TW201308355A - 含鉛-碲-鋰-鈦-氧化物之厚膜膏及其在半導體裝置製造中的使用 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一導電厚膜膏組成物，其包含銀及一鉛-碲-鋰-鈦-氧化物，兩者均分散在一有機介質中。本發明進一步係關於一由該膏組成物所形成之電極及一半導體裝置，特別是一包含這一類電極的太陽能電池。

Description

含鉛-碲-鋰-鈦-氧化物之厚膜膏及其在半導體裝置製造中的使用
本發明主要係關於一厚膜膏組成物及由該組成物形成的厚膜電極。其進一步係關於一矽半導體裝置，特別是關於組成物在形成太陽能電池之厚膜電極中的使用。
雖然本發明對於像是光二極體及太陽能電池之受光元件特別有效，但是本發明可應用至廣域的半導體裝置。下面描述有關於做為習知技藝之一特定實例的太陽能電池之發明背景。
具有p型基質之習知太陽能電池結構具有典型位於電池前側或太陽側之負電極，及位於背側之正電極。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。大多數的太陽能電池為經過金屬化，亦即，設有導電的金屬電極之矽晶圓的形式。典型的厚膜膏係網版印刷至基材上並燒製以形成電極。
在下文伴隨圖1A至1F敘述此製造方法之一實例。
圖1A顯示單晶或多晶p型矽基材10。
在圖1B中，藉由使用氧氯化磷作為磷來源之磷的熱擴散形成相反導電型的n型擴散層20。在不作任何特定修改之下，在矽p型基材10的整個表面上方形成 擴散層20。可藉由控制擴散溫度及時間來變化擴散層的深度，且通常形成在約0.3至0.5微米的厚度範圍中。n型擴散層可具有每平方數十歐姆上至每平方約120歐姆的薄片電阻率。
如圖1C所示，在以一光阻或類似物保護此擴散層之前表面後，藉由蝕刻從其餘的表面移除擴散層20，以致擴散層20僅留在前表面上。而後使用一有機溶劑或類似者移除該光阻劑。
之後，如圖1D所示，在n型擴散層20上形成亦作用如一抗反射塗層的絕緣層30。絕緣層通常為氮化矽，但亦可為SiNx：H薄膜(亦即，絕緣薄膜包括用於在後續燒製處理期間鈍化的氫)、氧化鈦薄膜、氧化矽薄膜或氧化矽/氧化鈦薄膜。厚度約為700至900 Å的氮化矽薄膜適用於約1.9至2.0的折射率。絕緣層30的沉積可藉由濺射、化學氣相沉積或其他方法。
接下來，形成電極。如圖1E所示，將用於前電極的銀膏500網版印刷在氮化矽薄膜30上，接著加以乾燥。此外，接著將背側銀或銀/鋁膏70及鋁膏60網版印刷至基材背側，隨後進行乾燥。在紅外線爐中以接近750至850℃的溫度範圍持續實行從數秒至數十分鐘週期的燒製。
因此，如圖1F所示，在燒製期間，鋁在背側上從鋁膏60擴散進入矽基材10，從而形成含有高濃度鋁摻質的p+層40。此層通常被稱為背面電場(back surface field,BSF)層，並且有助於改善該太陽能電池之能量轉換效率。
燒製會將經乾燥之鋁膏60轉化為一鋁背電極61。同時燒製背側銀或銀/鋁膏70，使其變為銀或銀/鋁背電極71。在燒製期間，背側鋁和背側銀或銀/鋁之間的界線呈現合金狀態，從而達成電連接。背電極的大部分面積係由鋁電極61佔據，部分是因為要形成p+層40的緣故。因為不可能焊接至一鋁電極，銀或銀/鋁背電極71遂形成在部分的背側上方，以作為用於經由銅條或其類似物互連太陽能電池的電極。此外，前側銀膏500在燒製期間燒結並穿透氮化矽薄膜30，從而達成與n型層20的電接觸。此類型的程序通常稱為「燒穿」。圖1F之經燒製的電極501明白地顯示出燒穿的結果。
持續努力於提供具有減量銀的厚膜膏組成物，而在此同時，其仍保有所得電極及裝置之電性能與其他相關性質。本發明提供一銀膏組成物，同時提供一具有較少量銀的系統，同時仍保有電及機械性能。
本發明提供一厚膜膏組成物，其包含：(a)35至55重量百分比的銀；(b)0.5至5重量百分比的鉛-碲-鋰-鈦-氧化物；(c)0至5重量百分比的無機添加劑，其選自由下列所構成的群組：Bi2O3、TiO2、Al2O3、B2O3、SnO2、Sb2O5、Cr2O3、Fe2O3、ZnO、CuO、Cu2O、MnO2、Co2O3、NiO、RuO2、一可在燒製期間產生一所列出之金屬氧化物的金屬、一可在燒製期間產生一所列出之金屬氧化物的金屬化合物及其混合物；以及 (d)有機介質；其中該銀、該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物及任何無機添加劑係分散在該有機介質中，該膏組成物包含小於70重量百分比的無機成分，其包含該銀、該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物及任何無機添加劑，且其中該重量百分比係以該膏組成物的總重量為基礎，以該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物的總重量為基礎，該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物包含25至65重量百分比的PbO、25至70重量百分比的TeO2、0.1至5重量百分比的Li2O及0.1至5重量百分比的TiO2。
本發明亦提供一半導體裝置，特別是一太陽能電池，其包含一由本膏組成物形成之電極，其中該膏組成物已經過燒製，以移除該有機介質並形成該電極。
本發明的導電厚膜膏組成物含有減量的銀，但同時提供從該膏形成一電極的能力，其中該電極具有良好的電及黏合性質。
該導電厚膜膏組成物包括銀、一鉛-碲-鋰-鈦-氧化物、可能還有一無機添加劑及一有機媒劑。在各種實施例中，其係用於形成網版印刷電極，特別是用於形成太陽能電池之矽基材背側上的耳片(tabbing)電極。該膏組成物包括35至55重量百分比的銀、0.5至5重量百分比的鉛-碲-鋰-鈦-氧化物、0至5重量百分比的無機添加劑，其選自由下列所構成的群組：Bi2O3、TiO2、Al2O3、B2O3、SnO2、Sb2O5、Cr2O3、Fe2O3、ZnO、CuO、Cu2O、MnO2、Co2O3、NiO、RuO2、一可在燒製期間產生一所 列出之金屬氧化物的金屬、一可在燒製期間產生一所列出之金屬氧化物的金屬化合物及其混合物；及一有機介質，其中該銀、該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物與任何無機添加劑均分散在該有機介質中，且其中該重量百分比係以該膏組成物的總重量為基礎。
在下文詳細解釋本發明之厚膜膏組成物的每一成分。
銀
在本發明中，膏的導電相為銀(Ag)。該銀可為銀金屬、銀合金或其混合物之形式。典型地，在銀粉末中，銀粒子為片狀形態、球狀形態、粒狀形態、結晶形態、其他不規則形態及其混合物。可在一膠態懸浮液中提供銀。該銀亦可為下列形式：氧化銀(Ag2O)、如AgCl、AgNO3、AgOOCCH3(乙酸銀)、AgOOCF3(三氟乙酸銀)、正磷酸銀(Ag3PO4)之銀鹽或其混合物。亦可使用能與其他厚膜膏之成分相容的銀形式。
在一實施例中，該厚膜膏組成物包含導電之已塗覆銀粒子。合適之塗層包括磷與表面活性劑。合適之表面活性劑包括聚乙烯氧化物(polyethyleneoxide)、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸、亞麻油酸、硬脂酸、棕櫚酸、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽與其混合物。鹽類反離子可為銨、鈉、鉀及其混合物。
銀的粒度並未受到任何特別限制。在一實施例中，一平均粒度為小於10微米；在另一實施例中，平均粒度小於5微米。
由於成本之故，有利的是減少該膏中的銀量，同時保有該膏及從該膏形成之電極所需的性質。此外，本厚膜膏得形成具有縮減厚度的電極，導致進一步的節省。以該膏組成物的總重量為基礎，本厚膜膏組成物包含35至55重量百分比的銀。在一實施例中，厚膜膏組成物包括38至52重量百分比的銀。
鉛-碲-鋰-鈦-氧化物
該膏組成物之一成分為一鉛-碲-鋰-鈦-氧化物(Pb-Te-Li-Ti-O)。在一實施例中，此氧化物可為一玻璃組成物，例如，玻料。在另一實施例中，此氧化物可為結晶、部分結晶、非晶、部分非晶或其組合。在一實施例中，Pb-Te-Li-Ti-O可包括多於一種的玻璃組成物。在一實施例中，Pb-Te-Li-Ti-O組成物可包括一玻璃組成物及一附加組成物(例如，一結晶組成物)。
可藉由使用一在此項技藝中具有普通技能者所了解的技術來混合PbO、TeO2、Li2O、TiO2及其他將包含在其中的氧化物(或在加熱時分解為所需氧化物的其他材料)而製備該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物(Pb-Te-Li-Ti-O)。這類製備技術可包括在空氣或含氧氣氛中加熱該混合物以形成一熔體；將該熔體淬火；及磨碎、輾磨及/或篩選該經淬火的材料，以提供一具有所需粒度的粉末。典型實施鉛、碲、鋰、鈦及其他將包含在其中之氧化物的 混合物之熔化達800至1200℃的峰值溫度。可在例如不銹鋼壓板上或在反方向旋轉的不銹鋼輥間對熔化的混合物進行淬火，以形成一薄板。可碾磨所產生的薄板，以形成粉末。典型地，經碾磨的粉末所具有的d50為0.1至3.0微米。一熟悉製造玻料之技術者可利用替代的合成技術(例如，但不受限於，水淬火、溶膠-凝膠、噴霧熱解或其他適於製造粉末形式之玻璃的技術)。
以Pb-Te-Li-Ti-O之起始混合物的總重量為基礎，用來製造Pb-Te-Li-Ti-O的起始混合物包括25至65重量百分比的PbO、25至70重量百分比的TeO2、0.1至5重量百分比的Li2O及0.1至5重量百分比的TiO2。在一實施例中，以Pb-Te-Li-Ti-O之起始混合物的總重量為基礎，用來製造Pb-Te-Li-Ti-O的起始混合物包括30至60重量百分比的PbO、30至65重量百分比的TeO2、0.25至3重量百分比的Li2O及0.25至5重量百分比的TiO2。在另一實施例中，起始混合物包括30至50重量百分比的PbO、50至65重量百分比的TeO2、0.5至2.5重量百分比的Li2O及0.5至3重量百分比的TiO2。
在上述實施例的任一者之中，PbO、TeO2、Li2O3及TiO2可為Pb-Te-Li-Ti-O組成物的80至100重量百分比。在進一步的實施例中，PbO、TeO2、Li2O3及TiO2可為Pb-Te-Li-Ti-O組成物的85至100重量百分比或90至100重量百分比。
在上述實施例的任一者之中，除了上述的PbO、TeO2、Li2O及TiO2之外，Pb-Te-Li-Ti-O進一步包含一氧化物，其選自由下列所構成的群組：SiO2、SnO2、 B2O3、ZnO、Nb2O5、CeO2、V2O5、Al2O3、Ag2O及其混合物。在此實施例之實施態樣中(以總起始混合物的重量為基礎)：SiO2可為0至10重量百分比、0至9重量百分比或2至9重量百分比；SnO2可為0至5重量百分比、0至4重量百分比或0.5至1.5重量百分比；B2O3可為0至10重量百分比、0至5重量百分比或1至5重量百分比；以及Ag2O可為0至30重量百分比、0至20重量百分比或3至15重量百分比。
此外，在上述實施例的任一者之中，本文的玻料組成物可包括一或多個之一第三組成分：GeO2、Ga2O3、In2O3、NiO、ZnO、CaO、MgO、SrO、BaO、SeO2、MoO3、WO3、Y2O3、As2O3、La2O3、Nd2O3、Bi2O3、Ta2O5、FeO、HfO2、Cr2O3、CdO、Sb2O3、PbF2、ZrO2、Mn2O3、P2O5、CuO、Nb2O5、Rb2O、Na2O、K2O、Cs2O、Lu2O3及金屬鹵化物(例如，NaCl、KBr、NaI、LiF、ZnF2)。
因此，如本文所用，「Pb-Te-Li-Ti-O」一詞亦可含有一或多種元素的氧化物，該些元素選自由下列所構成的群組：Si、Sn、B、Ag、Na、K、Rb、Cs、Ge、Ga、In、Ni、Zn、Ca、Mg、Sr、Ba、Se、Mo、W、Y、As、La、Nd、Bi、Ta、V、Fe、Hf、Cr、Cd、Sb、Zr、Mn、P、Cu、Lu、Ce、Al及Nb。
表1及2列出一些粉末混合物的實例，其含有PbO、TeO2、Li2O、TiO2及可用來製造鉛-碲-鋰-鈦-氧化 物之其他選用的化合物。此列表意欲作為說明而非限制之用。在表1及2中，化合物的量係以總Pb-Te-Li-Ti-O組成物的重量為基礎而以重量百分比表示。
在一實施例中，Pb-Te-Li-Ti-O可為一均質粉末。在另一實施例中，Pb-Te-Li-Ti-O可為多於一種的粉末之組合，其中每一粉末分別可為均質族群。2種粉末之總體組合的組成物係在上述範圍內。例如，Pb-Te-Li-Ti-O可包括2或更多種不同粉末的組合；這些粉末分別可具有不同組成物，且可或可不在上述範圍內；不過，這些粉末的組合係在上述範圍內。
在一實施例中，Pb-Te-Li-Ti-O組成物可包括一粉末，其包括一含有Pb-Te-Li-Ti-O組成物之一些但非全部之所需元素的均質粉末；及一第二粉末，其包括一或多個的其他所需元素。例如，Pb-Te-Li-Ti-O組成物可包括一第一粉末，其包括Pb、Te、Li及O；及一第二粉末，其包括TiO2。在此實施例之一實施態樣中，可將該些粉末共同熔化，以形成均勻的組成物。在此實施例之一進一步的實施態樣中，可分別將該些粉末添加至一厚膜組成物。
在一實施例中，一些或全部的任何Li2O可以Na2O、K2O、Cs2O或Rb2O來取代，導致玻璃組成物具有類似於上文所列出之組成物的性質。在此實施例中，總鹼金屬含量將為上文針對Li2O所述者。
在本文中將玻璃組成物(亦稱為玻料)描述成包括某百分比之特定成分。具體而言，該些百分比為用於起始材料中的成分之百分比，其如本文所述經過後續處理而 形成玻璃組合物。此類命名法對於熟習該項技術者來說早為已知。換言之，該組合物含有一些成分，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。如玻璃化學這項技術中具有普通技能者所了解的，在玻璃的製造程序期間可能會釋放某一部分的揮發性物種。揮發性物種的一實例為氧。亦須了解雖然玻璃表現得像是非晶材料，其可能會含有微量的結晶材料。
若以經燒製的玻璃開始，在此項技藝中具有普通技能者可使用熟悉此項技藝者已知的一方法來計算本文所述之起始成分的百分比，該些方法包括，但不限於：感應耦合電漿放射光譜儀(ICPES)、感應耦合電漿原子放射光譜儀(ICP-AES)及類似者。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(Mössbauer)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)。
在此項技藝中具有普通技能者將了解原料的選擇可在非故意的情況下包括可在處理期間併入玻璃中的雜質。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，即使該厚膜組成物包括雜質，含有該厚膜組成物的一太陽能電池仍可具有本文所述的效率。
以厚膜膏組成物的總重量為基礎，在本厚膜膏組成物中之Pb-Te-Li-Ti-O的含量為0.5至5重量百分比。在一實施例中，含量為1至3.5重量百分比。
有機介質
將厚膜膏組成物之無機成分與一有機介質混合，以形成對印刷具適當稠度及流變性的黏稠膏。多種惰性粘稠材料可當做有機介質使用。有機介質可為使無機成分在膏之製造、運送及儲存期間以及在網版印刷程序期間於印刷篩網上可以適當穩定度分散在其中者。
適合的有機介質具備可提供穩定之固體分散性、適合網印之黏度及搖變性、適當之基材及膏固體可濕性、一優良之乾燥速率以及優良之燒製性質的流變特性。該有機介質可包括增稠劑、安定劑、表面活性劑及/或其他常見的添加劑。這一類的觸變性增稠劑為有機搖變助劑(Thixatrol)。該有機介質可為一種聚合物溶於溶劑中的溶液。適合的聚合物包括乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、木松香、乙基纖維素及苯酚樹脂之混合物、低級醇之聚甲基丙烯酸酯以及乙二醇單乙酸酯之單丁醚。適合的溶劑包括萜類，例如α-或β-萜品醇或上述與其他溶劑(例如煤油、鄰苯二甲酸二丁酯、丁卡必醇、丁卡必醇乙酸酯、伸己甘醇及沸點在150℃以上的醇類)之混合物，以及醇酯。其他合適之有機介質成分包括：雙(2-(2-丁氧乙氧基)己二酸乙酯、二元酯(如DBE、DBE-2、DBE-3、DBE-4、DBE-5、DBE-6、DBE-9與DBE 1B)、環氧妥爾酸辛酯(octyl epoxy tallate)、異十四醇與氫化松香之新戊四醇酯。有機介質亦可包括揮發性液體，以在基材上塗敷該厚膜膏組成物後促進快速硬化。
有機介質在該厚膜膏組成物中之最佳量係與施用該膏之方法以及所用之特定有機介質有關。以膏組成物的總重量為基礎，本厚膜膏組成物含有35至60重量百分比的有機介質。
若有機介質包括一聚合物，則該聚合物典型包括8至15重量百分比的有機組成物。
無機添加劑
用在本發明之組成物中的Pb-Te-Li-Ti-O提供黏合性。不過，可添加一無機黏合性促進劑來增加黏合特性。此無機添加劑可選自由下列所構成的群組：Bi2O3、TiO2、Al2O3、B2O3、SnO2、Sb2O5、Cr2O3、Fe2O3、ZnO、CuO、Cu2O、MnO2、Co2O3、NiO、RuO2、一在燒製期間可產生所列出之金屬氧化物的金屬、一在燒製期間可產生所列出之金屬氧化物的金屬化合物及其混合物。添加劑可在不影響電性能及曲折的情況下幫助增加黏合特性。
無機添加劑的平均直徑在0.5至10.0 μm的範圍內，或者，當添加劑為有機金屬化合物的形式時，其平均直徑係分散至分子程度。以膏組成物的總重量為基礎，待添加至膏組成物之添加劑的量為0至5重量百分比。在一實施例中，添加劑的量為0.5至5重量百分比。
厚膜膏組成物的製備
在一實施例中，厚膜膏組成物可藉由以任何順序混合銀粉末、Pb-Te-Li-Ti-O粉末、有機介質及任何無機添 加劑來製備。在一些實施例中，首先混合無機成分，再將之添加至有機介質。在其他實施例中，為無機成分之主要部分的銀粉末係緩慢地添加至有機介質。需要時可藉由加入溶劑而調整其黏度。可使用提供高切力的混合方法。以膏組成物的總重量為基礎，厚膜膏含有小於70重量百分比的無機成分，亦即，銀粉末、Pb-Te-Li-Ti-O粉末及任何無機添加劑。在一實施例中，厚膜膏含有小於60重量百分比的無機成分。
可藉由網版印刷、電鍍、擠出成形、噴墨、塑形或多重印刷或色帶來沉積厚膜膏組成物。
在此電極形成程序中，首先乾燥化該厚膜膏組成物，接著進行加熱，以移除該有機介質並燒結該無機材料。該加熱過程可在空氣或一含氧氣氛中進行。此步驟通常稱為「燒製」。典型設定燒製溫度曲線以便能從經乾燥的厚膜膏組成物燃盡有機黏合劑材料及所存在的任何其他有機材料。在一實施例中，該燒製溫度為750至950℃。該燒製過程可在一利用高輸送速率(例如100-500 cm/min)之帶式爐中進行，而所得之滯留時間為0.05至5分鐘。可使用多個溫度區(例如，3至11個區)來控制所需的熱曲線。
參照圖2A至2D解釋一使用本發明之膏組成物來製備太陽能電池的實例。
首先，製備具有一擴散層及一抗反射塗層的矽基材102。如圖2A中所示，在矽基材的受光前側面(表面)上，安裝典型主要由銀所組成的電極104。如圖2B中所示，在基材背面上，藉由網版印刷塗敷鋁膏(例如， PV333、PV322(可購自DuPont co.，Wilmington，DE))接著加以乾燥106。如圖2C中所示，本發明的膏組成物接著以部分重疊的狀態與經乾燥的鋁膏塗敷在一起，之後進行乾燥108。每種膏的乾燥溫度較佳的是150℃或更低。並且，鋁膏及本發明之膏的重疊部分較佳約為0.5至2.5 mm。
接下來，如圖2D中所示，在700至950℃的溫度持續燒製基材約1至15分鐘，以得到所需的太陽能電池。電極112係由本發明的膏組成物形成，其中該組成物已經過燒製以移除有機介質並燒結無機物。所得到的太陽能電池在基材102之受光前側上具有電極104，且在背面上具有主要由鋁所組成的鋁電極110和由經燒製之本發明之膏組成物所組成的電極112。電極112作用如太陽能電池之背側上的片電極(tabbing electrode)。
實例 實例1 鉛-碲-鋰-鈦-氧化物的製備 製備表1及2的Pb-Te-Li-Ti-O玻璃
表1的鉛-碲-鋰-鈦-氧化物(Pb-Te-Li-Ti-O)組成物係藉由混合及摻合Pb3O4、TeO2、Li2CO3及TiO2粉末與可選擇地，如表1所示，SiO2、B2O3、Ag2O及/或SnO2的份量來製備，以提供具有表1所示之重量百分比(以總玻璃組成物的重量為基礎)的氧化物之組成物。
表2的鉛-碲-鋰-鈦-氧化物(Pb-Te-Li-Ti-O)組成物係藉由混合及摻合Pb3O4、TeO2、Li2CO3及TiO2粉末與可選擇地，如表2所示，B2O3、ZnO、Nb2O5、Ag2O、CeO2及/或V2O5的份量來製備，以提供具有表2所示之重量百分比(以總玻璃組成物的重量為基礎)的氧化物之組成物。
將已摻合的粉末批料裝載至鉑合金坩鍋中，接著將之插入在900至1000℃之使用空氣或含O2氣氛的爐中。在該成分達到完全溶化後，該熱處理的持續時間為20分鐘。然後以金屬滾輪將因該成分熔合而得之低黏度液體淬火。然後將該淬火後之玻璃研磨，並網篩以提供一d50為0.1至3.0微米的粉末。
製備Pb-Te-Li-Ti-Al-O玻璃
一含鋁之鉛-碲-鋰-鈦-氧化物(Pb-Te-Li-Ti-O)組成物係藉由混合及摻合TeO2(99+%純度)、PbO、Li2CO3(ACS試劑級，99+%純度)、Al2O3及TiO2的份量來製備，該等係在適當容器中持續滾磨15至30分鐘，以混合起始粉末來提供一組成物，其具有47.14重量百分比的PbO、49.98重量百分比的TeO2、0.55重量百分比的Li2O、1.85重量百分比的Al2O3及0.48重量百分比的TiO2。將該起始粉末混合物放置在一鉑坩堝中，並在空氣中於一10℃/min的加熱速率下加熱至900℃，然後維持在900℃一小時以熔化該混合物。使該熔體從900℃焠火，此焠火係藉由將該鉑坩堝從該爐中移除並將該熔體倒於一不鏽鋼壓板上。所得材料係在一研缽中研磨並研碎至小於100網目。已研磨之材料而後在一聚乙烯容器中以氧化鋯球與異丙醇進行球磨，直到其d50為0.5：0.7微米。接著將經球磨的材料與碾磨球分離、進行乾燥並使之穿過230篩目的篩網，以提供用在厚膜膏製備中的熔塊粉末。
厚膜膏組成物的製備
厚膜膏可藉由混合銀、任何在上文所製備的Pb-Te-Li-Ti-O粉末、有機介質、Thixatrol及無機黏合性促進劑添加劑來製備。銀、Pb-Te-Li-Ti-O及黏合性促進劑係以連續地攪拌添加至有機介質Thixatrol。由於銀為固體的主要部分，其係緩慢地添加來確保更佳的潤濕。接著以1 mil的間隙讓膏通過三輥磨機數次。藉由磨料細度(FOG)來測量分散度，以確保FOG小於或等於20/10。
用在此實例中的成分比例為50重量百分比的銀、2重量百分比的Pb-Te-Li-Ti-O、45.25重量百分比的有機介質、0.75重量百分比的Thixatrol及2.0重量百分比的無機黏合性促進劑，其係由1.0重量百分比的ZnO、0.6重量百分比的Bi2O3及0.4重量百分比的銅所組成。
測試電極
為了判定由本膏組成物形成之電極的黏合性質，將膏組成物以電極形式網版印刷至矽晶圓表面上。接著讓膏乾燥並在爐中燒製。
實例2
除了使用50重量百分比的銀、1.4重量百分比的Pb-Te-Li-Ti-O、45.85重量百分比的有機介質、0.75重量百分比的Thixatrol及2.0重量百分比的無機黏合性促進劑來製備膏之外，實例2係如實例1所述般實行，該 無機黏合性促進劑係由1.0重量百分比的ZnO、0.6重量百分比的Bi2O3及0.4重量百分比的銅所組成。
實例3
除了使用40重量百分比的銀、2.0重量百分比的Pb-Te-Li-Ti-O、55.25重量百分比的有機介質、0.75重量百分比的Thixatrol及2.0重量百分比的無機黏合性促進劑來製備膏之外，實例3係如實例1所述般實行，該無機黏合性促進劑係由1.0重量百分比的ZnO、0.6重量百分比的Bi2O3及0.4重量百分比的銅所組成。
實例4
除了使用40重量百分比的銀、1.4重量百分比的Pb-Te-Li-Ti-O、55.85重量百分比的有機介質、0.75重量百分比的Thixatrol及2.0重量百分比的無機黏合性促進劑來製備膏之外，實例4係如實例1所述般實行，該無機黏合性促進劑係由1.0重量百分比的ZnO、0.6重量百分比的Bi2O3及0.4重量百分比的銅所組成。
實例5
除了使用50重量百分比的銀、3.3重量百分比的Pb-Te-Li-Ti-O、43.95重量百分比的有機介質、0.75重量百分比的Thixatrol及2.0重量百分比的無機黏合性促進劑來製備膏之外，實例5係如實例1所述般實行，該無機黏合性促進劑係由1.0重量百分比的ZnO、0.6重量百分比的Bi2O3及0.4重量百分比的銅所組成。
實例6
除了使用52重量百分比的銀、4.5重量百分比的Pb-Te-Li-Ti-O、40.75重量百分比的有機介質、0.75重量百分比的Thixatrol及2.0重量百分比的無機黏合性促進劑來製備膏之外，實例6係如實例1所述般實行，該無機黏合性促進劑係由1.0重量百分比的ZnO、0.6重量百分比的Bi2O3及0.4重量百分比的銅所組成。
實例7
除了使用55重量百分比的銀、4.5重量百分比的Pb-Te-Li-Ti-O、37.75重量百分比的有機介質、0.75重量百分比的Thixatrol及2.0重量百分比的無機黏合性促進劑來製備膏之外，實例7係如實例1所述般實行，該無機黏合性促進劑係由1.0重量百分比的ZnO、0.6重量百分比的Bi2O3及0.4重量百分比的銅所組成。
10‧‧‧p型矽基材
20‧‧‧n型擴散層
30‧‧‧氮化矽薄膜、氧化鈦薄膜或氧化矽薄膜
40‧‧‧p+層(背面電場，BSF)
60‧‧‧形成在背側上的鋁膏
61‧‧‧鋁背側電極(由燒製背側鋁膏所得到)
70‧‧‧形成在背側上的銀/鋁膏
71‧‧‧銀/鋁背側電極(由燒製背側銀/鋁膏所得到)
102‧‧‧具有擴散層及一抗反射塗層之矽基材
104‧‧‧受光表面側電極
106‧‧‧用於鋁電極之膏組成物
108‧‧‧用於片電極之本發明的膏組成物
110‧‧‧鋁電極
112‧‧‧片電極
500‧‧‧形成在前側上的銀膏
501‧‧‧銀前電極(由燒製前側銀膏所形成)
圖1A至1F繪示一半導體裝置之製造。圖1中所示的參考數字說明如下。
10：p型矽基材
20：n型擴散層
30：氮化矽薄膜、氧化鈦薄膜或氧化矽薄膜
40：p+層(背面電場，BSF)
60：形成在背側上的鋁膏
61：鋁背側電極(由燒製背側鋁膏所得到)
70：形成在背側上的銀/鋁膏
71：銀/鋁背側電極(由燒製背側銀/鋁膏所得到)
500：形成在前側上的銀膏
501：銀前電極(由燒製前側銀膏所形成)
圖2A至2D解釋一用於使用本發明之導電膏來製造太陽能電池之一實施例的製造程序。示於圖2A至2D之參考數字解釋如下。
102 具有擴散層及一抗反射塗層之矽基材
104 受光表面側電極
106 用於鋁電極之膏組成物
108 用於片電極之本發明的膏組成物
110 鋁電極
112 片電極

Claims (10)

  1. 一種厚膜膏組成物，包含：(a)35至55重量百分比的銀；(b)0.5至5重量百分比的鉛-碲-鋰-鈦-氧化物；(c)0至5重量百分比的無機添加劑，其選自由下列所構成的群組：Bi2O3、TiO2、Al2O3、B2O3、SnO2、Sb2O5、Cr2O3、Fe2O3、ZnO、CuO、Cu2O、MnO2、Co2O3、NiO、RuO2、一可在燒製期間產生一所列出之金屬氧化物的金屬、一可在燒製期間產生一所列出之金屬氧化物的金屬化合物及其混合物；以及(d)一有機介質；其中該銀、該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物及任何該無機添加劑係分散在該有機介質中，該膏組成物包含小於70重量百分比的無機成分，其包含該銀、該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物及任何該無機添加劑，其中該重量百分比係以該膏組成物的總重量為基礎，該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物包含25至65重量百分比的PbO、25至70重量百分比的TeO2、0.1至5重量百分比的Li2O及0.1至5重量百分比的TiO2，其中該重量百分比係以該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物的總重量為基礎。
  2. 如請求項1所述之膏組成物，該膏組成物包含38至52重量百分比的銀及1至3.5重量百分比的鉛-碲-鋰-鈦-氧化物，其中該重量百分比係以該膏組成物的總重量為基礎。
  3. 如請求項1所述之膏組成物，該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物包含30至60重量百分比的PbO、30至65重量百分比的TeO2、 0.25至3重量百分比的Li2O及0.25至5重量百分比的TiO2，其中該重量百分比係以該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物的總重量為基礎。
  4. 如請求項1所述之膏組成物，該膏組成物包含小於60重量百分比的無機成分，其包含該銀、該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物及任何該無機添加劑。
  5. 如請求項1所述之膏組成物，包含0.5至5重量百分比的該無機添加劑，其係選自由下列所構成的群組：Bi2O3、TiO2、Al2O3、B2O3、SnO2、Sb2O5、Cr2O3、Fe2O3、ZnO、CuO、Cu2O、MnO2、Co2O3、NiO、RuO2、一可在燒製期間產生一所列出之金屬氧化物的金屬、一可在燒製期間產生一所列出之金屬氧化物的金屬化合物及其混合物，其中該重量百分比係以該膏組成物的總重量為基礎。
  6. 如請求項5所述之膏組成物，該膏組成物包含小於60重量百分比的無機成分，其包含該銀、該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物及該無機添加劑。
  7. 如請求項1所述之膏組成物，該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物進一步包含一或多個元素的氧化物，該些元素係選自由下列所構成的群組：Si、Sn、B、Ag、Na、K、Rb、Cs、Ge、Ga、In、Ni、Zn、Ca、Mg、Sr、Ba、Se、Mo、W、Y、As、La、Nd、Bi、Ta、V、Fe、Hf、Cr、Cd、Sb、Zr、Mn、P、Cu、Lu、Ce、Al及Nb。
  8. 如請求項1所述之膏組成物，其中該鉛-碲-鋰-鈦-氧化物為一玻料的形式。
  9. 一種太陽能電池，包含一由如請求項1至10之任一項所述之膏組成物形成的電極，其中該膏組成物已經過燒製，以移除該有機介質並形成該電極。
  10. 如請求項9所述之太陽能電池，其中該電極為位於該太陽能電池的背側上之一片電極(tabbing electrode)。
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