JP5536916B2 - 半導体デバイス製造における微細線高アスペクト比スクリーン印刷のための導電性ペースト - Google Patents

半導体デバイス製造における微細線高アスペクト比スクリーン印刷のための導電性ペースト Download PDF

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Description

本発明は、半導体デバイス、特にシリコン太陽電池上に微細線高アスペクト比電極を形成するのに有用な厚膜導電性ペースト、および厚膜導電性ペーストから形成された電極を有する半導体デバイスに関する。
ｐ型基材を有する従来の太陽電池構造は、電池の前面または太陽面の上に一般的にある負極、および背面の上に正極を有する。半導体本体のｐｎ接合に入射する適切な波長の射光は、その本体内に電子正孔対を生成するための外部エネルギー源としての働きをする。ｐｎ接合に存在する電位差のため、正孔と電子は接合を横切って反対方向に移動し、それによって、外部回路に電力を送達することができる電流の流れを生じさせる。ほとんどの太陽電池は、メタライゼーションが施された、すなわち、電気伝導性であるメタル電極が設けられたシリコンウェハの形態をとっている。厚膜ペーストまたはインク（以下、単に「ペースト」と呼ぶ）は、通常、基板上にスクリーン印刷され、電極を形成するために焼成される。
シリコンウェハの前面または太陽面は、入射する太陽光の反射損失を防止し、したがって太陽電池の効率を増加させるために、反射防止コーティング（ＡＲＣ）で多くの場合コーティングされる。通常、二次元の電極グリッドパターン「（前面電極」）が、シリコンのｎ型側へ接続され、反対側の面のアルミニウムのコーティング（「（背面電極」）が、シリコンのｐ型側へ接続される。これらの接点が、ｐｎ接合から外部の負荷への電気の出口である。
シリコン太陽電池の前面電極を形成するためにスクリーン印刷されるペーストは、通常、電気伝導性粒子、ガラスフリット、および有機媒体を含む。スクリーン印刷の後に、電気伝導性の線の高密度な固形物を形成するために、ウェハおよびペーストは、通常約６５０〜１０００℃の温度の炉設定値で数秒間空気中で焼成される。有機成分は、この焼成ステップにおいて燃焼除去される。さらにこの焼成ステップ中に、ガラスフリットおよび任意の付加的なフラックスは、反射防止コーティングと反応し、それをエッチングし通り抜け、密接なシリコン−電極の接点を形成するのに役立つ。ガラスフリットおよび任意の付加的なフラックスは、さらに、基板への付着力を提供し、後ではんだ付けされるリード線の、電極への付着力を援助する。基板への良好な付着力およびリード線の電極への高度なはんだ付着力は、ソーラーモジュールの生産性および信頼性に加えて太陽電池の性能にとって重要である。
高アスペクト比を有する微細線電極は、太陽電池の前面の陰影妨害を最小限にし、かつ抵抗を低下させるのに望ましい。ペーストの安定性が付加的な要件である。
太陽電池の電極を形成するための様々なペーストが存在するが、改善された性能を提供するペーストおよびそのようなペーストから形成された電極を有する太陽電池が必要である。
本発明は、
ａ）１つ又は複数の電気伝導性粉末、
ｂ）１つ又は複数のガラスフリット、および
ｃ）有機媒体であって、溶媒およびセルロースエステル樹脂を含み、１つ又は複数の電気伝導性粉末および１つ又は複数のガラスフリットが有機媒体中に分散している有機媒体、
を含む厚膜導電性ペーストを提供する。
一実施形態において、セルロースエステル樹脂は、セルロースアセテートプロピオネート、酢酸酪酸セルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
本発明は、本発明の厚膜導電性ペーストから形成された電極を有し、この厚膜導電性ペーストは有機媒体を除去し電極を形成するために焼成されている半導体デバイス、特に太陽電池をさらに提供する。
半導体デバイスの製作過程を図示する。図１Ａに示す参照符号を下に説明する。 半導体デバイスの製作過程を図示する。図１Ｂに示す参照符号を下に説明する。 半導体デバイスの製作過程を図示する。図１Ｃに示す参照符号を下に説明する。 半導体デバイスの製作過程を図示する。図１Ｄに示す参照符号を下に説明する。 半導体デバイスの製作過程を図示する。図１Ｅに示す参照符号を下に説明する。 半導体デバイスの製作過程を図示する。図１Ｆに示す参照符号を下に説明する。
本発明は、改善された性能を有する半導体デバイスを提供する厚膜ペーストの必要性に対処するものである。
本発明の一実施形態は、厚膜導電性ペーストに関する。１つのそのような実施形態において、厚膜導電性ペーストは、１つ又は複数の電気伝導性粉末、１つ又は複数のガラスフリット、ならびに溶媒およびセルロースエステル樹脂を含む有機媒体で構成される。一実施形態において、セルロースエステル樹脂は、酢酸酪酸セルロース、セルロースアセテートプロピオネート、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
セルロースエステル樹脂含有の本発明のペーストは、ある望ましい特性を有する。このペーストは、太陽電池の製造において微細線の印刷に適している。それは、乾燥および焼成ステップ中での線の広がりの低減を示す。それは、ペースト安定性の改善をさらに示す。
一実施形態において、ペーストの１つ又は複数の電気伝導性粉末は、銀の粉末である。銀の粉末を用いる一実施形態において、ペーストは、球状に形作られた粒子、約５〜６のタップ密度、約０．３〜０．６ｍ２／銀のグラム数の表面積、ならびに約１．０〜１．５μｍのｄ１０、約１．５〜２．３μｍのｄ５０、および約２．５〜３．５μｍのｄ９０の粒径分布を有する銀の粉末で構成される。粒径分布数（ｄ１０、ｄ５０、ｄ９０）は、Ｌｅｅｄｓ ａｎｄ ＮｏｒｔｈｒｕｐからのＭｉｃｒｏｔｒａｃ（商標登録） Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ａｎａｌｙｚｅｒを使用して測定することができる。ｄ１０、ｄ５０、およびｄ９０は、体積によって測定するとき、それぞれ粒径分布の、１０パーセンタイル値、メジアンまたは５０パーセンタイル値、および９０パーセンタイル値を表わす。すなわち、ｄ５０（ｄ１０、ｄ９０）は、分布上で、粒子の５０％（１０％、９０％）がその値以下の体積を有するような、粒径値である。１つのそのような実施形態において、ペーストは、球状に形作られた粒子、約５〜６のタップ密度、約０．３〜０．６のｍ２／銀のグラム数の表面積、ならびに約１．０〜１．５μｍのｄ１０、約１．５〜２．３μｍのｄ５０、および約２．５〜３．５μｍのｄ９０の粒径分布を有する銀の粉末；ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチラート、およびそれらの混合物からなる群から選択される溶媒；ならびに、セルロースアセテートプロピオネート、酢酸酪酸セルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択されるセルロースエステル樹脂で構成される。一実施形態において、ペーストは、有機媒体中に分散されたアミドチキソトロープ剤でさらに構成される。この実施形態において、焼成されたフィンガー電極線は、幅１００μｍ未満であり、焼成されたフィンガー電極線は高アスペクト比を有し、すなわち、高さ対幅の比は０．２以上である。そのような寸法のフィンガー配線では、太陽電池の前面の陰影妨害が減少する結果になる。一実施形態において、組成物は１秒当たり８インチ（１秒当たり２００ｍｍ）以上の高速スクリーン印刷に適合する。
本発明の一実施形態は、構造に関し、これらの構造は厚膜導体ペーストを含む。一態様において、構造は、１つ又は複数の絶縁膜をさらに含む。一態様において、構造は、絶縁膜を含まない。一態様において、構造は、半導体基板を含む。一態様において、厚膜導体ペーストは１つ又は複数の絶縁膜上に堆積される。一態様において、厚膜導体組成物は、半導体基板上に直接堆積される。
厚膜導電性ペーストの成分を以下に述べる。
電気伝導性粉末
電気伝導性粉末は、銀、銅、パラジウム、それらの混合物、ならびに、銀、銅、およびパラジウムの１つ又は複数と、ニッケルおよび／またはアルミニウムとの混合物の粉末から選択される。
一実施形態において、電気伝導性粉末は銀の粉末である。銀の粉末粒子は、球状の形態、フレーク形態、粒状の形態、他の不規則な形態、またはそれらの混合物であってもよい。２つ以上の銀の粉末が使用される場合、異なる粉末の粒子は、同様な形態または異なる形態を有してもよい。銀は、銀金属、銀合金またはそれらの混合物であってもよい。
一実施形態において、電気伝導性粉末は、コーティングされる。銀の粒子は、リンなどの様々な材料でコーティングされてもよい。一実施形態において、銀の粒子は、界面活性剤で少なくとも部分的にでもコーティングされてもよい。界面活性剤は、限定はしないが、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸塩の塩、パルミチン酸塩の塩、およびそれらの混合物から選択されてもよい。ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、カプリン酸、ミリスチン酸、およびリノール酸を含む他の界面活性剤が、利用されてもよい。対イオンは、限定はしないが、水素、アンモニウム、ナトリウム、カリウム、およびそれらの混合物であり得る。
一実施形態において、ペーストは、球状に形作られた粒子、約５〜６のタップ密度、約０．３〜０．６ｍ２／銀のグラム数の表面積、ならびに約１．０〜１．５μｍのｄ１０、約１．５〜２．３μｍのｄ５０、および約２．５〜３．５μｍのｄ９０の粒径分布を有する銀の粉末で構成される。関連する実施形態において、ペーストは、不規則に形作られた粒子、約０．８〜１．２のタップ密度、約４．０〜６．０のｍ２／銀のグラム数の表面積ならびに約１．０〜３．０μｍのｄ１０、約６．０〜１１．０μｍのｄ５０、および約１８．０〜２５．０μｍのｄ９０の粒径分布を有する銀の粉末でさらに構成される。
銀の粉末は、厚膜導電性ペーストの組成物に対して、様々な百分率のいずれかであってもよい。非限定実施形態において、銀の粉末は、厚膜導電性ペーストの約７０〜約９３重量％であり、重量％はペーストの全重量に基づく。別の実施形態において、銀の粉末は、厚膜導電性ペーストの約８０〜約９３重量％であり、重量％はペーストの全重量に基づく。別の実施形態において、銀の粉末は、厚膜導電性ペーストの約８７〜約９２重量％であり、重量％はペーストの全重量に基づく。
ガラスフリット
厚膜ペーストにおいて通常使用される様々なガラスフリットは、本ペーストを形成するのに有用である。一実施形態において、ペーストは、０．５〜５重量％のガラスフリットを含み、重量％はペーストの全重量に基づく。別の実施形態において、ペーストは１〜２重量％のガラスフリットを含み、重量％はペーストの全重量に基づく。
様々なガラスフリットは、当業者に理解される技法を用いて、そこに組込まれる酸化物（または加熱されたとき所望の酸化物へ分解する他の材料）の混合により調製され得る。そのような調製技法は、融解物の形成するために混合物を空気または酸素含有雰囲気中で加熱すること、融解物を急冷すること、ならびに、摩砕すること、粉砕すること、および／または、所望の粒径を有する粉末を提供するために急冷された材料をふるい分けすることを含み得る。そこに組込まれる酸化物の混合物の融解は、８００〜１２００℃のピーク温度まで、通常処理される。融解した混合物は、小板を形成するために急冷を、例えば、ステンレス鋼のプラテンの上で、または相互逆回転するステンレス鋼のローラーの間ですることができる。結果として得られる小板を、粉砕し粉末を形成することができる。通常、粉砕された粉末は、０．１〜３．０ミクロンのｄ５０を有する。本明細書で使用するとき、「粒径」または「ｄ５０」は、「平均粒子径」を意味するものとし、「平均粒子径」は５０％の体積分布になる寸法を意味する。ガラスフリットを作製する当業者は、限定はしないが、水焼入れ、ゾル−ゲル、噴霧熱分解、またはガラスの粉末形態を作製するのに適切な他の技法など、代替の合成技法を用いてもよい。
上記のプロセスの酸化物製品は通常、本質的にアモルファス（非晶質）固形物、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、結果として得られる酸化物は、アモルファス、部分的にアモルファス、部分的に結晶、結晶、またはそれらの組合せであり得る。本明細書で使用するとき、「ガラスフリット」はそのような生成物をすべて含む。
ガラスフリットは、鉛含有または無鉛であってもよい。組成物に有用な代表的な無鉛のガラスフリットの例として、ビスマスケイ酸塩、ビスマスホウケイ酸塩、ビスマス酸化テルル、およびそれらの混合物が挙げられる。
無鉛のガラスフリットの一実施形態において、酸化物成分は、ガラス組成物の全重量に基づいて、５５〜９０重量％のＢｉ２Ｏ３、０．５〜３５重量％のＳｉＯ２、０〜５重量％のＢ２Ｏ３、０〜５重量％のＡｌ２Ｏ３、および０〜１５重量％のＺｎＯの構成範囲にある。別の実施形態において、酸化物成分は、２８〜８５重量％のＢｉ２Ｏ３、０．１〜１８重量％のＳｉＯ２、１〜２５重量％のＢ２Ｏ３、０〜６重量％のＡｌ２Ｏ３、０〜１重量％のＣａＯ、０〜４２重量％のＺｎＯ、０〜４重量％のＮａ２Ｏ、０〜３．５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜３重量％のＡｇ２Ｏ、０〜４．５重量％のＣｅＯ２、０〜３．５重量％のＳｎＯ２、および０〜１５重量％のＢｉＦ３の構成範囲にある。
Ｂｉ−Ｔｅ−Ｏガラスフリットを作製するために使用される開始混合物は、Ｂｉ−Ｔｅ−Ｏの開始混合物の全重量に基づいて、２２〜４２重量％のＢｉ２Ｏ３および５８〜７８重量％のＴｅＯ２を含む。別の実施形態において、Ｂｉ２Ｏ３およびＴｅＯ２に加えて、Ｂｉ−Ｔｅ−Ｏを作製するために使用される開始混合物は、Ｂｉ−Ｔｅ−Ｏの開始混合物の全重量に基づいて、０．１〜７重量％のＬｉ２Ｏ、および０．１〜４重量％のＴｉＯ２を含む。別の実施形態において、開始混合物は、同じくＢｉ−Ｔｅ−Ｏの開始混合物の全重量に基づいて、０．１〜８重量％のＢ２Ｏ３、０．１〜３重量％のＺｎＯ、および０．３〜２重量％のＰ２Ｏ５を含む。
組成物に有用な代表的な鉛含有のガラスフリットの例として、珪酸鉛、硼珪酸鉛、および鉛酸化テルルが挙げられる。
鉛含有のガラスフリットの一実施形態において、酸化物成分は、ガラス組成物の全重量に基づいて、２０〜８３重量％のＰｂＯ、１〜３５重量％のＳｉＯ２、０１．５〜１９重量％のＢ２Ｏ３、０〜３５重量％のＢｉ２Ｏ３、０〜７重量％のＡｌ２Ｏ３、０〜１２重量％のＺｎＯ、０〜４重量％のＣｕＯ、０〜７重量％のＴｉＯ２、０〜５重量％のＣｄＯ、および０〜３０重量％のＰｂＦ２の構成の範囲にある。
通常、Ｐｂ−Ｔｅ−Ｏを作製するために使用されるＰｂＯおよびＴｅＯ２の粉末の混合物は、混ぜ合わせた粉末に基づいて、５〜９５ｍｏｌ％の酸化鉛のおよび５〜９５ｍｏｌ％の酸化テルルを含む。一実施形態において、ＰｂＯおよびＴｅＯ２の粉末の混合物は、混ぜ合わせた粉末に基づいて、２５〜８５ｍｏｌ％の酸化鉛および１５〜７５ｍｏｌ％の酸化テルルを含む。別の実施形態において、ＰｂＯおよびＴｅＯ２の粉末の混合物は、混ぜ合わせた粉末に基づいて、２５〜６５ｍｏｌ％の酸化鉛および３５〜７５ｍｏｌ％の酸化テルルを含む。
いくつかの実施形態において、ＰｂＯおよびＴｅＯ２の粉末の混合物は、１つ又は複数の他の金属化合物をさらに含む。適切な他の金属化合物は、ＴｉＯ２、ＬｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＰｂＦ２、ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｖ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３、Ｍｎ２Ｏ３、Ａｇ２Ｏ、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢｉＦ３、Ｐ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、およびＣｅＯ２を含む。そのような一実施形態において、ＰｂＯおよびＴｅＯ２に加えて、Ｐｂ−Ｔｅ−Ｏを作製するために使用される開始混合物はＰｂ−Ｔｅ−Ｏの開始混合物の全重量に基づいて、０．１〜５重量％のＬｉ２Ｏおよび０．１〜５重量％のＴｉＯ２を含む。このＰｂ−Ｔｅ−Ｏは、Ｐｂ−Ｔｅ−Ｌｉ−Ｔｉ−Ｏと呼ぶことができる。別の実施形態において、Ｐｂ−Ｔｅ−Ｏはホウ素を含み、すなわち、Ｐｂ−Ｔｅ−ＯはＰｂ−Ｔｅ−Ｂ−Ｏとなる。Ｐｂ−Ｔｅ−Ｂ−Ｏを作製するために使用される開始混合物は、（開始混合物の合計の重量に基づいて）２５〜７５重量％、３０〜６０重量％、または３０〜５０重量％であり得るＰｂＯ；１０〜７０重量％、２５〜６０重量％、または４０〜６０重量％であり得るＴｅＯ２；０．１〜１５重量％、０．２５〜５重量％、または０．４〜２重量％であり得るＢ２Ｏ３を含んでもよい。別の実施形態において、上記のＰｂＯ、ＴｅＯ２、およびＢ２Ｏ３に加えて、Ｐｂ−Ｔｅ−Ｂ−Ｏを作製するために使用される開始混合物は、ＰｂＦ２、ＳｉＯ２、ＢｉＦ３、ＳｎＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、またはＡｇ２Ｏの１つ又は複数を含んでもよい。そのような実施形態において、これらの成分の１つまたは複数は、Ｐｂ−Ｔｅ−Ｂ−Ｏ組成物に対して、０．１〜２０重量％、０．１〜１５重量％または０．１〜１０重量％であってもよい。
有機媒体
本ペーストの有機媒体は、溶媒およびセルロースエステル樹脂で構成される。無機の成分、すなわち、１つ又は複数の電気伝導性粉末および１つ又は複数のガラスフリットは、印刷用に適切なコンシステンシー（粘稠度）およびレオロジー（流動性）を有する粘性のペーストを形成するために、機械的な混合によって有機媒体中に分散される。
一実施形態において、有機媒体は、酢酸酪酸セルロース、セルロースアセテートプロピオネート、およびそれらの混合物からなる群から選択されるセルロースエステル樹脂を含む。一実施形態において、セルロースエステル樹脂は、酢酸酪酸セルロースであり、例えば、Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮから市販のＥａｓｔｍａｎＴＭ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ Ｂｕｔｙｒａｔｅ ＣＡＢ−５５１−０．２、 Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮから市販のＥａｓｔｍａｎＴＭ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ Ｂｕｔｙｒａｔｅ ＣＡＢ−３８２−２０、およびそれらの混合物である。別の実施形態において、セルロースエステル樹脂は、セルロースアセテートプロピオネートであり、例えば、Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮから市販のＥａｓｔｍａｎＴＭ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ Ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ ＣＡＰ−４８２−２０、Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮから市販のＥａｓｔｍａｎＴＭ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ Ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ ＣＡＰ−４８２−０．５、およびそれらの混合物である。別の実施形態において、セルロースエステル樹脂は、酢酸酪酸セルロースおよびセルロースアセテートプロピオネートの混合物である。
非限定の一実施形態において、セルロースエステル樹脂は、厚膜導電性ペーストの０．０２５〜１．５重量％であり、重量％はペーストの全重量に基づく。別の実施形態において、セルロースエステル樹脂は、厚膜導電性ペーストの０．０５〜０．７５重量％であり、重量％はペーストの全重量に基づく。別の実施形態において、セルロースエステル樹脂は、厚膜導電性ペーストの０．１〜０．３重量％であり、重量％はペーストの全重量に基づく。
溶媒は、セルロースエステル樹脂を溶解し、かつスクリーン印刷特性を発揮するものを含む。一実施形態において、厚膜導電性ペーストは、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチラート、およびそれらの混合物からなる群から選択される１つ又は複数の溶媒を含んでいる。ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテートは、Ｂｕｔｙｌ ＣＡＲＢＩＴＯＬＴＭ Ａｃｅｔａｔｅ Ｓｏｌｖｅｎｔ （Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）として市販されている。ジエチレングリコールモノブチルエーテルは、Ｂｕｔｙｌ ＣＡＲＢＩＴＯＬＴＭ （Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）として市販されている。２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチラートは、Ｅａｓｔｍａｎ ＴｅｘａｎｏｌＴＭ Ｅｓｔｅｒ Ａｌｃｏｈｏｌ （Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）として市販されている。ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテート溶媒は、細い焼成された電極線の形成に寄与する場合特に有効と思われる。
一実施形態において、厚膜導電性ペーストは、有機媒体中に分散したチキソトロピーのレオロジー改質剤を含む。一実施形態において、アミドチキソトロープ剤レオロジー改質剤が、有機媒体中に分散される。そのようなアミドチキソトロープ剤レオロジー改質剤の一例は、Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ， Ｉｎｃ．， Ｈｉｇｈｔｓｔｏｗｎ， ＮＪから市販の、Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標） ＭＡＸである。
別の実施形態において、有機媒体は、水素添加ロジンのペンタエリトリトールエステル（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮから市販のＦｏｒａｌｙｎＴＭ １１０ ｅｓｔｅｒ ｏｆ Ｈｙｄｏｇｅｎａｔｅｄ Ｒｏｓｉｎ）、および、界面活性剤（例えば、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ＬＬＣ， Ｃｈｉｃａｇｏ， ＩＬから市販のＤｕｏｍｅｅｎ（登録商標） ＴＤＯ）からなる群から選択される１つ又は複数の付加的な成分を含む。
厚膜導電性ペースト中の有機媒体の無機の成分に対する比は、ペーストを適用する方法、および使用される有機媒体の種類に依存し、かつそれは変化することができる。通常、厚膜導電性ペーストは、良好な濡れを得るために７０〜９５重量％の無機の成分および５〜３０重量％の有機媒体を含み、重量％はペーストの全重量に基づいている。別の実施形態において、厚膜導電性ペーストは、８０〜９５重量％の無機の成分および５〜２０重量％の有機媒体を含み、重量％はペーストの全重量に基づいている。別の実施形態において、厚膜導電性ペーストは、８７〜９３重量％の無機の成分および７〜２１３重量％の有機媒体含み、重量％はペーストの全重量に基づいている。
厚膜導電性ペーストの調製
一実施形態において、厚膜導電性ペーストは、電気伝導性金属、ガラスフリット、および有機媒体を任意の順序で混合することによって調製される。いくつかの実施形態において、無機材料が最初に混合され、次いで、それらは有機媒体に加えられる。別の実施形態において、電気伝導性金属が、これは無機の成分の大部分であるが、徐々に有機媒体に加えられる。粘度は、必要な場合溶媒の追加によって調整することができる。高い剪断力を提供する混合方法が有用である。
電極の形成
厚膜導電性ペーストは、例えば、スクリーン印刷、めっき、押出し、インクジェット印刷、成形印刷または多重印刷によって堆積することができる。
この電極形成プロセスにおいて、厚膜導電性ペーストは、有機媒体を除去し、かつ無機材料を焼結するために、最初に乾燥され、次いで、加熱される。加熱は、空気中または酸素含有の雰囲気中で実行することができる。このステップは、「焼成」と一般に呼ばれる。焼成温度プロファイルは、乾燥されたペースト組成物からの有機バインダー材料、ならびに、存在する他のあらゆる有機材料が燃え尽きることを可能にするように通常設定される。一実施形態において、焼成温度は、７００℃〜９５０℃である。焼成は、ベルト炉中で、高い移送速度、例えば、１００〜５００ｃｍ／分で、結果として０．０３〜５分のホールドアップ時間を有する速度を使用して、処理することができる。多数温度ゾーン、例えば、３〜１１のゾーンを所望の熱のプロファイルを制御するために使用することができる。
一実施形態において、半導体デバイスが、接合を有する半導体基板およびその主表面上に形成された窒化ケイ素絶縁膜を含む物品から製造される。本厚膜導電性ペーストは、絶縁膜上に、所定の形状および厚さで、および所定位置に適用される（例えば、コーティングされるかまたはスクリーン印刷される）。本厚膜導電性ペーストは、絶縁層を貫通する能力を有する。次いで、焼成が実行され、組成物が絶縁膜と反応し、絶縁膜を貫通し、それによってシリコン基板との電気的接触をもたらし、その結果電極が形成される。
電極を形成するこの方法の一例を図１Ａ〜図１Ｆと併せて以下に記述する。
図１Ａは、単結晶または多結晶のｐ型シリコン基板１０を示す。
図１Ｂ中において、逆導電型のｎ型拡散層２０が、リンの源としてオキシ塩化リンを使用するリンの熱拡散によって形成される。特別な変更を何もしない場合は、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、拡散の温度および時間の制御によって、変えることができ、０．３〜０．５ミクロンの厚さ範囲に一般に形成される。ｎ型拡散層は、数十オーム／スクエアから約１２０オーム／スクエアまでのシート抵抗率を有してもよい。
レジストなどで、この拡散層の前面を保護した後、図１Ｃに示すように拡散層２０は、前面でのみ残存するようにエッチングすることによって表面の他の部分から除去される。次いで、レジストは、有機溶媒などを使用して除去される。
次いで、図１Ｄに示すように、反射防止コーティング（ＡＲＣ）の役目もする絶縁層３０が、ｎ型拡散層２０上に形成される。絶縁層は、一般に窒化ケイ素であるが、ＳｉＮｘ：Ｈ膜（すなわち、絶縁膜は、後続の焼成処理工程中でのパシベーション用水素を含む）、酸化チタン膜、酸化ケイ素膜、または酸化シリコン／酸化チタン膜でもあり得る。窒化ケイ素膜の約７００〜９００Åの厚さは、約１．９〜２．０の屈折率に対して適切である。絶縁層３０の堆積は、スパッタリング、化学的気相成長法または他の方法によって遂行できる。
次に、電極が形成される。図１Ｅに示すように、本発明の厚膜導電性ペースト５００が、絶縁膜３０上に、前面電極を作成するためにスクリーン印刷され、次に、乾燥される。さらに、背面の銀または銀／アルミニウムのペースト７０、および、アルミニウムペースト６０が、基板の背面上に、次いで、スクリーン印刷され、引き続いて乾燥される。焼成は、赤外線ベルト炉中で、約７５０℃〜９５０℃の温度領域で、数秒から数十分の間、実行される。
したがって、図１Ｆに示すように、焼成中に、アルミニウムは、背面でアルミニウムペースト６０からシリコン基板１０の中へ拡散し、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、裏面電界（ＢＳＦ）層と一般に呼ばれ、太陽電池のエネルギー変換効率を改善するのに役立つ。
焼成は、乾燥されたアルミニウムペースト６０をアルミニウム背面電極６１に転化させる。背面の銀または銀／アルミニウムのペースト７０は、同時に焼成され、銀または銀／アルミニウムの背面電極７１になる。焼成中に、背面アルミニウムと、背面の銀または銀／アルミニウムとの間の境界は、合金状態を呈し、それによって電気的接続を達成する。背面電極のほとんどの面積は、アルミニウム電極６１によって占められるが、１つにはｐ＋層４０を形成する必要があるためである。アルミニウム電極へのはんだ付けは不可能であるので、銀または銀／アルミニウムの背面電極７１が、銅リボンなどによって太陽電池を相互に連結させるための電極として背面の部分上に形成される。さらに、本発明の前面厚膜導電性ペースト５００は、焼成中に、焼結し、絶縁膜３０を貫通し、それによって、ｎ型層２０と電気的接触を達成する。この種のプロセスは、「ファイアスルー」と一般に呼ばれる。図１Ｆの焼成された電極５０１は、ファイアスルーの結果を明白に示す。
高分子溶液の調製
５００ｍｌの三つ口丸底フラスコに、吊り下げ式撹拌機、窒素パージ、熱電対、および加熱マントルを装備した。表Ｉに記載された量の溶媒の種類を、フラスコに加え、６０℃に加熱した。次いで、表示された量の高分子樹脂を、撹拌しながらフラスコに徐々に加えた。その混合物を、窒素パージの下で、６０℃で２．５時間撹拌させた。その間に、樹脂は溶解し、粘性の溶液のもたらした。ＦｏｒａｌｙｎＴＭ １１０ Ｅｓｔｅｒ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ Ｒｏｓｉｎを用いて調製された高分子溶液を、６時間撹拌させた。
使用した樹脂：
ＥａｓｔｍａｎＴＭ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ Ｂｕｔｙｒａｔｅ ＣＡＢ−５５１−０．２（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）
ＥａｓｔｍａｎＴＭ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ Ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ ＣＡＰ−４８２−２０（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）
ＥａｓｔｍａｎＴＭ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ Ｂｕｔｙｒａｔｅ ＣＡＢ−３８２−２０（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）
ＥａｓｔｍａｎＴＭ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ Ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ ＣＡＰ−４８２−０．５（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）
ＦｏｒａｌｙｎＴＭ １１０ Ｅｓｔｅｒ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ Ｒｏｓｉｎ（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）−水素添加ロジンのペンタエリトリトールエステル
ＥＴＨＯＣＥＬＴＭ Ｓｔｄ２００ Ｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）
ＡｑｕａｌｏｎＴＭ Ｎ２２ ｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ（Ａｓｈｌａｎｄ， Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ， ＫＹ）
ＡｑｕａｌｏｎＴＭ Ｔ２００ ｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ（Ａｓｈｌａｎｄ， Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ， ＫＹ）
使用した溶媒：
Ｂｕｔｙｌ ＣＡＲＢＩＴＯＬＴＭ Ａｃｅｔａｔｅ Ｓｏｌｖｅｎｔ（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）−ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテート
Ｂｕｔｙｌ ＣＡＲＢＩＴＯＬＴＭ（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）−ジエチレングリコールモノブチルエーテル
Ｅａｓｔｍａｎ ＴｅｘａｎｏｌＴＭ Ｅｓｔｅｒ Ａｌｃｏｈｏｌ（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）−２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチラート
Figure 0005536916
ペースト調製
樹脂および溶媒の異なる混合物を含む、本発明の多数のペーストを調製した。使用された様々な成分の相対量を、表ＩＩおよびＩＩＩ中に、実施例１〜６および実施例７〜１２に対してそれぞれ示す。ペーストは、窒化ケイ素に基づく反射防止コーティングを用いるシリコン太陽電池において良好な電気的性質を提供するために、本技術分野において公知の成分を使用した調製も行い、かつ、使用した様々な成分の量を、エチルセルロース樹脂に基づく比較実験Ａ〜Ｄに対して表ＩＶに示した。
上記の溶液に加えてこれらの調製に使用した成分は次のとおりであった：
Ｄｕｏｍｅｅｎ（登録商標） ＴＤＯ（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ＬＬＣ， Ｃｈｉｃａｇｏ， ＩＬ）−界面活性剤
Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標） ＭＡＸ（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ， Ｉｎｃ．， Ｈｉｇｈｔｓｔｏｗｎ， ＮＪ）−アミドレオロジー改質剤
Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標） ＳＴ（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ， Ｉｎｃ．， Ｈｉｇｈｔｓｔｏｗｎ， ＮＪ）−レオロジー改質剤
フリット添加剤−Ｌｉ２ＲｕＯ３
ガラスフリット−４４．５１重量％のＰｂＯ、４７．７４重量％のＴｅＯ２、０．４８重量％のＢ２Ｏ３、６．８３重量％のＢｉ２Ｏ３、および０．４４重量％のＬｉ２Ｏ
銀の粉末１−球状に形作られた粒子、５〜６のタップ密度、０．３〜０．６ｍ２／銀のグラム数の表面積、ならびに、１．０〜１．５μｍのｄ１０、１．５〜２．３μｍのｄ５０、および２．５〜３．５μｍのｄ９０の粒径分布。
銀の粉末２−不規則に形作られた粒子、０．８〜１．２のタップ密度、４．０〜６．０のｍ２／銀のグラム数の表面積、ならびに、１．０〜３．０μｍのｄ１０、６．０〜１１．０μｍのｄ５０、および１８．０から２５．０μｍのｄ９０の粒径分布。
Ｅａｓｔｍａｎ ＴｅｘａｎｏｌＴＭ Ｅｓｔｅｒ Ａｌｃｏｈｏｌ（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）−２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチラート
Ｂｕｔｙｌ ＣＡＲＢＩＴＯＬＴＭ Ａｃｅｔａｔｅ Ｓｏｌｖｅｎｔ（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）−ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテート
Ｂｕｔｙｌ ＣＡＲＢＩＴＯＬＴＭ（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）−ジエチレングリコールモノブチルエーテル
必要に応じ、Ｅａｓｔｍａｎ ＴｅｘａｎｏｌＴＭ Ｅｓｔｅｒ Ａｌｃｏｈｏｌ（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ， ＴＮ）を用いての所望の粘度への調合物−２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチラート
ペーストは、以下の方法で調製した。表ＩＩおよび表ＩＩＩに、実施例１〜６（Ｅｘ１〜Ｅｘ６）および実施例７〜１２（Ｅｘ７〜Ｅｘ１２）のそれぞれに対して、ならびに表ＩＶに、比較実験Ａ〜Ｄ（ＣＥ Ａ〜Ｄ）に対して表示された溶媒、樹脂、および界面活性剤の相対量を、秤量し、次いで、１５分間混合缶中で混合した。表示された量のガラスフリットおよび銀の粉末を加え、さらに１５分間混合した。銀は、本ペーストの固体の大部分であるから、より良好な濡れを確実にするために、それを漸増的に加えた。ペーストをよく混合してから、０〜４００ｐｓｉに累進的に増加させる圧力の下、３本ロールミルに繰り返し通過させた。ロールの間隔は、１ミルに調整した。分散度は、粉砕の細かさ（ｆｉｎｅｎｅｓｓ ｏｆ ｇｒｉｎｄ）（ＦＯＧ）によって測定した。ＦＯＧ値は、２０／１０以下だった。２つ以上の銀の粉末をレシピに使用する場合、より小さなｄ５０を有する銀の粉末を最初に混ぜ込んだ。次いで、より大きなｄ５０を有する銀の粉末を混ぜ込む前に、このサンプルをロールで粉砕した。最終の銀の粉末を追加の後、混合銀システムを有するペーストを、上記の仕様に従って再び粉砕した。ペーストの粘度も表ＩＩ〜表ＩＶ中に示す。
Figure 0005536916
Figure 0005536916
Figure 0005536916
実施例および比較実験のペーストのサンプルを６インチ平方の多結晶シリコンウェハ（Ｇｉｎｔｅｃｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｒｐ．，台湾）の上にスクリーン印刷し、線の広がりを測定した。６５オーム／スクエアのエミッタに適合するように設計された８０ミクロン幅の線の電池パターンを使用した。線の測定実施後、ペーストを、赤外線乾燥工程に通し、サンプルとして生じた線の広がりを測定した。赤外線乾燥を模擬実験するために、１２ゾーンの炉（Ｄｅｓｐａｔｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ）を、以下のゾーン設定でプログラムした：ゾーン１：３３０℃、ゾーン２：４１５℃、ゾーン３：４１５℃、ゾーン４：３８５℃、ゾーン５〜８：２５０℃、ゾーン９〜１２：２６０℃、および２２０インチ／分のベルト速度。次いで、サンプルを、以下のゾーン設定を有する多重ゾーン炉（Ｄｅｓｐａｔｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ）内で焼成した：ゾーン１：５００℃、ゾーン２：５５０℃、ゾーン３：６１０℃、ゾーン４：７００℃、ゾーン５：８００℃、ゾーン９：８８５℃〜９６０℃の範囲。
線の寸法を、Ｏｐｔｅｌｉｃｓ Ｈ１２００ Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（Ｌａｓｅｒｔｅｃ， Ｓａｎ Ｊｏｓｅ， ＣＡ）で測定した。ステップアンドリピートプログラムを使用し、印刷されたフィンガー寸法の３０個の平均測定値を６インチ平方のウェハの領域にわたって得た。全体平均を、３０個の個々の測定値から計算し、その特定のペーストに対して平均の線寸法を得た。印刷されたままのウェハ上の、赤外線乾燥ステップの後の、および焼成ステップの後の線の寸法を得た。
線の広がりのデータを、表Ｖに要約する。
Figure 0005536916
線の広がりデータは、実施例のペースト、すなわちセルロースエステル樹脂を含んでいる本発明のペーストが、比較実験のペースト、すなわちエチルセルロースに基くペーストと比較して、より少ない線の広がりを呈したことを示す。線の広がりが低減されていることは、赤外線乾燥ステップの後、および最終焼成ステップの後で、明白である。狭いフィンガーは、太陽電池ウェハの表面のより少ない陰影妨害につながり、次には、改善された太陽電池性能に結びつくことは、当業者に明らかである。
１０：ｐ型シリコン基板
２０：ｎ型拡散層
３０：ＡＲＣ（例えば窒化ケイ素膜、酸化チタン膜または酸化ケイ素膜）
４０：ｐ＋層（裏面電界、ＢＳＦ）
６０：背面に堆積されたアルミニウムペースト
６１：アルミニウム背面電極（背面アルミニウムペーストの焼成により得られた）
７０：背面上に堆積された銀／アルミニウムペースト
７１：銀／アルミニウム背面電極（背面銀／アルミニウムペーストの焼成により得られた）
５００：前面に堆積された本発明のペースト
５０１：前面電極（前面ペースト５００の焼成により形成された）

Claims (7)

  1. ａ）１つ又は複数の電気伝導性粉末、
    ｂ）１つ又は複数のガラスフリット、および
    ｃ）溶媒およびセルロースエステル樹脂を含む有機媒体
    を含み、
    前記１つ又は複数の電気伝導性粉末および前記１つ又は複数のガラスフリットが、前記有機媒体中に分散していることを特徴とする厚膜導電性ペースト。
  2. 前記１つ又は複数の導電性粉末が、球状に形作られた粒子、５〜６のタップ密度、０．３〜０．６ｍ２／銀のグラム数の表面積、ならびに１．０〜１．５μｍのｄ１０、１．５〜２．３μｍのｄ５０、および２．５〜３．５μｍのｄ９０の粒径分布を有する銀の粉末を含み、前記溶媒が、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチラート、およびそれらの混合物からなる群から選択され、かつ、前記セルロースエステル樹脂が、セルロースアセテートプロピオネート、酢酸酪酸セルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の厚膜導電性ペースト。
  3. 前記溶媒が、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテートであり、かつ前記ガラスフリットが、Ｐｂ−Ｔｅ−Ｏである、請求項１に記載の厚膜導電性ペースト。
  4. 前記有機媒体中に分散したアミドチキソトロープ剤をさらに含む、請求項１に記載の厚膜導電性ペースト。
  5. 厚膜導電性ペーストから形成された電極を有する半導体デバイスであって、前記厚膜導電性ペーストは、
    ａ）１つ又は複数の電気伝導性粉末、
    ｂ）１つ又は複数のガラスフリット、および
    ｃ）溶媒およびセルロースエステル樹脂を含む有機媒体、
    を含み、前記１つ又は複数の電気伝導性粉末および前記１つ又は複数のガラスフリットが、前記有機媒体中に分散されており、
    前記有機媒体を除去して前記電極を形成するために、前記厚膜導電性ペーストが焼成されている
    ことを特徴とする半導体デバイス。
  6. 前記１つ又は複数の導電性粉末が、球状に形作られた粒子、５〜６のタップ密度、０．３〜０．６ｍ２／銀のグラム数の表面積、ならびに１．０〜１．５μｍのｄ１０、１．５〜２．３μｍのｄ５０、および２．５〜３．５μｍのｄ９０の粒径分布を有する銀の粉末を含み、前記溶媒が、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチラート、およびそれらの混合物からなる群から選択され、かつ、前記セルロースエステル樹脂が、セルロースアセテートプロピオネート、酢酸酪酸セルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項５に記載の半導体デバイス。
  7. 太陽電池の形態をとり、前記太陽電池が、前面すなわち太陽面、および背面を有し、前記電極が、前記太陽電池の前記前面の電極である、請求項５に記載の半導体デバイス。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015030199A1 (ja) * 2013-08-30 2015-03-05 京セラ株式会社 太陽電池素子およびその製造方法
EP2851906A1 (en) 2013-09-23 2015-03-25 Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG Electro-conductive paste comprising silver particles with silver oxide and organic additive
EP2853567A1 (en) 2013-09-27 2015-04-01 Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG Solar cells produced from high ohmic wafers and paste comprising Ag metal-oxide additive
JP6447504B2 (ja) * 2013-10-04 2019-01-09 株式会社スリーボンド 導電性ペースト
EP2896602B1 (en) 2014-01-16 2017-08-09 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC Low-silver electroconductive paste
EP2905787A1 (en) 2014-02-07 2015-08-12 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Electro-conductive paste comprising an aliphatic mono-alcohol
EP2913139B1 (en) 2014-02-26 2019-04-03 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC A glass comprising molybdenum and lead in a solar cell paste
EP2913313A1 (en) 2014-02-26 2015-09-02 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC Tungsten-containing glass frit for electroconductive paste composition
EP2913312A1 (en) 2014-02-26 2015-09-02 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC Silver-lead-silicate glass for electroconductive paste composition
EP2913140B1 (en) 2014-02-26 2018-01-03 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC Molybdenum-containing glass frit for electroconductive paste composition
CN104393075B (zh) * 2014-10-24 2017-01-11 无锡中洁能源技术有限公司 改性环氧树脂太阳能电池背板及其制备方法
GB201421658D0 (en) * 2014-12-05 2015-01-21 Johnson Matthey Plc Conductive paste, electrode and solar cell
WO2016126801A1 (en) 2015-02-04 2016-08-11 E I Du Pont De Nemours And Company Conductive paste composition and semiconductor devices made therewith
KR101816236B1 (ko) * 2015-04-28 2018-01-08 삼성에스디아이 주식회사 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
GB201601034D0 (en) 2016-01-20 2016-03-02 Johnson Matthey Plc Conductive paste,electrode and solar cell
WO2017143496A1 (en) * 2016-02-22 2017-08-31 Henkel Ag & Co. Kgaa Electrically conductive composition and applications for said composition
EP3583612A1 (en) * 2017-02-15 2019-12-25 Basf Se Glass frit, conductive paste and use of the conductive paste
CN110451805B (zh) * 2019-09-19 2021-11-26 成都光明光电有限责任公司 封接玻璃
DE102020130988A1 (de) 2020-03-17 2021-09-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer Schichtanordnung aus Elektroblech, danach hergestellte Schichtanordnung, Rotor oder Stator sowie Elektromotor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006193795A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Dowa Mining Co Ltd 球状銀粉およびその製造方法
US8076570B2 (en) * 2006-03-20 2011-12-13 Ferro Corporation Aluminum-boron solar cell contacts
JP2009170577A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Toray Ind Inc 太陽電池の製造方法
US8158504B2 (en) * 2008-05-30 2012-04-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices—organic medium components
CN102027550A (zh) * 2008-05-30 2011-04-20 E.I.内穆尔杜邦公司 导电组合物以及用于半导体装置制造的方法
KR20100069950A (ko) * 2008-12-17 2010-06-25 에스에스씨피 주식회사 태양전지용 전극, 그 제조방법 및 태양전지
JP4691211B2 (ja) * 2009-07-01 2011-06-01 積水化学工業株式会社 導電性ペースト用バインダー樹脂、導電性ペースト及び太陽電池素子
JP5452443B2 (ja) * 2009-10-27 2014-03-26 パナソニック株式会社 導体パターン形成基材
JP5633285B2 (ja) * 2010-01-25 2014-12-03 日立化成株式会社 電極用ペースト組成物及び太陽電池
JP5560821B2 (ja) * 2010-03-26 2014-07-30 東レ株式会社 感光性導電ペーストおよび導電性配線付き基板の製造方法
TWI564351B (zh) * 2010-05-04 2017-01-01 杜邦股份有限公司 含有鉛－碲－硼－氧化物之厚膜膏及其在半導體裝置之製造中的用途
KR102011477B1 (ko) * 2011-03-29 2019-08-16 썬 케미칼 코포레이션 왁스 요변체를 함유하는 고-종횡비 스크린 인쇄성 후막 페이스트 조성물
US20130160830A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 E.I. Du Pont De Nemours And Company Thick-film conductive paste composition

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