TW201101338A - Metal pastes and use thereof in the production of positive electrodes on p-type silicon surfaces - Google Patents

Metal pastes and use thereof in the production of positive electrodes on p-type silicon surfaces Download PDF

Info

Publication number
TW201101338A
TW201101338A TW099112892A TW99112892A TW201101338A TW 201101338 A TW201101338 A TW 201101338A TW 099112892 A TW099112892 A TW 099112892A TW 99112892 A TW99112892 A TW 99112892A TW 201101338 A TW201101338 A TW 201101338A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
type
metal paste
alloy
electrode
metal
Prior art date
Application number
TW099112892A
Other languages
English (en)
Inventor
Alistair Graeme Prince
Richard John Sheffield Young
Giovanna Laudisio
Gary Coultart
Original Assignee
Du Pont
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Du Pont filed Critical Du Pont
Publication of TW201101338A publication Critical patent/TW201101338A/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B23K35/025—Pastes, creams, slurries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3006—Ag as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302—Cu as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033—Ni as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/11—Making amorphous 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
    • H01B1/20—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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

201101338 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係針對金屬膏及其在P型（P型摻雜）矽表面上製造 正電極之使用，尤其是其在具有η型（η型摻雜）矽基底的矽 太陽能電池之ρ型射極上製造正電極之使用。 【先前技術】 眾所周知’落在半導體主體的一 ρ_η接面上並具有適當 波長的輻射係作為一外部能量源，以便在該主體中產生電 子一電洞對。存在於一 ρ_η接面的電位差導致電洞和電子 以相反方向橫跨該接面移動，藉此引發能夠輸送電力至一 外邛電路的電流流動。大部分的太陽能電池具有已經被金 屬化的矽晶圓之形式，亦即，設有導電的金屬接點（金屬 電極）。 大部分目前用於產生電力的太陽能電池為石夕太陽能電
池。尤其，電極是藉由使用諸如從金屬膏網版印刷的方法 而製成。 一各知的太陽能電池結構係由具有#η ”表面（前_ 射極)的-ρ型矽基底、沈積在該電池前侧(受照侧、受照 面）上的-負電極及位於該背側上的—正電極所組成。 或Ί有η”基底的_反向太陽能電池結構亦為人 所知二類電池具有一前?型矽表面(前ρ型射極)，連同位 於該前側上的一正雪格4rr田i ⑽^ 電極和用於接觸該電池背側的一負電 極。 、包 其他近代的太陽能電 池設計概念亦包括η型矽基底 其 147920.doc 201101338 中異質接面P型射極是局部地形成在該太陽能電池的背面 上。此處，正電極及負電極是位於該太陽能電池的背側 上0 由於在η型摻雜矽令的電子再組合速度已降低所以相 較於具有ρ型矽基底的太陽能電池，具有矽基底的太陽 能電池（η型矽太陽能電池）理論上可產生上達1%的絕對效 率增益。 η型矽太陽能電池的製造典型地始於以石夕晶圓的形式 形成11型矽基材。為此目的，一11型摻雜基底典型地經由 使含有諸如POCI3的前驅物之一磷熱擴散到該矽晶圓中而 形成。在該η型矽晶圓上，一或多個ρ型射極典型地經由含 有諸如ΒΒι·3的前驅物之硼熱擴散而形成。所產生的ρ型射 極要不是形成在整個該η型矽晶圓的前側表面上方，就是 成為該背面上的局部異質接面β ρ_η接面形成在η型換質 度等於ρ型摻質濃度之處。 、/ -層Ti〇x、Si〇x、Ti〇x/SiC)x或特別地，啊或邱4业型 地藉由諸如《CVD(化學氣相沈積m而形成在該 晶圓上達介於80*^0 的厚度。這樣的一層是作為j ARC(抗反射塗層）層及/或作為一鈍化層。 具有η财基底的-太陽能電池結構具有—或多個正電 極（-位於該前側’或-或多個正電極位於該背側幻及位 於該背侧上的-負電極。該—或多個正電極是藉由網版印 刷、乾燥以及燒製-導電金屬膏而實 1 —銀背電 極疋形成在部分的該背側上方，以作兔 作為用於互連太陽能電 147920.doc 201101338 池的-電極。為此目的，在該基材背側上網版印刷（或一 些其他的塗敷方法）-背側銀膏，且接著加以乾燥。該背 側銀膏經過燒製而成為一銀背電極。燒製典型在一帶爐中 實=一 1至5分鐘的週期，連同該晶圓達到位於7〇〇至9⑼。c 之範圍内的峰值溫度。該正電極和負電極可循序燒 同燒製。 < ^ 在具有11型_基底的—反向太陽能電池結構之特定實例 Ο Ο 中，該太陽能電池在前側上(在前_射極上)具有一正電 極，而在背側上具有—鱼雷托。 、電極該正電極典型為一柵極形 j ’其是藉由在該電池前側上網版印刷、乾燥以及燒製一 則側導電金屬膏(形成前電極之導電金屬膏)來實施。該前 侧拇極電極典型地以所謂的Η圖案網版印刷，該H圖案包 括⑴薄平行指狀線（集極線）與（ii)兩個匯流排棒，盆以直角 與該指狀線相交。此外，一銀背電極是形成在部分的該背 側上方，以作為用於互連太陽能電池的一電極。為此目 在該基材背側上網版印刷（或—些其他的塗敷方法卜 背側銀膏’且接著加以乾燥。通常，該背側銀膏是網版印 刷在該η型石夕晶圓的背側上’以作為一諸如H圖案柵極的柵 °或作為兩個平行的匯流排棒，或作為準備用於焊接互 連線（預焊銅條）的矩形（耳片）。該背側銀膏經過燒製，以 成為-銀背電極。燒製典型在一帶爐中實行⑴分鐘的週 期’連同該晶圓達到位於·至刚。c之範圍内的峰值溫 度。該前側栅極電極與該背電極可循序燒製或共同燒製。 /、有η型矽基底的太陽能電池類型之挑戰在於金屬化以 147920.doc 201101338 形成與該P型射極產生良好歐姆接觸的能力。用於製造具 有P型矽基底的習知太陽能電池之負前側電極之習知銀 膏，並無法用於製造!!型碎太陽能電池的p型射極上之正電 極；這類正電極和p型射極表面之間的能障(換言之，歐姆 接觸電阻）太高。 已發現添加石夕和肖定13族元素（第3型元素）的合金至本 身已知的厚膜導電膏不僅容許製造出具有與p財表面產 生良好歐姆接觸的正電極，而且其亦具有良好的可焊性， 尤其是良好的坪錫黏著。P型梦表面的實例包括型石夕半 導體的表面’尤其是諸如n型矽太陽能電池的一或多個p型 射極。 【發明内容】
本發明是係關於金屬膏，1白A 哥T具包含.（a)至少一導電金屬粉 末’其選自由銀、銅和錄所播. J不罈所構成的群組；至少一p型矽 合金粉末；以及（C) 一有機據亦丨 畀機媒劑，其中該p型矽合金選自由 含有石夕和棚的合金、含右石々夺 有夕ί銘的合金、及含有石夕、蝴和 IS的合金所構成的群組^ 上在說明書及巾請專利範圍中，使用「p型梦合金」一 5矽合金’亦即’在這類矽合金中的硼及/ 或結具有足夠高的比例，以磁 U Μ ;保该矽合金具有一 p型特 徵0 本發明的金屬膏為厚膜導+ q纤联导包組成物，其可藉由印刷，尤
其是網版印刷而塗敷。兮笙人s t k A ^该荨金屬膏包含至少一導電金屬粉 末，該導電金屬粉末選自由 由銀、銅和鎳所構成的群組。較 147920.doc 201101338 佳的是選擇銀粉末。導電金屬或銀 部分以一界面活性劑塗佈。該界面活性劑可選自下列，二 不受限於此：硬脂酸、軟醋酸、月桂酸、油酸、癸-旦㈣亞麻油酸與其鹽類(舉例來說，錢、納或鉀 該導電金屬粉末（或特別是銀粉末）的平均粒度位於 ❹
〇.5至1〇_的範圍内。舉例來說，該導電金屬粉末（或特別 疋銀扮末）在本發明之金屬膏中的總含量為5〇至92重量 分比，或者在-實施财，其為65至9()重量百分比。 在說明書與申請專利㈣巾，使用「平均粒度」—詞。 其意指平均粒子直徑(d50)是以雷射散射來決定。在本說明 書與申請專利範圍t針對平均粒度所作的所有陳述皆是關 於存在金屬膏中之相關材料的平均粒度。 可以-或多個其他微粒金屬取代__小部分選自由銀、銅 和錄所構叙独的導電金屬。舉例純，㈣導電金屬 膏所含有的微粒金屬總量為基礎，這類其他微粒金屬的比 例=〇至10重量百分比。對該導電金屬膏而言，特別有利 地含有作為微粒金屬的微粒銥、微粒鉑及/或微粒鈀，以 取代一小部分的該導電金屬。舉例來說，以該導電金屬膏 所含有的微粒金屬總量為基礎，微粒銥、鉑及/或鈀可以 0.5至5重量百分比的總比例内含在該導電金屬膏中。 本發明的金屬膏包含至少一 p型矽合金粉末，其中該p型 夕&金選自由含有石夕和爛的合金、含有石夕和铭的合金及含 有石夕、硼和鋁的合金所構成的群組。 舉例來說’該至少一 p型矽合金粉末的平均粒度是位於 147920.doc 201101338 末在二的範圍内。舉例來說，該至少-p型”金粉 末在本發明之金屬膏中的绳 金叔 或者在-實施例中，盆為：.至10重量百分比’ 重量百分比。其為1至5重量百分比’尤其細 該p型矽合金選自由 合金及… 的合金、含切和銘的 、 硼和鋁的合金所構成的群組。該等含有矽 ::的二元合金、彻的二元合金一二Π 合金、矽與硼和其他除了鋁以 一 銘和其他除了爛以外之化學元…:疋素的&金， 卜之化子70素的合金、以及矽與鋁、硼 和其他除：㈣，以外之化學元素的合金。較佳的是使用 石夕與棚之二％合金、々與紹之二元合金及/切與紹和蝴 之二兀合金的粉末，以作為P型梦合金粉末。該二元合 金’尤其是矽與銘的二元合金’在作為㈣石夕合 尤為首選。 舉例來說，該P型石夕合金中的石夕含量位於5至2〇重量百分 比的範圍内。在尤為首選之料銘之二元合金的實例中， 石夕含量位於諸如10至15重量百分比的範圍内。共熔的紹/ 矽合金（AlSil2)為最佳首選。 本發明的金屬膏可不含玻璃炫塊。然而，其通常含有例 如0.5至10重量百分比的玻璃熔塊，較佳的是含有2至5重 篁百分比的玻璃熔塊，以作為無機黏合劑。該玻璃熔塊的 平均粒度位於諸如〇·5至4μιη的範圍内。 該玻璃熔塊的製備已為人所熟知，舉例來說，其在於將 玻璃組分以組分的氧化物形式熔化在一起’並將這類熔化 147920.doc 201101338 的組成物洗注至水中，以形成該玻璃熔塊。誠如在本項技 術中所熟知般，可實施加熱以達一峰值溫度並持續一時 間，致使該熔體完全變成液體且均質。 該玻璃可在一球磨機中與水或惰性低黏度、低沸點有機 液體一起碾磨，以縮小該玻璃熔塊的粒度，並獲得具有本 質上均勻尺寸的玻璃熔塊。接著，其可在水或該有機液體 Ο Ο 中沉降以分離細料，並可移除含有該細料的上清流體。亦 可使用其他的類析法。 本發明的金屬膏含有一有機媒劑。多種惰性黏性材料可 用作為有機媒劑。該有機媒劑可為微粒組分（導電金屬粉 末、ρ型矽合金粉末、選用的玻璃熔塊及諸如微粒無機氧 化物之其他選用的微粒無機成分）可在其中以一適當穩定 度分散者。該有機媒劑的性質，尤其是流變性質，可致使 其：供良好的塗敷特性給該金屬膏，《包括：不溶固體的 C疋刀散針對塗敷（尤其針對網版印刷）之適當的黏度和 觸變性、欲印刷之該㈣石夕表面與該膏固體的可濕 好的乾燥速率及良好的燒製性質。用在本發明的金屬客中 :該有機媒劑可為一非水的惰性液體。該有機媒劑可二 有機溶劑或一有機溶劑的混 媒劑可為-¾多種例中，該有機 :::用任何不同的有機媒劑，該媒劑可含有或=含 作違有機媒劑之組分的該聚合物 其他可單獨或結合使用之聚合物的實例包維素。 I祜.乙基羥乙基 147920.doc 201101338 ，、食素木松香、紛駿樹脂和低級醇的聚（曱基）丙烯酸 6曰適田之有機溶劑的實例包括：醋醇與結稀（例如，^ 或β-松脂醇或其與其他溶劑（例如，煤油、鄰苯二曱酸二丁 醋、二乙二醇丁其醎、 一、 土醚一乙二醇丁基醚醋酸酯、己二醇和 :弗』醇)的混合物。此外，用於在該金屬膏塗敷後促進 制速硬化的揮發性有機溶劑可包括在該有機媒劑中。可配 裝這些和其他溶劑的不同組合，以獲得所需的黏度 性需求。 本發月的▲屬膏中之有機媒劑與無機成分（導電金属粉 :上ρ型石夕合金粉末、選用的現有玻璃熔塊及選用的現 有/、他無機添加劑）的士 )的比取決於塗敷金屬膏的方法與所用 之有機媒劑的種類’且可 膏將含有58至95重量百分比的本發明的金屬 比的有機媒劑。 比的無機成分及5至42重量百分 導金屬膏為黏性組成物，其可藉由將-或多個該 有破域H —或多個該㈣石夕合金粉末及該選用的現 :玻璃炫塊與該有機媒劑機械混合而製備。在一實施例 中，可使用粉末混合的製造 的分散控撤·介〜其為一等效於傳統輕磨 放技術’亦可使用輥磨或其他混合技術。 =1的金屬膏可照這樣使用，或可藉由諸如添加 他組分之重量百分比可因=少因此’該金屬膏的所有其 =明的金屬：可用在”導體之_面上之製造 具有一或多個Ρ型射極_型石夕太陽能電池代表具 147920.doc •10· 201101338 有p型矽表面之矽半導體的實例。因此，本發明的金屬膏 尤可用在η型矽太陽能電池之p型射極上製造正電極，或可 個別用於製造這類矽太陽能電池。因此，本發明亦關於這 類製造程序、關於正電極、及關於藉由該製造程序製成的 n型矽太陽能電池。 〇 〇 '•亥用於製造至少—電極的方法方法可藉由了列步驟來 執行⑴提供一矽半導體，其具有至少一P型矽表面區 域，⑻在該至少一 p型石夕表面區域上印刷，纟冑是網版印 刷.，亚乾燥本發明的一金屬膏以形成至少一電S ·以及 ㈣燒製該印刷與乾燥過的金屬膏。該方法能致使獲得沈 積在该石夕半導體的該至少一P型石夕表面區域上之至少一正 =極:二至少一p型石夕表面區域」一詞意指該石夕半導體的表 半=70 表面’·更確切地’甚至在諸如該石夕 之-特定表面内，該石夕半導體的表面可包括除了 圓的?Γ之外的表面區域，舉例來說，在,導體晶 之外面或背面内，可有ρ型石夕的表面區域和除了Ρ型石夕 卜的表面區域。在步驟（ii)中， 至少-電極；如此音指，… 亥金屬膏，以形成 、有超過一ρ型矽表面區域之 千導體的實例中，該金屬膏可 過Ρ型矽表面區域的表面上 、/固或每-超 型矽表面區域的矽半導體 此’该具有至少-Ρ ,^ ,或多個正電極。 m的-特定實施财，該 p型射極的n型矽晶圓有至小_ 體為八有至 式之·夕太陽能電池)。該至晶圓形 主·^ — Ρ型射極代表一矽半導 147920.doc 201101338 體的至夕P型矽表面區域。在此，用於在一 η型矽太陽能 電池的或多個ρ型射極上製造一或多個正電極的方法包 含以下步驟：(i)提供一㈣矽晶圓，其具有至少一ρ型射 極’且選擇性地具有一 ARC及/或鈍化層；⑼在該至少一 ρ 尘射極上（典型在每一該？型射極上）印刷，尤其是網版印 刷，並乾燥本發明的一金屬膏以形成至少一電極；以及 (⑴)燒1 A印刷與乾燥過的金屬膏。$方法致使能獲得沈 積在該η型矽晶圓的該至少一 p型射極上的至少一正電極， 亦P因此，具有至少一 P型射極的該η型矽太陽能晶圓設 有一或多個正電極。 在根據該特定實施例之該方法的步驟⑴中，提供具有一 或夕個ρ型射極的一 矽晶圓。該矽晶圓可具有一 及/ 2鈍化層。熟悉此項技術者已熟知這财晶圓；為求簡 ’冰’凊參考「先前技術」一節。該矽晶圓可已設有負的背 侧金屬化，亦即，如上文在「先前技術」—節中所述般設 有一背側銀膏。塗敷該背侧銀膏可在該—或多個正電極完 成之前或之後實行。該背側銀f可個別燒製或與本發明的 金屬膏共同燒製。 在根據該特定實施例之該方法的步驟（ii)中，將本發明 之一金屬膏印刷（尤其是網版印刷）在該n型矽晶圓之該一或 多個Ρ型射極上。在印刷之後，該金屬f進行諸如、至⑽ 分鐘之週期的乾燥，而使該矽晶圓達到位於1〇〇至3〇(rc之 範，内的峰值溫度。可使用諸如帶式、旋轉式或固定式乾 燥器，尤其是IR(紅外線）帶式乾燥器來實行乾燥。 147920.doc -12- 201101338 二執仃根據該特定實施例之該方法之步驟㈣的燒製達 〃至5分鐘的㈣’較#圓制位於7GG至之 β八=的♦值μ度。可使用諸如單—或分段式帶爐，尤其 =段式紅外線帶爐來實行燒製。可在一惰性氣體大氣中 =子在氧氣(舉例來說，存在空氣)的環境中實施燒製。在 ^期間’可移除（亦即，燃燒及/或碳化，尤其是燃燒）包 非揮發性有機材料的有機物質及不會在乾燥期間蒸發的 Ο有機部分。假使該石夕晶圓具有一ARC及/或鈍化層，本發 明的金屬膏在燒製期間燒穿該層，並與該p型石夕射極（亦 即，該p型矽表面）電接觸。 【實施方式】 實例 此處引述的實例是關於燒製至具有n型石夕基底和p型射極 的太陽能電池上之金屬膏。下文欽述一太陽能電池如何利 肖本&明的-組成物形成，以及其如何針對技術性質進行 ❹ 測試。 (1)太陽能電池的製造 一太陽能電池是以下列步驟製造： (I) 以厚膜導電組成物網版印刷單晶矽晶圓的前部和後 部。該晶圓規格如下：125 mmxl25 mm、n型大塊 矽、180 μιη厚、ρ型60歐姆/平方ΒΒΓ3擴散之前側射 極、POCh擴散之背面場、酸紋理化以及以一 81>^鈍 化的剛部和後部：Si〇2介電質堆疊。 (II) 使用PV145(商業上可從杜邦公司（E] Du p〇nt曲 147920.doc • 13· 201101338
Nemours and Company)購得的銀膏）。將—15 μηι 厚的 銀電極網版印刷至該電池之磷摻雜背面。袴電池之硼 摻雜的前側（射極）表面接著以網版印刷方式而形成具 有實例銀貧Α至Ε(見下文表1)之一的μιη厚沈積。用 於金屬化该電池之前部和背部兩者的Η型印刷圖案為 具有1〇〇 μηι寬的指狀線、2.25 mm間距的格栅，其耦 〇至對以直角與该指狀線相交的2 mm寬的匯流排 棒。該膏在印刷之間使用紅外線帶式乾燥器w2〇(rc 的峰值溫度進行乾燥。 (iii)該經過印刷與乾燥的晶圓接著在一 Centr〇therm紅外線 加熱爐中以3000 mm/分鐘的帶速度與定義如區域 1-450 C、區域2=520°C、區域3=57〇t 和最終域=925^ 燒製後，該金屬化晶圓變 實例銀膏含有80重量百分比的銀 度。總燒製時間為1分鐘 為功能性的光電裝置。
的區域溫度燒製，而使該晶圓達到825。〇的峰值溫 度。總燒製時間為1分鐘。德制你.& λ α (2)測試程序 接觸電阻
1接觸電阻是使用來 阻掃描）儀器進行量 147920.doc -14· 201101338 測。該實例晶圓相應地安裝在該測試器中，並將適當的晶 圓尺寸輪入至Corescan軟體中。接觸電阻的資料在表1中 彙報。 焊錫黏著測試 針對銲錫黏著測試，將該條和該前側匯流排棒兩者以液 體助焊劑弄濕’並使用沿該晶圓全長以固定速率移動的一 手動焊鐵進行焊接。該焊鐵尖端被調整至325。〇。在焊接 之前’該助焊劑並未預先乾燥或預先加熱。 用在此測試中的助焊劑與焊條分別是Kester⑧952s與 62Sn-36Pb_2Ag(由62重量百分比的錫、㈣量百分比的鉛 和2重量百分比的銀所構成的金屬合金）。 焊錫黏著是使用一 Mecmesin黏著測試器藉由在沿該匯流 排棒的多個點以100 inm/s的速度與9〇。的拉動角度上拉該 焊條來量測。從該匯流排棒剝去該條之力的量測是以克為 單位。 表1 〇 實例 鋁粉末的重量 AlSin粉末的重量 接觸電阻 焊錫黏著 百分比 百分比 A 0.0 0.0 349 \yL) B 2.0 0.0 _ 41 〇JO 1 on C 3.0 0.0 32 iy\j 1 fic D 0.0 2.0 30 100 E 0.0 3.0 249 (3)討論 比較實例A(以未換雜的銀膏製成）呈現非常高的接觸電 147920.doc 15· 201101338 阻。 相對於比較實例A，比較實例B和C(以摻雜鋁的銀膏製 成）呈現明顯改善的接觸電阻；不過’該焊條對該匯流排 棒的黏著則顯著減低。 相對於實例A，實例D和E(根據本發明）呈現明顯改呈 接觸電阻，B阳Μ ° ^錫勒著與可焊性滿足當今產業的需求。 147920.doc

Claims (1)

  1. 201101338 七、申請專利範圍： 1· -種金屬膏，包含：⑷至少一導電金屬粉末，其選自由 銀、銅㈣所構成的群組；（b)至少合 以及⑷一有機媒劑，其中該P型石夕合金選自由含有石夕和 侧的合金、含有石夕和㈣合金及含㈣、硼和紹的合金 所構成的群組。 ’ 2. 〇 , 如申請專利範圍第i項所述之金屬[其中該至少一導 電金屬粉末的總含量為50至92重量百分比。 如申請專利範圍第！或2項所述之金屬膏，其中該至少— 導電金屬粉末為銀粉末。 4. 如申請專利範圍第1或第2項所述之金屬膏，其中該至少 一 P型矽合金粉末的總含量為〇 5至丨〇重量百分比。 5. 如申請專利範圍第丨或第2項所述之金屬膏，其中該p型 石夕合金是選自由矽與硼之二元合金、矽與鋁之二元合 金、及矽與鋁和硼之三元合金所構成的群組。 Ο 6·如申請專利範圍第5項所述之金屬膏，其中該p型矽合金 為共熔的鋁/矽合金（AlSil2)。 7.如申請專利範圍第1或第2項所述之金屬膏，其含有58至 95重量百分比的無機成分及5至42重量百分比的有機媒 劑0 8.如申請專利範圍第1或第2項所述之金屬膏，其含有〇 5至 10重量百分比的玻璃熔塊。 9· 一種用於製造至少一電極的方法，其包含以下步驟： (i)提供一矽半導體，其具有至少一 p型石夕表面區域； 147920.doc 201101338 ⑴）在該至少一功主π pi吵表面區域上印刷並乾燥如申 利範圍第1至8項Φ紅 s 寻 芏8項中任一項所述之金屬膏，以形成至 少一電極；以及 (π〇燒製該印刷與乾燥過的金屬膏。 10.如申請專利範圍第9項所述之方苴 印刷為網版印刷。 00 請專利範圍第9項所述之方法，其 型石夕表面區域W何㈣具有 / 矽晶圓。 Pi射極的一！!型 甲請專利範圍第11項所^ 气刷為網版印刷。ί方法，Μ步驟⑼中的該 13. -種根據申請專利範圍第9至 而製造的電極。 方法 i4cr至少一 _，區域的料導體，其中該發 體没有根據申_範圍第9或10項所述之 焱造的至少一電極。 15.—種!!型矽太陽能電池，包 剂放A 丹有至少—P型射極的一η 盃矽日日圓的，其中該具有至少一 ..^ Ρ ^射極的η型矽晶圓兮凡 有根據申請專利範圍第11或12項 °又 少-電極。 項所迷之方法而製造的至 147920.doc 201101338 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 147920.doc -2-
TW099112892A 2009-04-23 2010-04-23 Metal pastes and use thereof in the production of positive electrodes on p-type silicon surfaces TW201101338A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17185909P 2009-04-23 2009-04-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201101338A true TW201101338A (en) 2011-01-01

Family

ID=42360576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099112892A TW201101338A (en) 2009-04-23 2010-04-23 Metal pastes and use thereof in the production of positive electrodes on p-type silicon surfaces

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20100269893A1 (zh)
TW (1) TW201101338A (zh)
WO (1) WO2010124161A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103415892A (zh) * 2011-03-15 2013-11-27 E.I.内穆尔杜邦公司 用于金属穿孔卷绕硅太阳能电池的导电金属浆料
CN112063345A (zh) * 2020-08-18 2020-12-11 湖南创瑾科技有限公司 一种纳米导电导热胶及其应用

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120312368A1 (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
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
JP6068474B2 (ja) * 2011-09-09 2017-01-25 ヘレウス プレシャス メタルズ ノース アメリカ コンショホーケン エルエルシー 銀製の太陽電池接点
KR102100291B1 (ko) * 2011-11-11 2020-04-13 삼성전자주식회사 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
DE102011056087B4 (de) 2011-12-06 2018-08-30 Solarworld Industries Gmbh Solarzellen-Wafer und Verfahren zum Metallisieren einer Solarzelle
KR101985929B1 (ko) * 2011-12-09 2019-06-05 삼성전자주식회사 도전성 페이스트, 상기 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 전극을 포함하는 전자 소자 및 태양 전지
DE102012202071A1 (de) * 2012-02-13 2013-08-14 Robert Bosch Gmbh Leitpaste und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung
US9153712B2 (en) 2012-09-27 2015-10-06 Sunpower Corporation Conductive contact for solar cell
US20140158192A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Michael Cudzinovic Seed layer for solar cell conductive contact
EP2749545B1 (en) 2012-12-28 2018-10-03 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Binary glass frits used in N-Type solar cell production
CN104885576B (zh) * 2012-12-31 2017-12-05 阿莫绿色技术有限公司 柔性印刷电路基板及其制造方法
EP2787510B1 (en) * 2013-04-02 2018-05-30 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Particles comprising Al, Si and Mg in electro-conductive pastes and solar cell preparation
US9620267B2 (en) * 2013-04-18 2017-04-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Resistor and manufacturing method for same
TW201511296A (zh) 2013-06-20 2015-03-16 Plant PV 用於矽太陽能電池之核-殼型鎳粒子金屬化層
US9331216B2 (en) 2013-09-23 2016-05-03 PLANT PV, Inc. Core-shell nickel alloy composite particle metallization layers for silicon solar cells
CN104157323A (zh) * 2014-07-30 2014-11-19 安徽状元郎电子科技有限公司 一种硅微粉耐腐蚀导电浆料及其制作方法
WO2017035103A1 (en) 2015-08-25 2017-03-02 Plant Pv, Inc Core-shell, oxidation-resistant particles for low temperature conductive applications
WO2017035102A1 (en) 2015-08-26 2017-03-02 Plant Pv, Inc Silver-bismuth non-contact metallization pastes for silicon solar cells
US10000645B2 (en) 2015-11-24 2018-06-19 PLANT PV, Inc. Methods of forming solar cells with fired multilayer film stacks
WO2020170131A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 King Abdullah University Of Science And Technology Solar cell with mxene electrode

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293451A (en) * 1978-06-08 1981-10-06 Bernd Ross Screenable contact structure and method for semiconductor devices
US7462304B2 (en) * 2005-04-14 2008-12-09 E.I. Du Pont De Nemours And Company Conductive compositions used in the manufacture of semiconductor device
JP2009087957A (ja) * 2005-12-28 2009-04-23 Naoetsu Electronics Co Ltd 太陽電池
KR20070099840A (ko) * 2006-04-05 2007-10-10 삼성에스디아이 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
US7731868B2 (en) * 2007-04-12 2010-06-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductive composition and process for use in the manufacture of semiconductor device
US8309844B2 (en) * 2007-08-29 2012-11-13 Ferro Corporation Thick film pastes for fire through applications in solar cells
US7704866B2 (en) * 2008-03-18 2010-04-27 Innovalight, Inc. Methods for forming composite nanoparticle-metal metallization contacts on a substrate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103415892A (zh) * 2011-03-15 2013-11-27 E.I.内穆尔杜邦公司 用于金属穿孔卷绕硅太阳能电池的导电金属浆料
CN112063345A (zh) * 2020-08-18 2020-12-11 湖南创瑾科技有限公司 一种纳米导电导热胶及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
US20100269893A1 (en) 2010-10-28
WO2010124161A1 (en) 2010-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201101338A (en) Metal pastes and use thereof in the production of positive electrodes on p-type silicon surfaces
TWI338308B (en) Method of manufacture of semiconductor device and conductive compositions used therein
TWI342568B (en) Method of manufacture of semiconductor device and conductive compositions used therein
JP6110311B2 (ja) 導電性ペースト組成物ならびにそれらから形成される太陽電池電極および接点
TWI504011B (zh) 在矽晶圓前側上形成柵極電極之方法
TWI638367B (zh) 含有氧化銻之厚膜組成物及其於製造半導體裝置的用途
TW201133917A (en) Process for the production of a MWT silicon solar cell
JP2012522357A (ja) 金属ペーストおよびシリコン太陽電池の製造におけるそれらの使用
TW201131801A (en) Process for the production of a mwt silicon solar cell
TW201131799A (en) Process for the formation of a silver back electrode of a passivated emitter and rear contact silicon solar cell
TWI585781B (zh) 厚膜導電組合物及其用途
JP2011519111A (ja) 伝導性組成物、および半導体デバイスの製造における使用方法
JP2010524257A (ja) 厚膜伝導性組成物、および半導体デバイスの製造における使用方法
TW201007967A (en) A process of forming a silicon solar cell
US20110240124A1 (en) Metal pastes and use thereof in the production of silicon solar cells
TW201312594A (zh) 鋁膏及其於鈍化射極及背接觸式矽太陽能電池之製造的使用
EP2433306A1 (en) Process of forming a grid electrode on the front-side of a silicon wafer
JP2012522355A (ja) 金属ペーストおよびシリコン太陽電池の製造におけるそれらの使用
TWI504001B (zh) 在矽晶圓前側上形成柵極電極的方法
WO2012119157A1 (en) Process for the formation of a silver back electrode of a passivated emitter and rear contact silicon solar cell
JP2011524068A (ja) 光電池の導体に使用されるサブミクロン粒子を含む組成物
JP2013504177A (ja) 光電池のための導体
CN108307664B (zh) 背接触式太阳能电池及其制造方法
JP2011525700A (ja) 光電池の導体に使用されるサブミクロン粒子を含む組成物の使用方法
JP2011522423A (ja) 光電池の導体：サブミクロン粒子を含む組成物