TW201130770A - Glass compositions used in conductors for photovoltaic cells - Google Patents

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201130770 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明的實施例是關於一種矽半導體裝置、及含有用於 太陽能電池裝置中的玻璃熔塊的導電厚膜組合物。 【先前技術】 具有一 p型基底的習知太陽能電池結構具有位於該電池 的前側（亦稱為日光側或受照側）上的一負電極以及位於相 反側上的一正電極。落在半導體主體的p_n接面上且具有 適當波長的輻射係作為一外部能量來源，以便在該主體中 產生電洞-電子對。由於存在p_n接面上的電位差之緣故， 電洞和電子以相反方向橫跨該接面移動，從而引發能夠輸 送電力至一外部電路的電流流動。大部分的太陽能電池具 有已金屬化的矽晶圓之形式，亦即，設有導電的金屬接 點。 %要具有改進的電氣性能之組合物、結構（例如：半導 體、太陽能電池或光二極體結構）與半導體裝置（例如：半 導體、太陽能電池或光二極體裝置）以及其製造方法。 【發明内容】 本發明之一實施例係關於組合物，其包含：（a) 一或多個 導電材料，（b) —或多個玻璃熔塊，其中至少一玻璃溶塊， 以玻璃組合物的重量百分比為基礎，包含·· 5至2〇重量百 分比之Si〇2、1至丨丨重量百分比之a12〇3、68至87重量百分 比之PbO、〇至2·5重量百分比之Zr〇2及2至6重量百分比之 P2〇5 ;及（c)有機媒劑。 152963.doc 201130770 另一實施例係關於一種製造半導體裝置的方法，該方法 包含以下步驟：（a)提供一半導體基材、一或多個絕緣薄膜 及本文所述之該厚膜組合物；（b)將該絕緣薄膜施加至該半 導體基材；（c)將該厚膜組合物施加至該半導體基材上的該 絕緣薄膜；及（d)燒製該半導體、絕緣薄膜及厚膜組合物。 在一實施態樣中，該絕緣薄膜可包含一或多個成分，其係 選自：氧化鋁、氧化鈦、氮化矽、SiNx:H、氧化碎及氧化 矽/氧化鈦。 另一實施例係關於一種藉由本文所述之該方法所製成的 半導體裝置。一實施態樣係關於一半導體裝置，其包括一 電極’其中該電極在燒製之前包含本文所述的該組合物。 一實施例係關於一太陽能電池，其包括該半導體裝置。 一實施例係關於一半導體裝置，其包括一半導體基材、 一絕緣薄膜及一前側電極，其中該前側電極包含一或多個 成分，其係選自由下列所構成的群組：矽酸辞、矽酸鋅礦 及石夕酸叙。 【實施方式】 如本文所用，「厚膜組合物」指當燒製在一基材上時便 具有1至100微米厚度的一組合物。該厚膜組合物含有一導 電材料、-玻额合物和有機媒劑^該厚膜組合物可包括 額外的成分。如本文所用’該額外成分稱為「添加劑」。 本文所述的該組合物包括分散在—有機介f中的一或多 個電功能性材料和-或多個破㈣塊。這些組合物可以是 厚膜組合物。該組合物亦可包括_或多個添加劑。例示性 152963.doc -4- 201130770 的添加劑可包括金屬、金屬氧化物或任何可在燒製期間產 生這些金屬氧化物的化合物。 在-實施例中’該電功能性粉末可以是導電粉末。在一 實施例中，該組合物（例如：導電組合物）可用在一半導體 裝置中。在此實施例之-態樣中，該半導體裝置可以是一 太陽能電池或一光二極體。在此實施例之另一態樣中，該 半導體裝置可以是廣範圍的半導體裝置中之任一 ^在一實 施例中，該半導體裝置可以是一太陽能電池。 在一實施例中，本文所述之該厚膜組合物可用在一太陽 能電池中。纟此實施例<一㈣中，該太陽能電池的效率 可大於作為參考之太陽能電池的70%。在另一實施例中， 該太陽能電池的效率可大於參考用太陽能電池的8〇%〇該 太陽能電池的效率可大於參考用太陽能電池的9〇%。 玻璃溶塊 本發明之一實施態樣係關於玻璃熔塊組合物。在一實施 例中，將玻璃熔塊組合物（亦稱為玻璃組合物）列於下文之 表I中。 玻璃組合物，亦稱為玻璃熔塊，在此處欽述為包括某些 成分百分比（亦稱為元素組分）。具體而言，該百分比為用 在如本文所述的後續處理以形成一玻璃組合物之起始材料 中的成分百分比。這類命名法對於熟悉此項技術者來說早 為已知。換言之，該組合物含有某些成分，且那些成分的 百分比以對應之氧化物形式的百分比加以呈現。一特定部 分的揮發性物種可在玻璃的製造程序期間釋出。揮發物種 152963.doc 201130770 之一實例為氧。 右始於經燒製的玻璃’則本文所述之起始成分的百分比 (元素組分）可使用一熟悉此項技術者已知的方法計算得 到，這些方法包括，但不限於：感應耦合電漿發射光譜儀 (ICPES)、感應耦合電漿原子發射光譜等等。 此外’可使用下列的例示性技術：X射線螢光光譜學 (XRF);核磁共振光譜學（NMR);電子順磁共振光譜學 (EPR);穆斯堡爾（Miissbauer)光譜學；電子微探針能量散 佈光譜學（EDS);電子微探針波長散佈光譜學（WDS);陰 極發光（CL)。 包括那些列於表Ϊ中之本文所述的該玻璃組合物並未受 到任何限制；可對附加成分作出少量取代，其本質上並未 改變玻璃組合物的所需性質。例如：按重量百分比置換諸 如P2〇5 0至3、Ge〇2 0至3、ν2〇5 〇至3的玻璃形成物可個別 或組合使用’以達成類似的性能。例如：一或多個諸如

Ti〇2、Ta205、Nb2〇5、Zr02、Ce02和 Sn02 的中間氧化物可 置換其他存在於一玻璃組合物中的中間氧化物（亦即， Al2〇3、Ce〇2、Sn〇2) 〇 本發明之一實施態樣係關於玻璃熔塊組合物，其包含一 或多個含氟成分’這些含氟成分包括，但不限於：氟之鹽 類、氟化物、金屬氟氧化物化合物及類似者。這類含氟成 分包括，但不受限於，PbF2、BiF3、aiF3、NaF、UF、 KF、CsF、ZrF4、TiF4及/或ZnF2。在一實施例中，元素氟 可置換玻璃組合物中高達6重量百分比的氧陰離子。 152963.doc -6 - 201130770 本文所述之用於製造玻璃熔塊的一例示性方法是藉由習 知的玻璃製造技術《先以所需比例稱重成分，接著將其混 合，再於一爐令加熱，以便在鉑合金坩鍋中形成一熔體。 氧化物與氟化物或氟氧化物鹽可用作原料。或者，可使用 在低於玻璃熔化溫度的溫度下分解為氧化物或氟氧化物的 鹽（例如，硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸酯、氟化物或水合物） 作為原料。如此項技術中眾所周知的，實施加熱達一峰值 度（800至1400°C ) ’並持續一段時間，以致該熔體完全變 成液體、均質且無原料之任何殘餘的分解產物。熔融的玻 璃接著在異向旋轉的不鏽鋼滾輪之間進行淬火，以形成1〇 至15密耳（mil)厚的一玻璃薄板。接著碾磨所得的玻璃薄 板，以形成一粉末，其具有介於一所需目標（例如，〇 8至 1.5 μηι)間之50%的體積分布集合。可使用替代的合成技 術，例如，但不限於：水淬火、溶膠_凝膠、喷霧熱解或 其他適於製造粉末形式之玻璃的技術。 以總玻璃組合物之重量百分比表示之本文所用的玻璃組 合物示於表I»除非另有說明，否則如此處所用的重量百 分比僅意指玻璃組合物的重量百分比。在另一實施例令， 本文所述的玻璃熔塊組合物可包含5至2〇重量百分比之 Si〇2、1至11重量百分比之八丨2〇3、68至87重量百分比之 PbO、0至2.5重量百分比之Zr〇2及2至6重量百分比之p2〇5 的一或多個。 在另一實施例中，本文所述的玻璃熔塊組合物可包含6 至14重量百分比之Si〇2、3iU重量百分比之八丨2〇3、⑽至 152963.doc 201130770 83重量百分比之PbO、1至2.5重量百分比之Zr02及3至5.5 重量百分比之P2O5的一或多個。 在另一實施例中，本文所述的玻璃熔塊組合物可包含8 至14重量百分比之Si02、5至11重量百分比之Al2〇3、70至 80重量百分比之PbO、1至2.5重量百分比之Zr02及3至5.5 重量百分比之P2〇5的一或多個。 在另一實施例中，本文所述的玻璃熔塊組合物可包含10 至14重量百分比之Si〇2、8至11重量百分比之Al2〇3、70至 75重量百分比之PbO、1至2.5重量百分比之Zr02及3至4.5 重量百分比之P205的一或多個。 在另一實施例中，本文中的一或多個玻璃熔塊組合物可 包括一第三組成分的一或多個：Ce〇2、Sn02、Ga2〇3、

In2〇3、NiO、Mo03、W03、Y2〇3、La203、Nd2〇3、FeO、

Hf02、Cr2〇3、CdO、Nb205、Ag20、Sb203、鹼土 氧化 物、鹼金屬氧化物及鹼金屬鹵化物（例如，NaC卜KBr、 Nal)。這類添加劑在〇至3重量百分比的範圍内為可接受。 在一實施例中，ZnO可置換玻璃組合物中上達1 〇重量百分 比的含鉛化合物。 原料的選擇可無意地包括雜質，而雜質可在處理期間併 入玻璃中。例如：雜質可以數百至數千ppm的範圍存在。 雜質的存在將不會改變玻璃、厚膜組合物或燒製裝置的 性質。例如：含有厚膜組合物的一太陽能電池可具有本文 所述的效率，即使該厚膜組合物包括雜質亦然。 在此實施例之另一實施態樣中，厚膜組合物可包括分散 152963.doc 201130770 在一有機介質中的電功能性粉末和玻璃-陶瓷料。在一實 施例中，這些厚膜導體組合物可用在一半導體裝置中。在 此實施例之一態樣中’該半導體裝置可以是一太陽能電池 或一光二極體。 在總组合物中之玻璃炼塊的量是位於總組合物之3至7重 量百分比的範圍内。在一實施例中’玻璃組合物係以總組 合物之4至6重量百分比的量存在。在另一實施例中，玻璃 組合物係以總組合物之5至6重量百分比的範圍存在。 導電材料 在一實施例中，該厚膜組合物可包括一功能相，其授予 該組合物適當的電功能性質^在一實施例中，該電功能性 粉末可以是一導電粉末。在一實施例中，該電功能相可包 括導電材料（此處亦稱為導電粒子）。例如：該導電粒子可 包括導電粉末 '導電薄片或其一混合物。 在一實施例中’該導電粒子可包括銀。在另一實施例 中’導電粒子可包含銀（Ag)及鋁（A1)。例如：在另一實施 例中，該導電粒子可包括下列的一或多個：Cu、Au、 Ag、Pd、Pt、A1、Ag-Pd、Pt-Au 等。在一實施例中，該導 電粒子可包括下列的一或多個：（1)A1、Cu、Au、Ag、Pd 和Pt ; (2)A1、Cu、Au、Ag、Pd和Pt的合金；以及（3)其混 合物。 在一實施例中’該組合物的功能相可以是塗佈或未塗佈 的導電銀粒子。在銀粒子經過塗佈的一實施例中，銀粒子 至少局部以一界面活性劑塗佈。在一實施例中，該界面活 152963.doc 201130770 性劑可包括下列非限制性的界面活性劑之一或多個··硬脂 酸、軟醋酸、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽、月桂酸、軟醋酸、油 酸、硬脂酸、癸酸、肉豆蔻酸和亞麻油酸與其混合物。反 離子可以是（但不限於）氫、銨、鈉、鉀和其混合物。 銀的粒度並未受到任何特別限制。在一實施例中，平均 粒度可小於10微米’且在另一實施例中，其不超過5微 米。例如：在一實施態樣中，平均粒度可為〇· 1至5微米。 在一實施例中’銀可為該膏組合物的60至90重量百分 比。在另一實施例中，銀可為該膏組合物的70至88重量百 分比。在另一實施例中，銀可為該膏組合物的7 5至8 8重量 百分比。在另一實施例中，銀可為該膏組合物的78至86重 量百分比。 在一實施例中，銀可為該組合物中之固體（亦即，排除 有機媒劑）的9 0至9 9重量百分比。在另一實施例中，銀可 為該組合物中之固體的92至97重量百分比。在另一實施例 中，銀可為該組合物中之固體的93至96重量百分比。 如本文所用，「粒度」是打算用來表示「平均粒度」； 「平均粒度j則是表示50%的體積分布尺寸。體積分布尺 寸可藉由熟悉此項技術者所瞭解的多種方法來決定，這些 方法包括（但不限於）使用Microtrac之粒度分析儀的雷射繞 射與分散方法。 添加劑 該厚膜組合物可包括一添加劑。在一實施例中，該添加 劑可選自下列的一或多個：（a)—金屬，其中該金屬是選自 152963.doc 201130770

Zn、Pb、Bi、Gd、Ce、Zr、Ti、Μη、Sn、Ru、Co、Fe、 Cu和 Cr ; (b)—或多個選自 Zn、Pb、Bi、Gd、Ce、Zr '

Ti、Mn、Sn、Ru、Co、Fe、Cu、Mg、Li和 Cr之金屬的一 金屬氧化物；（c)任何經燒製後可產生（b)之金屬氧化物的 化合物；以及（d)其混合物。 在一實施例中，該添加劑可具有位於1奈米至10微米之 範圍内的平均粒度。在另一實施例中，該添加劑可具有4〇 不米至5微米的平均粒度。在另一實施例中’該添加劑可 具有60奈米至3微米的平均粒度。在另一實施例中，該添 加劑可具有小於100 nm的平均粒度；小於9〇 ηΐΏ ;小於8〇 nm ; 1 nm至小於1〇〇 nm ;丄nm£95 nm ; 1㈣至9〇⑽，丄 nm 至 80 nm ; 7 nm 至 3〇 nm ; i nm 至 7 nm ; 35 _至卯 nm; 35 mn至 80 nm; 65 nm至 9〇 nm ; 6〇 ⑽至如 以 及饵於中間範圍内的平均粒度。 … j ^ ά ^yj U.1主4室量百分 比的範圍存在於該組合物中。在—實施例中，該添加劑; 以總組合物之〇.2至3重量百分比的範圍存在。在另—實施 例中，該添加劑可以總組合物之〇5^重量百分比& 存在。 田 畀機介質 在貫施例十，本文所述之該厚膜組合物可包括 質。該無機成分可藉由諸如機械混合方式與_有機八； 合而形成膏。有奸夕“ 万式與有機介質公 有夕種惰性黏性材料可用作為有機八⑺ 在一實施例中，該有機介 I只。 機"質可為其中無機成分能夠以適聋 152963.doc -11 - 201130770 穩疋程度分散的一有機介質。在一實施例中，該介質的流 變性質可提供一些塗敷性質給該組合物，其包括：穩定固 體刀政用於網版印刷之適當的黏性及流動減凝性 (thixotropy)、基底及漿固體之適當可濕性、良好的乾燥速 率及良好燒製特性。在一實施例中，用在該厚膜組合物中 的a亥有機媒劑可為一非水的惰性液體。可構思出利用各種 的有機媒介，其可或可不含有增稠劑、穩定劑及/或其他 常用添加劑。有機介質可為溶劑中之聚合物的溶液。在一 實施例中，該有機介質亦可包括一或多種諸如界面活性劑 的成分。在一實施例中，該聚合物可為乙基纖維素。其他 例不性的聚合物包括：乙基羥乙基纖維素 cellulose)、木松香（w〇〇d r〇sin) '乙基纖維素 cellulose)和酚醛樹脂（phen〇Hc resins)的混合物低級醇的 聚曱基丙烯酸酯（p〇lymethacrylates 〇f 1〇wer alc〇h〇⑷以及 乙二醇單乙酸酯的單丁基醚（m〇n〇butyl ethei> 〇f ethyiene glycol m〇n〇acetate)或其混合物。在一實施例中。對本文 所述之厚膜組合物有用的溶劑包括：酯醇與結烯（例如， a-或β-松脂醇或其與其他溶劑（例如，煤油、鄰苯二甲酸二 丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、己二醇和高沸點 醇與醇酯）的混合物在另一實施例中，該有機介質可包 括用於在塗敷於基材上後促進快速硬化的揮發性液體。 在一實施例中，該聚合物可以該總組合物之8重量百分 比至11重量百分比的範圍存在於該有機介質中。該厚膜銀 組合物可利用該有機介質而被調整成一預定之可網印的黏 152963.doc •12· 201130770 度。 在—貫施例中，在該厚膜組合物中 . τ之有機介質與在該分 散體中之無機成分的比例可取決於 田+ 士 馼5亥膏的方法以及所 用之有機介質的種類。在一實施例中， 捫—、 τ馬了獲得良好的渴 潤，该分散體可包含固體實施例範圍7〇 “、、 王π夏里百分比的 …、機成分及介質實施例範圍5至3 (媒液卜 重I百刀比的有機介質 燒製厚膜组合物 機介質可在該半導體裝置的乾燥及燒製期間移除。 貫施態樣中，s亥玻璃熔塊、銀和添加劑可在燒製期間 燒結，以形成一電極。該燒製電極可包括由燒製與燒結製 #王所產生的成分、組合物之類。 在此實施例之一態樣中，該半導體裝置可以是—太陽能 電池或一光二極體。 製造半導體裝置之方法 本發明的一實施例是關於一種製造半導體裝置之方法。 在—實施例中，該半導體裝置可用在一太陽能電池裝置 中。該半導體裝置可包括一前側電極，其中，在燒製之 月該前側（受照側）電極可包括本文所述的一或多個組合 物。 在一貫施例中’該製造半導體裝置之方法包含以下步 驟.（a)提供一半導體基材；（b)塗敷一絕緣薄膜至該半導 體基材；（C)塗敷一本文所述的組合物至該絕緣薄膜；以及 (d)燒製該裝置。 152963.doc -13· 201130770 對本文所述之方法與裝置有用的例示性半導體基材包 括’但不限於：單晶石夕、多晶石夕、帶狀石夕之類。該半導體 基材可以具有接面。該半導體基材可以磷和硼摻雜，以形 成一 p/n接面》摻雜半導體基材的方法已為熟悉此項技術 者所瞭解的任一方法。 半導體基材可在尺寸（長度x寬度）及厚度上作變化。在 一非限制性的實例中，該半導體基材的厚度可為5〇至5〇〇 微米；100至300微米；或14〇至200微米《在一非限制性的 實例中，該半導體基材的的長度和寬度可兩者相等並且 為 100 至 250 mm; 125 至 200 mm;或 125 至 156 mm。 對本文所述之方法及裝置有用的例示性絕緣薄膜包括， 但不受限於.氮化梦、氧化碎、氧化紹 '氧化鈦、 SiNx:H、氫化非晶質氮化矽及氧化矽/氧化鈦薄膜。該絕緣 薄膜可藉由PECVD、CVD及/或熟悉此項技術者已知的其 他技術來形成。在該絕緣薄膜為氮化矽的一實施例中，該 氮化矽薄膜可藉由電漿增強化學氣相沉積（PECVD)、熱 CVD製程或物理氣相沉積（PVD)來形成。在該絕緣薄膜為 氧化矽的一實施例中’該氧化矽薄膜可藉由熱氧化、熱 CVD、電漿CVD或PVD來形成。該絕緣薄膜（或層）亦可稱 為抗反射塗層（ARC)。 本文所述的組合物可經由各種方法塗敷至經ARC塗佈的 半導體基材，這些方法包括’但不限於網版印刷、喷墨、 共擠壓、注射器分配、直寫及氣溶膠喷墨。該組合物可以 一圖案塗敷。該組合物可以一預定形狀塗敷在一預定位 152963.doc 201130770 置。在一實施例中，該組合物可用於形成前側電極的導電 ;L排棒兩者。在一實施例中，該導電指狀線的寬度 可為2〇至_微米；4G至15G微米；或60至100微米。在一 實施例中，該導電指狀線的厚度可為5至50微米；10至35 微米；或15至30微米。 在另-實施例中’該組合物可用來形成該導 指狀線。 。塗佈在4ARC塗佈之半導體基材上的該組合物可持續乾 燥例如0.5至1〇分鐘’然後進行燒製。在一實施例中，揮 發性溶劑和有機物可在乾燥製程期間移除。在例示性且為 非限制性的燒製條件下，將該石夕晶圓基材加熱至介於_ 和赋間的最大溫度’且持續期間w秒至2分鐘。在一 實施例中。，在燒製期間達到之最大石夕晶圓溫度的範圍是從 650至8〇〇C，且持續期間為1至10秒。在另一實施例中， 從A電厚膜組合物形成的電極可在由氧和氣混合之氣體 成的大氣中燒製。此燒製製程在該導電厚膜組合物中 移除4有機；1 i並燒結該玻璃溶塊與銀。在另—實施例 中:攸該導電厚膜組合物形成的電極可在不含氧的一惰性 大氣中以问於δ亥有機介質之移除溫度的溫度燒製。此燒製 製程燒結或炫化該厚膜組合物令之諸如銅的基底金屬導電 材料。 貫把例中，於燒製期Μ，該燒製電極（較佳的是該 指狀線）可與該絕緣薄膜反應並穿透該絕緣薄膜，以形成 與該矽基材的電接觸。 152963.doc 201130770 在另一貫施例中，於燒製之前，將其他導電與裝置增強 材料塗敷至該半導體裝置的相反型區域，並與本文所述之 該組合物共同燒製或循序燒製《該裝置的相反類型區域可 位於該裝置的相反側上。該材料作用如電接點、鈍化層與 可焊接的黏合區域。 在實施例中，该相反類型區域可位於該裝置的非受照 (背)側上。在此實施例之一實施態樣中，側導電材料 可含有鋁。例如：例示性的背側含鋁組合物與塗敷方法係 揭示於US 2006/0272700中，特將其併入於此以供參照。 在另-實施態樣巾，該可焊㈣黏合材料可含有紹和 銀。例如：含鋁和銀的例示性黏合組合物係揭示於仍 2006/0231803中，特將其併入於此以供參照。 在另貫細*例中，由於P和η區域為並排形成，塗敷至該 裝置之相反類型區域的該材料是鄰接本文所述的材料。這 類裝置將所有金屬接點材料放置在該裝置的非受照⑻側 上，以最大化受照（前）側上的入射光。 該半導《置可藉由下列方法從—結構元件開始製造， 該結構元件是由具有接面的—半導體基材與形成在其-主 要表面上的-氮切絕緣薄膜所組成。該製造半導體裝置 之方法包含以下步驟：以-狀形狀和-敎位置將具有 穿透該絕緣薄膜能力的呤道恭广+ ^導電厚膜組合物塗敷（例如，塗 佈和印刷）至該絕緣薄膜上；⑽㈣1便該導電㈣ 組合物熔化並通過該絕緣薄膜，以產生與财基材的電氣 接觸。該導電厚膜組合物如本文所述為-厚膜膏組合物， 152963.doc 201130770 其以分散在一有機媒劑中之一銀粉末、一具有300至600。〇 之軟化點的玻璃或玻璃粉末混合物及選擇性的額外金屬/ 金屬氧化物添加劑所製成。 本發明之一實施例是關於一種由本文所述之方法製造的 半導體裝置。如上文所述’含有本文所述之組合物的裝置 可含有矽酸鋅。 本發明之一實施例是關於一種由上文所述之方法製造的 半導體裝置。 可與本文所述之厚膜組合物一起使用之額外的基材、裝 置、製造方法之類係揭示於美國專利申請公報第us 2006/0231801 、 US 2006/0231804 和 US 2006/0231800 號 中，特將其全文併入於此以供參照。 實例 玻璃特性測量 表1提供一選定之例示性玻璃組合物的列表；該測試目 刖已k供針對玻璃# 5的測試數據。將執行一類似於表I所 列出的那些玻璃之類型之玻璃的額外測試。表„所列出的 玻璃組合物為實例組合物，其可為與表〗之玻璃摻合的玻 璃。將獲得用在配方中之玻璃量、銀類型及銀導電尺寸的 附加實例。 將特徵化在表I中概述的玻璃熔塊組合物，以決定密 度、軟化點、TMA收縮、透明度及結晶性。 膏之備製 一般而言，膏的製備是使用下列程序進行製備：稱重適 152963.doc •17- 201130770 當量的溶劑、介質及界面活性劑，並在行星式攪拌機中持 續混合1 5分鐘，接著逐漸添加玻璃溶塊，並持續進行另外 15分鐘的混合。增量添加Ag，以確保較佳的潤濕。當完全 混合後’以從〇至3〇〇磅每平方吋（psi)的漸增壓力，使該膏 重覆地通過一個三輥磨機（3_rou mill)。將輥的間隙設定為 1密耳。分散度係藉由磨料細度（F0G)來測量，如藉由使用 磨料細度塊（有時已知為海格曼細度計）所測定般。持續辊 磨直到4th刮痕（scratch)小於15 μηι，且50❶/〇的點小於8 μιη為 止。 將a亥膏配製為一固體’並藉由添加溶劑或介質來降低或 提高黏度而使其黏度目標適於網脲印刷。黏度係使用具有 多用途杯及主軸#14的Brookfield HBT黏度計來測量。 表III敘述所製成的銀膏。每一成分的量係以總膏組合物 的重量百分比表示。 測試程序效率 s亥組合物係藉由印刷在3英吋見方、以酸液紋理化的多 晶η型矽晶圓上來進行測試。磷擴散層的片電阻值接近& Ohm/sq。這些晶圓的背側係以商用鋁厚膜膏（ρν38ι， DuPont)印刷。使用具有15英吋、2〇〇筛目之不銹鋼筛網的 Ekra印刷機印刷鋁，其後該部分係在具有接近22〇£>c之峰 值溫度設定點的帶爐中進行乾燥。 以-Η圖案印刷前電極，肺圖案由兩個位於晶圓邊緣 之藉由接近32個標稱1〇〇 μιη寬之指狀物連接之丨.5爪爪寬的 匯流排棒構成。使用具有15英吋、325篩目之不銹鋼篩網 152963.doc •18- 201130770 與25 μπι厚之乳膠的Ekra印刷機印刷試樣。所印刷的試樣 係在帶爐中以接近220°C的峰值溫度設定點進行乾燥。 在印刷及乾燥之後，該部分係在Centr〇therm 4段式紅外 線爐中進行燒製》波尖燒製區帶的設定點介於875及95〇1 之間。總輪廓長度約為1分鐘。在燒製之後，該部分的性 能係使用Halm CellTest2 IV測試器來估定。 根據本文所述之方法建立的太陽能電池會針對轉換效率 進行測試。 為了測量效率，將根據本文所述之方法建立的太陽能電 池放入商用的I-V測試器中（ST-1000)。該Ι-ν測試器中的氙 弧光燈以一已知強度模擬日光，並照射該電池的前表面。 該測試器使用一多點接觸法，以（在接近4〇〇負載電阻設定 下測量電池的電流⑴及電壓（v)，以測定電池的I-v曲線。 填充因子（FF)和效率（Eff)兩者是從Ι-ν曲線計算得到的。 將膏效率與填充因子值正規化而成為使用與工業標準接 觸之電池所得的對應值。 表IV提供光伏打導體的性能數據與數種顯示非常良好之 性能的配方。性能是對照一工業標準來進行基準測試。 表IV說明銀膏的電性質。所測試的膏含有81 6至851% 的銀粉末。 152963.doc 201130770 表i:以重量百分比表示的玻璃組合物 玻璃熔 塊ID Si02 AI2O3 PbO Zr02 P2〇5 Ce02 PbF2 CaO ZnO Na20 #1 6.87 1.72 86.79 4.61 #2 10.99 2.03 82.97 1.19 2.83 #3 5.54 0.86 78.49 3.57 0.58 10.97 #4 19.76 5.46 71.96 2.83 #5 13.32 10.00 70.47 2.09 4.12 #6 11.00 8.00 78.50 0.5 2.00 #7 8.21 2.09 38.14 1.26 5.09 36.87 8.34 表II:以重量百分比表示的實例玻璃組合物 玻璃熔 塊ID Si02 A1203 PbO Zr02 B2〇3 Ce〇2 PbF2 CaO ZnO Na20 #1 13.32 4.70 78.53 0.54 2.59 0.32 #2 17.00 82.00 1.00 #3 14.00 85.00 1.00 #4 6.97 8.87 84.16 #5 16.93 81.65 1.00 #6 10.21 8.12 78.57 0.56 2.54 表III :銀膏的配方 膏編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 介質、界面活 性劑、溶劑 8.85 8.85 8.85 8.85 8.85 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 玻璃粉末#5 3.81 4.57 5.33 6.09 6.85 3 4.5 3 4.5 3 4.5 球形銀粉末， D50=1.8 μιη 84.75 83.25 片形銀粉末， D50=1.9 μηι 85.02 84.18 83.34 82.5 81.66 84.75 83.25 球形銀粉末， D50=1.3 μηι 84.75 83.25 152963.doc -20· 201130770 表ιν :銀膏的電性質 ID 設定溫度 效率 膏# 溫度 平均值 控制 900 13.9 控制 925 13.7 控制 950 13.4 1 900 12.8 1 900 13.8 1 925 13.6 1 925 14.0 1 950 13.2 5 900 13.6 5 925 13.4 6 900 11.5 6 925 11.9 6 950 11.4 7 900 12.5 7 925 12.8 7 950 13.9 8 900 10.6 8 925 11.8 8 950 11.2 9 900 12.4 9 925 13.8 9 950 13.6 10 900 8.1 10 925 9.2 10 950 11.4 2 900 13.9 2 925 13.9 3 900 13.9 3 925 14.2 4 900 14.0 4 925 13.8 【圖式簡單說明】 -21 · 152963.doc 201130770 …為-製造流程圖’其纷示-半導體敦置的製 圖1中所示的參考數字說明如下。 10 : P型矽基材 20 : η型擴散層 3〇:氮化矽薄膜、氧化鈦薄膜或氧化矽薄膜 40 : ρ+層（背面場，bsf) 、 60 :形成在背側上的鋁膏 61 :鋁背電極（藉由燒製背側鋁膏所得） 70 ： 71 ： 500 ： 501 : 成） 形成在背側上的銀或銀/鋁膏 銀或銀/鋁背電極（藉由燒製背側銀膏所得） 根據本發明而形成在前側上的銀膏 根據本發明的銀前電極(藉由燒製前側銀膏 所形 【主要元件符號說明】 Ρ型矽基材 η型擴散層 30 40 60 61 70 71 500 501 氮化石夕薄膜、氧化鈦薄膜或氧切薄膜 Ρ+層（背面場，BSF) 形成在背側上的鋁膏 鋁背電極（藉由燒製背側鋁膏所得） 形成在背側上的銀或銀/鋁膏 銀或銀/紹背電極 根據本發明而形成在前側上的銀膏 根據本發明的銀前電極 152963.doc •22·

Claims (1)

1. 201130770 七、申請專利範圍： 1. 一種組合物，該組合物包括： (a) 一或多個導電材料； (b) —或多個玻璃熔塊，其中至少一該玻璃熔塊，以該 玻璃紐·合物的重量百分比為基礎，包含： 5至20重量百分比之si〇2，1至11重量百分比之A1203， 68至87重量百分比之PbO，0至2.5重量百分比之Zr〇2， 以及2至6重量百分比之p2〇5 (c) 有機媒劑。 2·如明求項1所述之組合物，其争該導電材料包含Ag。 3. 如吻求項2所述之組合物，其中該Ag在該組合物中為該 固體的90至99重量百分比。 4. -種製造半導體裝置的方法，該方法包含以下步驟： ⑷提供-半導體基材、—或多個絕緣薄膜、及如請求 項1所述之厚膜組合物； 的該絕 (b) 將該絕緣薄膜塗敷至 (c) 將該厚膜組合物塗敷 緣薄膜；以及 該半導體基材； 至位於該半導體基材上 ⑷燒製該半導體、絕緣薄膜及厚膜組合物。 5.如吻求項4所述之方法，#中該絕緣薄膜包含—或多個 選自下列的成分··氧化鈦、 一 氧化石夕/氧化欽。 lNx.H、氧化石夕和 6. 7. 一種藉由如請求項4所述之方法製造 一種半導體裝置，其包括一 的半導體裝置 電極，其中該電極在燒製 之 152963.doc 201130770 前包含如請求項1所述之組合物。 8. 9. 一種太陽能電池’其包括如請求項7所述之半導體裝 置。 一種半導體裝置’其包括一半導體基材、一絕緣薄膜及 一前側電極，其中該前側電極包含一或多個成分，其係 選自由碎酸鋅、矽酸鋅礦及矽酸鉍所構成的群組。 152963.doc 2-