト組成物の調製
一実施形態において、Ａｇ粉末、ガラスフリット粉末、および有機媒体を任意の順に混合することによって厚膜ペースト組成物を調製することができる。いくつかの実施形態において、無機材料を最初に添加し、次に、それらを有機媒体に添加する。他の実施形態において、無機物の主要部分であるＡｇ粉末を有機媒体にゆっくりと添加する。粘度は、必要ならば、溶剤を添加することによって調節されてもよい。高剪断を提供する混合方法が有用である。厚膜ペーストは、ペースト組成物の全重量に基づいて無機成分、すなわち、Ａｇ粉末、ガラスフリット粉末および任意の無機添加剤５５ｗｔ％未満を含有する。実施形態において厚膜ペーストはこれらの無機成分５０ｗｔ％未満を含有する。
一実施形態において、Ａｇ粉末、ガラスフリット粉末、および有機媒体を任意の順に混合することによって厚膜ペースト組成物を調製することができる。いくつかの実施形態において、無機材料を最初に添加し、次に、それらを有機媒体に添加する。他の実施形態において、無機物の主要部分であるＡｇ粉末を有機媒体にゆっくりと添加する。粘度は、必要ならば、溶剤を添加することによって調節されてもよい。高剪断を提供する混合方法が有用である。厚膜ペーストは、ペースト組成物の全重量に基づいて無機成分、すなわち、Ａｇ粉末、ガラスフリット粉末および任意の無機添加剤５５ｗｔ％未満を含有する。実施形態において厚膜ペーストはこれらの無機成分５０ｗｔ％未満を含有する。
厚膜ペースト組成物は、スクリーン印刷、めっき、押出、インクジェット、造形印刷またはマルチプル印刷、またはリボンによって堆積されうる。
この電極形成プロセスにおいて、最初に厚膜ペースト組成物が乾燥され、次に加熱されて有機媒体を除去し、無機材料を焼結する。加熱は、空気中でまたは酸素含有雰囲気中で行われてもよい。この工程は通常、「焼成」と称される。焼成温度プロファイルは典型的に、乾燥された厚膜ペースト組成物からの有機バインダー材料、並びに存在する一切の他の有機材料の焼尽を可能にするように設定される。一実施形態において、焼成温度は７５０〜９５０℃である。焼成は、高い輸送速度、例えば１００〜５００ｃｍ／分を用いて、結果として０．０５〜５分のホールドアップ時間でベルト炉内で行われてもよい。複数の温度領域、例えば３〜１１個の領域を用いて、所望の熱プロファイルを制御することができる。
太陽電池の裏面上のタブ電極として本発明のペースト組成物を使用して太陽電池が作製される実施例が図２Ａ−２Ｄを参照して説明される。
最初に、拡散層と反射防止コーティングとを有するＳｉ基板１０２が作製される。図２Ａに示されるようにＳｉ基板の受光する前面側の面（表面）上に、典型的に主にＡｇから構成された電極１０４が設けられる。図２Ｂに示されるように基板の裏面上にアルミニウムペースト、例えば、ＰＶ３３３、ＰＶ３２２（ＤｕＰｏｎｔ ｃｏ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から市販されている）がスクリーン印刷によって塗布され、次に乾燥される１０６。次に、図２Ｃに示されるように本発明のペースト組成物が、乾燥されたアルミニウムペーストと部分的に重なり合った状態で塗布され、次に乾燥される１０８。各々のペーストの乾燥温度は好ましくは１５０℃以下である。また、アルミニウムペーストと本発明のペーストとの重なり合った部分は好ましくは約０．５〜２．５ｍｍである。
次に、基板が約１〜１５分間７００〜９５０℃の温度において焼成され、その結果、図２Ｄに示されるように所望の太陽電池が得られる。電極１１２が本発明のペースト組成物から形成され、組成物が焼成されて有機媒体を除去し、無機物を焼結する。得られた太陽電池は、基板１０２の受光前面側の電極１０４と、裏面上の主にＡｌから構成された焼成されたＡｌ電極１１０と本発明のペースト組成物から構成された電極１１２とを有する。電極１１２は、太陽電池の裏面上のタブ電極として作用する。
実施例１
ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物の調製
ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物組成物を調製するために、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｕＯ、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3粉末を混合およびブレンドして、ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物の全重量に基づいて７６．０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、８．０ｗｔ％のＣｕＯ、５．０ｗｔ％のＢ2Ｏ3、５．６ｗｔ％のＺｎＯ、４．５０ｗｔ％のＳｉＯ2、および０．９ｗｔ％のＣｕＯを含むＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物組成物を生じた。ブレンドされた粉末バッチ材料を白金合金るつぼに充填し、次いで炉に入れ、空気中でまたはＯ2中で９００℃において１時間加熱して混合物を溶融した。液状溶融体を９００℃から急冷するために、白金るつぼを炉から取り出し、０．０１０〜０．０２０インチに隙間を空けた逆回転ステンレス鋼ローラーに溶融体を流し込んだ。得られた材料をステンレス鋼容器内で粗粉砕した。次に、粉砕された材料をｄ50が０．５〜０．７ミクロンになるまでジルコニア媒体と水とを有するアルミナシリケートセラミックボールミル内でボールミル粉砕した。次に、ボールミル粉砕された材料をミル粉砕ボールから分離し、湿式選別し、高温空気炉によって乾燥させた。乾燥された粉末を２００メッシュのスクリーンに通して、厚膜ペースト調合物において使用されたＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物粉末をもたらした。粉末のＸ線分析は非晶質材料の特性を示した。材料は示差熱分析（ＤＴＡ）によって特性決定され、３００〜３２０℃において粒子の焼結の開始を示す。ペレット溶融試験は、３５０〜４００℃において始まる粘性流れを示す。組成物の液相線は、５１０℃付近にあると思われる（３２０℃〜５１０℃で特定の結晶相が一時的に形成されることがあり、焼結の開始と液相線温度との間の領域において再溶解されることがある）。
ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物の調製
ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物組成物を調製するために、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｕＯ、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3粉末を混合およびブレンドして、ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物の全重量に基づいて７６．０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、８．０ｗｔ％のＣｕＯ、５．０ｗｔ％のＢ2Ｏ3、５．６ｗｔ％のＺｎＯ、４．５０ｗｔ％のＳｉＯ2、および０．９ｗｔ％のＣｕＯを含むＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物組成物を生じた。ブレンドされた粉末バッチ材料を白金合金るつぼに充填し、次いで炉に入れ、空気中でまたはＯ2中で９００℃において１時間加熱して混合物を溶融した。液状溶融体を９００℃から急冷するために、白金るつぼを炉から取り出し、０．０１０〜０．０２０インチに隙間を空けた逆回転ステンレス鋼ローラーに溶融体を流し込んだ。得られた材料をステンレス鋼容器内で粗粉砕した。次に、粉砕された材料をｄ50が０．５〜０．７ミクロンになるまでジルコニア媒体と水とを有するアルミナシリケートセラミックボールミル内でボールミル粉砕した。次に、ボールミル粉砕された材料をミル粉砕ボールから分離し、湿式選別し、高温空気炉によって乾燥させた。乾燥された粉末を２００メッシュのスクリーンに通して、厚膜ペースト調合物において使用されたＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物粉末をもたらした。粉末のＸ線分析は非晶質材料の特性を示した。材料は示差熱分析（ＤＴＡ）によって特性決定され、３００〜３２０℃において粒子の焼結の開始を示す。ペレット溶融試験は、３５０〜４００℃において始まる粘性流れを示す。組成物の液相線は、５１０℃付近にあると思われる（３２０℃〜５１０℃で特定の結晶相が一時的に形成されることがあり、焼結の開始と液相線温度との間の領域において再溶解されることがある）。
実施例２
ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物の調製
第２のビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物組成物を調製するために、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｕＯ、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3粉末を混合およびブレンドして、ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物の全重量に基づいて７３．３０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、９．２１ｗｔ％のＣｕＯ、５．４０ｗｔ％のＢ2Ｏ3、６．４５ｗｔ％のＺｎＯ、４．６６ｗｔ％のＳｉＯ2、および０．９９ｗｔ％のＣｕＯを含むＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物組成物を生じた。ブレンドされた粉末バッチ材料を本質的に実施例１に記載されたように加工して、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物粉末をもたらした。
ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物の調製
第２のビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物組成物を調製するために、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｕＯ、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3粉末を混合およびブレンドして、ビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物の全重量に基づいて７３．３０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、９．２１ｗｔ％のＣｕＯ、５．４０ｗｔ％のＢ2Ｏ3、６．４５ｗｔ％のＺｎＯ、４．６６ｗｔ％のＳｉＯ2、および０．９９ｗｔ％のＣｕＯを含むＢｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物組成物を生じた。ブレンドされた粉末バッチ材料を本質的に実施例１に記載されたように加工して、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｂ−Ｚｎ系酸化物粉末をもたらした。
１０ ｐ型シリコン基板
２０ ｎ型拡散層
３０ 窒化ケイ素薄膜、酸化チタン薄膜、または酸化ケイ素薄膜
４０ ｐ＋層（裏面電界、ＢＳＦ）
６０ 裏面上に形成されたアルミニウムペースト
６１ アルミニウム裏面電極（裏面アルミニウムペーストを焼成することによって得られた）
７０ 裏面上に形成された銀／アルミニウムペースト
７１ 銀／アルミニウム裏面電極（裏面銀／アルミニウムペーストを焼成することによって得られた）
５００ 前面上に形成された銀ペースト
５０１ 銀前部電極（前面銀ペーストを焼成することによって形成された）
１０２ 拡散層と反射防止コーティングとを有するシリコン基板
１０４ 受光表面側の電極
１０６ Ａｌ電極のためのペースト組成物
１０８ タブ電極のための本発明のペースト組成物
１１０ Ａｌ電極
１１２ タブ電極
２０ ｎ型拡散層
３０ 窒化ケイ素薄膜、酸化チタン薄膜、または酸化ケイ素薄膜
４０ ｐ＋層（裏面電界、ＢＳＦ）
６０ 裏面上に形成されたアルミニウムペースト
６１ アルミニウム裏面電極（裏面アルミニウムペーストを焼成することによって得られた）
７０ 裏面上に形成された銀／アルミニウムペースト
７１ 銀／アルミニウム裏面電極（裏面銀／アルミニウムペーストを焼成することによって得られた）
５００ 前面上に形成された銀ペースト
５０１ 銀前部電極（前面銀ペーストを焼成することによって形成された）
１０２ 拡散層と反射防止コーティングとを有するシリコン基板
１０４ 受光表面側の電極
１０６ Ａｌ電極のためのペースト組成物
１０８ タブ電極のための本発明のペースト組成物
１１０ Ａｌ電極
１１２ タブ電極
Claims (7)
- （ａ）ｄ50＜１μｍを有する球状銀粒子から本質的になる銀３５〜４５ｗｔ％と、
（ｂ）Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリット０．５〜６ｗｔ％と、
（ｄ）有機媒体とを含む厚膜ペースト組成物であって、
前記銀および前記ガラスフリットが前記有機媒体中に分散され、前記ｗｔ％が前記ペースト組成物の全重量に基づいており、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットが７０〜８０ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、５〜１１ｗｔ％のＣｕＯ、３〜８ｗｔ％のＢ2Ｏ3および３〜８ｗｔ％のＺｎＯを含み、前記酸化物のｗｔ％が、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている、厚膜ペースト組成物。 - 前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットが２〜６ｗｔ％のＳｉＯ2および０．１〜１．５ｗｔ％のＡｌ2Ｏ3、をさらに含み、前記酸化物のｗｔ％が、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている、請求項１に記載の厚膜ペースト組成物。
- 前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットが７２〜７８ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、７〜１１ｗｔ％のＣｕＯ、３〜８ｗｔ％のＢ2Ｏ3および３〜８ｗｔ％のＺｎＯを含み、前記酸化物のｗｔ％が、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている、請求項１に記載の厚膜ペースト組成物。
- 前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットが３〜５ｗｔ％のＳｉＯ2および０．５〜１．５ｗｔ％のＡｌ2Ｏ3をさらに含み、前記酸化物のｗｔ％が、前記Ｐｂを含有しないビスマス銅ホウ素亜鉛系酸化物ガラスフリットの全重量に基づいている、請求項３に記載の厚膜ペースト組成物。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載のペースト組成物から形成された電極を含む半導体デバイスであって、前記有機媒体を除去して前記電極を形成するために、前記ペースト組成物が焼成されている、半導体デバイス。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載のペースト組成物から形成された電極を含む太陽電池であって、前記有機媒体を除去して前記電極を形成するために、前記ペースト組成物が焼成されている、太陽電池。
- 前記電極が、前記太陽電池の裏面上のタブ電極である、請求項６に記載の太陽電池。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261711822P | 2012-10-10 | 2012-10-10 | |
| US61/711,822 | 2012-10-10 | ||
| PCT/US2013/063713 WO2014058792A1 (en) | 2012-10-10 | 2013-10-07 | Thick film silver paste and its use in the manufacture of semiconductor devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016500900A true JP2016500900A (ja) | 2016-01-14 |
Family
ID=49488656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015536820A Pending JP2016500900A (ja) | 2012-10-10 | 2013-10-07 | 厚膜銀ペーストと半導体デバイスの製造においてのその使用 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9245663B2 (ja) |
| EP (1) | EP2907143A1 (ja) |
| JP (1) | JP2016500900A (ja) |
| CN (1) | CN104756196A (ja) |
| WO (1) | WO2014058792A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106219987B (zh) * | 2016-07-25 | 2020-07-14 | 常州聚和新材料股份有限公司 | 硅太阳能电池浆料用的玻璃料及其制备方法和浆料 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6787068B1 (en) * | 1999-10-08 | 2004-09-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Conductor composition |
| US6777872B2 (en) * | 1999-12-21 | 2004-08-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Plasma display panel and method for production thereof |
| US7494607B2 (en) * | 2005-04-14 | 2009-02-24 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Electroconductive thick film composition(s), electrode(s), and semiconductor device(s) formed therefrom |
| US7704416B2 (en) | 2007-06-29 | 2010-04-27 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Conductor paste for ceramic substrate and electric circuit |
| TW200926210A (en) | 2007-09-27 | 2009-06-16 | Murata Manufacturing Co | Ag electrode paste, solar battery cell, and process for producing the solar battery cell |
| JP5649290B2 (ja) | 2009-07-30 | 2015-01-07 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 太陽電池電極用無鉛導電性組成物 |
| US20130074917A1 (en) | 2011-03-24 | 2013-03-28 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for the production of a mwt silicon solar cell |
| US20120312369A1 (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-13 | E I Du Pont De Nemours And Company | Thick film paste containing bismuth-based oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices |
-
2013
- 2013-09-24 US US14/034,716 patent/US9245663B2/en active Active
- 2013-10-07 JP JP2015536820A patent/JP2016500900A/ja active Pending
- 2013-10-07 EP EP13783429.7A patent/EP2907143A1/en not_active Withdrawn
- 2013-10-07 WO PCT/US2013/063713 patent/WO2014058792A1/en active Application Filing
- 2013-10-07 CN CN201380052159.1A patent/CN104756196A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014058792A1 (en) | 2014-04-17 |
| US20140097390A1 (en) | 2014-04-10 |
| EP2907143A1 (en) | 2015-08-19 |
| CN104756196A (zh) | 2015-07-01 |
| US9245663B2 (en) | 2016-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10468542B2 (en) | Thick-film pastes containing lead-tellurium-lithium-oxides, and their use in the manufacture of semiconductor devices | |
| US9349883B2 (en) | Conductor for a solar cell | |
| US8512463B2 (en) | Thick film paste containing bismuth-tellurium-oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| US8845932B2 (en) | Thick film paste containing bismuth-tellurium-oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| US9023254B2 (en) | Thick film silver paste and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| US8956557B2 (en) | Thick film silver paste containing copper and lead—tellurium—oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| JP6050357B2 (ja) | Ｌｉ２ＲｕＯ３およびイオン交換されたＬｉ２ＲｕＯ３を含有する導電性組成物ならびに半導体デバイスの製造におけるそれらの使用 | |
| EP2718938B1 (en) | Thick film paste containing bismuth-based oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| US8691119B2 (en) | Thick film paste containing lead-tellurium-lithium-titanium-oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| WO2013022620A1 (en) | Thick film paste containing lead-tellurium-lithium-titanium-oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| WO2012158905A1 (en) | Thick film paste containing bismuth-tellurium-oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| EP2718937B1 (en) | Thick film paste containing bismuth-based oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices | |
| TW201419309A (zh) | 厚膜銀膏及其於半導體裝置之製造中的應用 | |
| US9245663B2 (en) | Thick film silver paste and its use in the manufacture of semiconductor devices |