TW201133509A

TW201133509A - Conductors for photovoltaic cells

Info

Publication number: TW201133509A
Application number: TW099130370A
Authority: TW
Inventors: Alan Frederick Carroll
Original assignee: Du Pont
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2011-10-01
Also published as: WO2011031726A1; KR20120051764A; EP2476123A1; CN102576580A; US20110057314A1; JP2013504177A

Description

201133509 六、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明之實施例係關於一種矽半導體裝置，及一種供太陽能電池裝置使用之含有玻璃熔塊的導電厚膜組成物。【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則側（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。落在半導體本體之P_n接面上並具有適當波長的輕射係作為外部能量來源，以便在該本體中產生電洞-電子對。由於存在P-η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。需要具有改進的電氣性能之組成物、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一種厚膜組成物，包括：一或多個導電材料；一或多個玻璃熔塊；一或多個酸或酸形成成分；以及一有機載體。在此實施例之一態樣中，該酸或酸形成成分可具有1至5之pKa。在一態樣中，該酸可為有機或無機酸。在另一態樣中，該組成物可包括 Zn0。該一或多個玻璃熔塊可為該組成物之0.4至8重量百刀比。該一或多個酸或酸形成成分可為該組成物之〇. 1至6 150745.doc 201133509 重量百分比。該一或多個酸或酸形成成分可為該組成物之 0.2至3重量百分比。在一實施例中，該有機酸可選自由下列所組成之群組：丙二酸、草酸、二羧酸及諸如中草酸 (mesoxalic acid)之變體化合物及其混合物。一實施例係關於一種製造半導體裝置之方法，包括下列步驟：提供一半導體基底；將一絕緣薄膜塗敷至該半導體基板；將上述的該厚膜組成物塗敷至該絕緣薄膜；以及燒製該裝置。在另一實施例中，該方法可包括塗敷第二厚膜組成物至該半導體基板的步驟，其中該第二厚膜組成物包含銘。在-態樣中’該絕緣薄膜可選自包含氮化石夕薄膜、氧化欽薄膜、SiNX:H薄膜、氧化碎薄膜及氧化…氧化欽

薄膜之群組，緣薄膜可選自包含氮化矽薄膜及siNx:H 薄膜之群組。關於—種藉此方法所製成的半導體裝置之一態樣。關於一種半導體裝晋杳^ 丁〒肢衣罝之貫施例，包括··一電極，其中，在燒製之前，該電極包会卜十 t Ο 3上述之该組成物；一絕緣薄膜；以及一半導體基板。在一在心樣中’該半導體裝置可為太陽能電池。【實施方式】如本文所用，「厚胺紐、、，.成物」各g燒製在一基材上時便具有1至100微米厚度的— 、-成物。該厚膜組成物含有一導電材料、一破璃組成物和有機 _ , ν 有機媒劑。該厚膜組成物可包括太々挤、+,文所用，该額外成分稱為「添加劑」。本文所述的該組成物包括公匕括刀放在—有機介質中的一或多 150745.doc 201133509 個電功此性材料和一或多個玻璃熔塊。這些.組成物可為厚膜組成物。該組成物亦可包括一或多個添加劑。例示性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，該電功能性粉末可為導電粉末。在一實包例中5亥組成物（例如.導電組成物）可用在一半導體裝置中。在此實施例的一態樣中，該半導體裝置可為太陽能電池或發光二極體。在此實施例之另一態樣中，該半導體裝置可為廣範圍的半導體裝置中之任一。在一實施例中， έ玄半導體裝置可為一太陽能電池。’ 在一實施例中，本文所述之厚膜組成物可用在一太陽能電池中。在此實施例之一態樣中，該太陽能電池的效率可大於作為參考之太陽能電池的7〇%。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%。該太陽能電池的效率可大於參考用太陽能電池的9〇%。玻璃熔塊在一實施例中，該厚膜組成物包括一或多個玻璃組成物作為例不性且非限制性的玻璃組成物係敘述於例如在此之表II中’及在美國專㈣7,435,361號、美國專利第 7’556,748#b、美國專利公開案第綱9_㈣。，號、美國專利第61/167,892遽、美國專利第61/179,864號其全部内容在此併入作為參考。本文所述之例示性且非限制性玻璃成分組成物，以總玻璃成分組成物之重量百分比為單位，在表Π中以重量百 150745.doc 201133509 分比顯示，其係基於玻璃成分組成物的重量百分比。在— 實施例中，在本文所述之玻璃成分組成物可包括一或多個之Si〇2、Li2〇、Bi203、Ce02及V205。在此實施例之態樣中，

Si〇2可為 3至30重量百分比、8至22重量百分比、或9至 15重量百分比，

LhO可為〇至2重量百分比、0.1至1.0重量百分比、或 0.15至0.25重量百分比，

Bi2〇3可為65至88重量百分比、75至85重量百分比、或至84重量百分比，

Ce〇2可為〇至4重量百分比、1至3重量百分比或2 5至 3.5重量百分比或 V2〇5可為0至5重量百分比、1至4重量百分比或2 5至3 5 重量百分比。玻璃組成物，亦稱為玻璃熔塊，在此處敘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成物之起始材料的成刀百刀比。這類命名法對於熟悉此項技術者來說早為已知換5之，該組成物含有一些成分，且那些成分的百分比是表示為對應的氧化物形式之百分比。如熟悉玻璃化干技術者所瞭解，在製造玻璃的製程期間會釋放一部分的揮發性物種。揮發物種之一實例為氧。若以燒製的玻璃作為開始，熟悉此技藝者可使用熟悉此技藝者已知的方法來計算出在本文所述之初始成分的百分 150745.doc 201133509 比（元素組分），這些方法包括但不限於電感式耦合電聚發射光譜術（ICPES)、電感式耦合電漿原子發射光譜術（ICP_ AES)及類似者。此外，可使用下列的例示性技術·· X光螢光光譜術（XRF);核磁共振光譜學（NMR);電子順磁共振光s晋學（EPR);穆斯堡爾（M5ssbauer)光譜學；電子微探針月匕里放佈光譜學（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II中之本文所述的該玻璃組成物並未受到任何限制；吾人預期在玻璃化學技術中具有普通技能者可以對額外成分施以少量置換，且實質上不會改變該玻璃組成物的想要性質。例如：按重量百分比置換諸如p2〇5 〇至3、Ge02 〇至3、V2〇5 0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：一或多個諸如耵〇2、 Ta205、Nb205、Zr02、Ce02和Sn02的中間氧化物可置換其他存在於一玻璃組成物中的中間氧化物（亦即，a12〇3、

Ce〇2、Sn〇2)。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，再於一爐中加熱，以便在鉑合金坩鍋中形成一熔體。或者，可使用在低於玻璃熔化溫度之溫度下會分解成氧化物的鹽類（如硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽或氫氧化合物）可用為原料。如此項技術中為人所熟知的，實施加熱達—峰值溫度（800至14〇〇。〇’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。炫= 150745.doc 201133509 玻璃接著在異向旋轉的不鏽鋼滾輪之間進行淬火，以形成一 10至15密耳（mii)厚的玻璃薄板。接著碾磨所得之玻璃片以形成粉末’其50%體積分布係設定在希望的目標之間（如 0.8至1.5 μιη)。熟悉製造玻璃熔塊之技術者可利用替代的 δ成技術（例如但不受限於，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）。在另一貫施例中’本文中的一或多個玻璃熔塊組成物可包括一第二組成分的一或多個：Ce〇2、Sn〇2、Ga2〇3、 Ιπ2〇3、NiO、Mo〇3、W〇3、γ2〇3、La2〇3、Nd2〇3、Fe〇、

HfCh、CM3、Cd0、Nb2〇5、Ag2〇、叫〇3及金屬鹵化物類（例如，NaCM、KBr、Nal)。熟悉此技術者將瞭解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、厚膜組成物或燒製裝置的 I·生質。例如.含有厚膜組成物的一太陽能電池可具有本文所述的效率，即使該厚膜組成物包括雜質亦然。在此實施例之另一態樣中，厚膜組成物可包括分散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，這些厚膜導體組成物可用於一半導體裝置中。在此實施例之一態樣中，該半導體裝置可為一太陽能電池或一光二極體。在貫施例中’在總組成物中之玻璃溶塊的量係在總組成物之0.4至1 〇重量百分比之範圍中。在一實施例中，該 150745.doc 201133509 玻璃組成物是以總厚膜組成物之2至8重量百分比的量存在。在另一實施例中，該玻璃組成物是以總厚膜組成物之 3至6重量百分比的範圍存在。導電材料在一實施例中，該厚膜組成物可包括一功能相，其授予該組成物適當的電功能性質。在一實施例中，該電功能性粉末可為一導電粉末。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-實施例中，該導電粒子可包括Ag。在另一的實施例中，該導電粒子可包括銀（Ag)和鋁（A1)。例如：在另一實施例中，該導電粒子可包括下列的—或多個：&、Μ、 Ag Pd、Pt ' A卜Ag-Pd、Pt-Au等。在一實施例中，該導電粒子可包括下列的-或多個：⑴W、Cu、Au、α§、pd 和Pt; (2) A卜Cu、Au、Ag、Pd和Pt的合金’·及（3)其愿合物。、在-貫施例中’該組成物的功能相可為塗佈或未塗佈的導電銀粒子。在銀粒子經過塗佈的_實施例中，銀粒子至少局部以-界面活性劑塗佈。在一實施例中，該界面活性 β可包括下列非限制性的界面活性劑之—或多個：硬脂 -夂軟西日酉夂、硬脂酸鹽、掠搁酸鹽、月桂酸、軟醋酸、油酸、硬脂酸、癸酸、肉豆謹酸和亞麻油酸與其混合物。反離子可為（但不限於）氣H、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 150745.doc 201133509 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01至5微米。在一實施例中，銀可為膏組成物之60至90重量百分比。在另一實施例中，銀可為膏組成物之7〇至85重量百分比。在另一實施例中，銀可為膏組成物之75至85重量百分比。在另一實施例中，銀可為膏組成物之78至82重量百分比。在一實施例中，銀可為組成物中之固體（亦即排除有機載體）的90重量百分比至99重量百分比。在另一實施例中，銀可為組成物中之固體的92重量百分比至97重量百分比。在另一實施例中’銀可為組成物中之固體的％重量百分比至95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」則是表示50%的體積分布尺寸。體積分布尺寸可藉由熟悉技藝者已知的許多方法來測定，這些方法包括但不限於雷射繞射與使用Micr〇trac粒徑分析儀的分散法。添加劑在-實施例中，該厚膜組成物可包括—添加劑。在一實施例中’該添加劑可選自下列的一或多個：⑷一金屬，其中該金屬是選自 Zn、pb、Bi、Gd、Ce、Zr、Ti、Μη、 Sn Ru Co Fe、cu和Cr ;⑻一或多個選自、抑、

Bi、Gd、Ce、Zr、Ti、Mn、Sn、Ru、c〇、以、金屬的-金屬氧化物；⑷任何經燒製後可產生（b)之金屬氧化物的化合物；及（d)其混合物。 150745.doc 201133509 在-實施财，該添加劑可包括含鋅的—添加劑。含& 之添加劑可包括下狀-或多個：（a)zn、（b)zn之金化物、⑷當燒製後可產生Zn的金屬氧化物的任何化合物及（d)其混合物。在一實施例中，脂酸辞。心之添加劑可包括樹在一實施例中，含Ζη之添加劑可包括Ζη〇。Ζη〇可具有在1奈米至1G微米的範圍中之平均粒度。在另-實施例中’ Zn〇可具有在4〇奈米至5微米的範圍中之平均粒度。在另一實施例+，Zn0可具有在6〇奈米至3微米的^中之平均粒度。例如：在另一實施例中，Zn〇可具有小於 100 nm;小於90腿；少於8〇 nm、i nm至少於1〇〇謂、i nm至95 nm、i麵至90 nm、！ nm至8〇㈣、7咖至儿 nm、1 nm至7 nm、35細至9〇 nm、35腿至⑽⑽、μ⑽ 至90 nm、60 1^至8〇 nm#及位於中間範圍内的平均粒度。在一實施例中，Zn〇可在0.5至10重量百分比總組成物之範圍中存在於組成物中。在一實施例中，Zn〇可存在於工至8重量百分比總組成物之範圍中。在另一實施例中， ZnO可存在於2至7重量百分比總組成物之範圍中。在另一貫施例中，含Ζη添加劑（例如Ζη、樹脂酸辞等等）可在〇_5至10重量百分比的範圍中存在於總厚膜組成物中。在另一實施例中，含Ζη添加劑可存在於1至8重量百分比總組成物的範圍中。在另一實施例中，含Zrl添加劑可存在於2至7重量百分比總組成物的範圍中。 150745.doc -11- 201133509 在一實施例中，含Zn添加劑（例如Zn)係在7奈米（nm)至 125 nm之範圍中；在另一實施例中，粒度可例如少於100 nm、90 nm、85 nm、80 nm、75 nm、70 nm、65 nm或 60 nm 在一實施例中，該添加劑可包括一酸。在一實施例中，該酸可為0.1至6重量百分比之範圍中存在於總厚膜組成物中。在另一實施例中’該酸可存在於總組成物之〇 2至3重量百分比之範圍中。在另一實施例中，該酸可存在於總組成物之0.4至2重量百分比之範圍中。在一實施例中，該添加劑可包括有機酸。在另一實施例中，該酸可包括二叛酸。在另一實施例中，言亥酸可包括草酸及丙二酸。在另一實施例中，可結合該些酸。在一實施例中，該添加劑可包括具有從⑴之酸咖的有機酸。在另一實施你丨φ , #t I她例中，该添加劑可具有從2至4的 pKa。在另一實施例中，马·、夭1杰丨1 μ 為加劑可具有少於3的啦。在另-實施例中，該添加劑可具有少於2的响。施例在一實施射’該添加财包括無鏡。在一實中，該添加劑可包括無機酸及緩衝液。有機介質在-實施例中’在本文所述之厚膜組包質。該無機成分可藉由諸如機械混合有栈介合而形成膏。有彳艮多種^有機介質混 /〜"士勘性材料可用作為有機人哲在一貫施例中，該有機介質巧有拽；,質。穩定程度分散的一有機介質了為其中無機成分能夠以適當在-實施例中，該介質的流 150745.doc •12· 201133509 變性質可提供一些塗敷性質給該組成物，其包括：穩定的固體刀散、網版印刷之適當的黏度及觸變性、基材及漿固體之適當可濕性、良好的乾燥速率及良好燒製 :寺性。在—實施例中’用在該厚膜組成物中的該有機媒劑 J為-非水的惰性液體。可構思出利用各種的有機媒介， :、可或可不含有增稠劑、穩定劑及/或其他常用添加劑。该有機介質可為在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-實施例中，該聚合物可為乙基纖維素。其他例示性的聚合物包括··乙基經乙基纖維素（ethyihydr〇xy吻！咖〇吟木松香(_d Γ。岭乙基纖維素⑽yl cellul_ 和齡㈣脂（Ph_lie resins)的混合物、低級醇的聚甲基丙稀酸醋（PWhaerylates Gf丨。赠*。心)以及乙二醇單 ^ τ ^ „ (monobutyl ether 〇f ethyiene ^〇ι mo""吻6)或其混合物。在—實施例中，適合用於在本 :所述之厚膜組成物中的溶劑包括賴醇與㈣(例如，α_ 仏松脂醇或其與其他溶劑（例如，“、《二曱酸二丁 ^基卡必I 丁基卡必醇酷酸酿、己二醇和高彿點醇 ”酵曰)的混合物)。在另一實施財，該有機介質可包括用於在絲於基材上後促進快迷硬化的揮發性液體。 u^:在一實施例中，該聚合物可以該總組成物之8至 mwu㈣存在㈣有機介質中。可以利用有機 1將:膜銀:成物調整至預定之可網版印刷的黏度。在一實施例中，如由熟悉此項技術者所決定般，在該厚 150745.doc 201133509 膜組成物令之有機介暂另饵"為與在該分散體中可取決於塗敷咳音的古、t <，，、機成刀的比例一眚始办丨占达用之有機介質的種類。在貫靶例中’為了獲得良好的潤濕，誃隹成分之70至95重量百分比以及右媳入X刀月文〇匕括無機 ^ v L 里百刀比以及有機介質(載體)之5至30重量百分比。至里燒製厚臈組成物 ^一貫施例中，該有機介f可在該半導體裝置的乾燥虚期間移除。在-實施態樣中，該玻璃溶塊、銀和添加劑可在燒製期間燒結，以形成—電極。該燒製電極可包括由燒製與燒結製程所產生的成分、組成物之類。在此實施例的一態樣中，半導體裝置可為_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，在燒製之前，該前側（受照側）電極可包括本文所述的—或多個組成物。在一實施例中’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成物至該絕緣薄膜；以及 (d)燒製該裝置。熟悉此項技術者已暸解對本文所述之方法與裝置有用的例示性半導體基材，且該半導體基材包括但不限於：單晶 150745.doc • 14· 201133509 石夕、多晶妙、帶狀矽之類。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 ρ/η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。如熟悉此項技術者所瞭解的，該半導體基材的尺寸（長度X寬度）和厚度可改變。在一非限制性的實例中，該半導體基材的厚度可為50至500微米；1〇〇至300微米；或u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1〇〇至25〇 mm ; 125至 mm ;或 125至 156 mm。一熟悉此項技術者已瞭解對本文所述之方法與裝置有用的例示性、絕緣薄冑，且該絕緣薄冑包括但不受限於：氮化矽、氧化石夕、氧化鈥、SiNx:H、氣化非晶形氮化石夕、以及氧化矽/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石夕的-實施例中，該氮化石夕薄膜可藉由電衆增強化學氣相沉積（PECVD)、熱cVD製程或物理氣相沉積（p, 形成。在其巾絕㈣膜為氧化％之—實施例巾，可藉由熱氧化、熱CVD、電衆CVD或PVD來形成氧化石夕薄膜。該絕緣薄膜（或層）亦可稱為抗反射塗層（ARC)。、在本文所述之組成物可藉由熟悉此技藝者已知的各種方法而塗敷至具有ARC塗覆的半導體基材上，這些方法包括但不限於網版印刷、噴墨、共擠虔、注射器分配、直接寫入及霧劑喷墨。該組成物可以—圖案塗敷。該組成物可以 150745.doc 201133509 一預定形狀塗敷在一預定位置。在一實施例中，該組成物可用來形成該前侧電極之該導電指狀線和匯流排兩者。在一貫施例中，該導電指狀線的寬度可為2〇至2〇〇微米；4〇至150微米，或60至1〇〇微米。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3〇微米。在另一實施例中，該組成物可用來形成該導電、含矽的指狀線。塗佈在經ARC塗佈之半導體基材上的該組成物可如熟悉此項技術者已瞭解般乾燥〇.5至1〇分鐘之後燒製。在一實靶例中，揮發性溶劑和有機物可在乾燥製程期間移除。熟悉此項技術者將瞭解燒製條件。在例示性且為非限制性的燒製條件下，將該矽晶圓基材加熱至介於6〇〇和9〇(rc間的最大溫度，且持續期間為丨秒至2分鐘。在一實施例中，在燒製期間達到之最大矽晶圓溫度的範圍是從65〇至8〇〇乞，且持續期間為1至10秒。在另一實施例中，從該導電厚膜組成物形成的電極可在由氧和氮混合之氣體組成的一大氣中燒製。此燒製製程在該導電厚膜組成物中移除該有機介質並燒結該玻璃熔塊與銀。在另一實施例中，從該導電厚膜组成物形成的電極可在不含氧的一惰性大氣中以高於該有機介質之移除溫度的溫度燒製。此燒製製程燒結或熔化 «亥厚膜組成物中之諸如銅的基底金屬導電材料。在一貫施例中，於燒製期間，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。 150745.doc •16- 201133509 在另一實施例中，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成物共同燒製或循序燒製。該裝置的相反類型區域是位於4裝置的相反側上。該材料作用如電接點、純化層與可焊接的黏合區域。在一實施例中，該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，該背側導電材料可含有！呂。例示㈣背側含銘、板成物&塗敷方法係敛述在例如美國專利公開第2006/0272700號中，其全部内容在此併入作為參考。在另一實施態樣中，該可焊接的黏合材料可含有鋁和銀。例示性的含銘和銀的例示性黏纟組成物係&述在例如美國專利公開第2006/0231803號中，特將其併入於此以供參照。在另一實施例中，由於j^〇n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帛點材料放置在該裝置的#受照（背）側上，以最大化受照（前）側上的入射光。該半導體裝置可藉由下列方法從一結構元件開始製造，該結構兀件是由具有接面的一半導體基材與形成在其一主要表面上的一氮化矽絕緣薄膜所組成。該製造半導體裝置之方法包含以下步驟：以一預定形狀和一預定位置將具有穿透該絕緣薄膜能力的該導電厚膜組成物塗敷（例如，涂佈和印刷）至.該絕緣薄膜上；然後燒製，以便該導電厚= 150745.doc -17- 201133509 組成物炼化並通過該絕緣薄膜，以產生與該石夕基材的電氣接觸。該導電厚膜組成物如本文所述為一厚膜膏組成物，其以分散在-有機媒劑中之__銀粉末、含鋅添加劑、一具有300至600 C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-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，含有本文所述之組成物的裝置可含有矽酸鋅。本發明之-實施例是關於—種由上文所述之方法製造的半導體裝置。可以與本文所述之厚膜組成物一起使用之額外基材裝置、製造方法及類似者，係敘述在美國專利申請案公開第 2006/0231801號、第雇助刪號及第2〇〇6/〇23刪號中’其全文以引用方式包含於此。實例膏之備製 ^般而言’膏的製備是使用下列程序進行製備：量科適 B里的/合劑、介質及界面活性劑，並在混合罐中混合1 5分鐘’接著添加在此所述之玻璃炼塊，以及選擇性地金屬添加劑，再混合15分鐘。由於Ag為固體的主要部分，逐量添加銀粉末以確保較佳的潤濕。當均勻混合後，以從〇至3〇〇 psi的漸增壓力將該膏重覆地通過—個三報式研磨機（3_遍 mill)。輥之間距設定為丨密耳。以磨料細度測量分散度對第四最長的連續到痕而言，典型用於膏的f〇g值小 150745.doc •18· 201133509 於20微米，而對50%的膏皆產生刮痕的點而言，f〇g值小於10微米。表⑴謂描述銀膏之電氣性質。如表Z及財所示經過測試的膏含有77至81%的銀粉末及48至5%的玻璃熔塊粉末0 凋試程序效率針對根據本文所述之方法所建造的太陽能電池之轉換效率進行測試。以下提供—測試效率的例示性方法。在一實施例中，根據在本女m +、不文所述之方法所建造的太陽能電池係放置在用於測量效率手之商業測試器（ST-1000) 中。該I-V測試器中的氙弧φ 的吼弧先燈以-已知強度模擬日光，並照射該電池的前表面。測使用多點接觸方法以在大約400負載電阻設定來里電仙·⑴及電壓（V)以判斷出電池之1-V曲線。從該I-V曲線計算出出真充因子（FF)、串聯雷阻 (Rs)及效率（Eff)。 p电丨且將效率及串聯電阻標準所制士认恭至以由不含有添加的酸之銀膏所製成的電池所獲得之值。表III顯示標準化之效率值酸之銀膏的效率、代表不“添加的羊之增加指示改善的，標準化效率值代表相較於不含有大於改善。个3有添加的酸之銀膏的表IV顯示標準^卜虫& 鈿+化串聯電阻值，苴的酸之銀膏的串聯電阻〃代表不各有添加性能。小於1〇〇之桿準"Ρ且之減少促成改善的裝置 …串聯電阻值代表相較於不含有添 150745.doc 19- 201133509 加的酸之銀膏的改善。上述效率測試為例示性。一在此技術中具有普通技能者將瞭解其他用於測試效率之配備和程序。表I :例示性銀膏組成物（wt. °/〇) 酸添加劑銀玻璃熔塊有機介質總計 0.0 81.0 5.0 14.0 100.0 ο.ι 80.9 5.0 14.0 100.0 0.2 80.8 5.0 14.0 100.0 0.5 80.6 5.0 13.9 100.0 Ι.Ο 80.2 5.0 13.9 100.0 3.0 78.6 4.9 13.5 ιοο.ο 5.0 77.1 4.8 I3.l ιοο.ο II :玻璃熔塊組成物（Wt. %)

Si02 Li20 Bl2〇3 Ce〇2 V2〇5 總計 10.8 0.2 83.9 2.1 3.0 100.0 表III :銀膏之電氣性質-效率標準化之效率（％) 草酸酸添加劑丙二酸油酸

K (0/0) ί€κ-δ丧 °·°· 2 5 0 0 0 ο ο ο ΙΑ 5 11 ο 11 ο 1Χ ο ο il ο 11 ο ΙΑ 11 ο 6 9 7 9 5 9 5 9 I50745.doc -20- 201133509 表IV :銀膏之電氣性質-串聯電阻標準化之效率（％)

【圖式簡單說明】 Ϊ 圖1⑷為描繪半導體裝置之製造的程序流程圖圖1A至F中所示的附圖標號說明如下。【主要元件符號說明】 10 20 30 40 60 61 70 71 500 501 P型矽基板 η型擴散層氮化矽薄膜、氧化鈦薄膜或氧化矽薄膜 Ρ+層（背表面場，BSF) 背側上所形成之鋁膏鋁月電極（藉由燒冑背側紹膏所獲得）月側上形成的銀或銀/鋁膏銀或銀/紹背電極(藉由燒製背側根據本發明形成在前側上之銀膏焱得）根據本發明之銀前形成） …（猎由燒製前侧銀膏所 J50745.doc -21 ·

Claims

201133509 七、申請專利範圍： 1. 一種厚膜組成物，包含： (a) —或多個導電材料； (b) —或多個玻璃熔塊； (c) 一或多個酸或酸形成成分；以及 (d) —有機載體。 '2·如申請專利範圍第1項所述之厚膜組成物，其中該酸或 • 酸形成成分具有1至5之pKa。 3. 如申請專利範圍第1項所述之厚膜組成物，其中該酸為一有機或一無機酸。 4. 如申清專利範圍第1項所述之厚膜組成物，進一步包含 ΖηΟ。 5. 如申清專利範圍第1項所述之厚膜組成物，其中該—或多個玻璃炫塊為該組成物之〇4至8重量百分比。 6. 如申請專利範圍第1項之厚膜組成物，其中該一或多個酉义或I形成成分為该組成物之〇. 1至6重量百分比。 . 7.如申請專利範圍第1項所述之厚膜組成物，其中該一或，多個酸或酸形成成分為該組成物之0.2至3重量百分比。 8. 如申請專利範圍第3項所述之厚膜組成物，其中該有機酸係選自由下列所組成之群組：丙二酸、草酸、二羧酸及諸如中草酸（mesoxalic acid)之變體化合物及其混合物。 9. 如申請專利範圍第8項所述之厚膜組成物，其中該有機酸係選自由下列所組成之群組：丙二酸、草酸及其混合 150745.doc 201133509 ίο. 11. 12. 13. 14. 15. 物0 一種製造半導體裝置之方法’包含下列步驟： (a) 提供一半導體基材； (b) 將一絕緣薄膜塗敷至該半導體基材； (c) 將如申請專利範圍第1項之該厚膜組成物塗敷至該絕緣薄膜；以及 (d) 燒製該裝置。士申。月專利範圍苐1 〇項所述之方法，其中在步驟（d)之月'J，該方法進一步包含施加塗敷一第二厚膜組成物至該半導體基材的步驟，其中該第：厚膜組成物包含紹。如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該絕緣薄膜選自包含氮化矽薄膜、氧化鈦薄膜、SiNx:H薄膜、氧化矽薄膜及氧化矽/氧化鈦薄膜之群組。如申印專利範圍第1G項所述之方法，其中該絕緣薄膜選自包含氮化矽薄膜及SiNx:H薄膜之群組。、一種由如中請專利範圍第1G項所述之方法所製成體裝置。一種半導體裝置，包含： ()電極’其中’在燒製之前，該電極包含如申請專利範圍第1項之該厚膜組成物； ° (b) —絕緣薄膜；以及 (c) —半導體基材。 150745.doc