TW201331957A - 組成物及由其所形成之導體 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種組成物，其包含金屬粉末。該組成物進一步包含具有較該金屬粉末之熔融溫度低之熔融溫度之焊粉。該組成物進一步包含聚合物及不同於該聚合物之羧基化聚合物。該羧基化聚合物可用於助熔該金屬粉末及使該聚合物交聯。該組成物進一步包含二羧酸及單羧酸。該等酸可用於助熔該金屬粉末。該組成物可用於形成導體。該導體可用於電流傳輸及/或電連接。本發明係關於一種物件，其包含基板及置於該基板上並與其電連接之導體。該物件可用於各種應用，如將許多不同波長下之光轉化為電力。此等物件之實例包括光伏打(PV)電池及電路板。

Description

組成物及由其所形成之導體
本發明大體上係關於一種組成物，及更具體言之係關於一種組成物及由其所形成之導體。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2011年12月13日申請之美國臨時專利申請案61/569,959之優先權，該案係以引用其全文之方式併入本文。
前及後表面金屬化係光伏打(PV)電池之一重要態樣，其容許收集及傳送載流子。於前PV電池結構中，金屬化大體上係呈柵極形式，其包括連接至較寬匯流條之導電材料窄線或「指狀物」。將互聯(例如互聯帶)焊接至匯流條以將多個PV電池連接在一起(例如，以串聯方式)。通常，該柵極係利用因其優異導電性而包括作為主要組分之銀(Ag)之糊膏形成。在後PV電池結構中，金屬化大體上係呈電極之形式(例如，鋁層)，其通常包括由Ag形成之接觸。使該等接觸貫穿後層。該等接觸可呈匯流條或墊片之形式。
依賴於Ag之金屬化亦常用於其他應用，如電路板或需要導電材料來進行電流傳輸及/或電連接之其他應用。遺憾的是，此金屬化因依賴於Ag而佔據絕大部分總製造成本。因此，仍有可能提供改良之組成物及由其所形成之適合在各種不同應用中之電流傳輸及/或電連接之導體。
本發明提供一種包含金屬粉末之組成物。該組成物進一 步包含具有較金屬粉末之熔融溫度低之熔融溫度之焊粉。該組成物進一步包含聚合物及不同於該聚合物之羧基化聚合物。該羧基化聚合物可用於助熔該金屬粉末及使該聚合物交聯。該組成物進一步包含可用於助熔金屬粉末之二羧酸及單羧酸。該組成物可用於形成導體。該導體可用於電流傳輸及/或電連接。因此，該導體可用於各種不同應用，如組態成匯流條、接觸墊片、電極等。
本發明亦提供一種包括由本發明組成物所形成之導體之物件。該物件包含基板及佈置在該基板上並與其電接觸之導體。該物件可用於各種不同應用，如將許多不同波長下之光轉化為電力。
可輕易瞭解本發明，係因當結合附圖參考以下詳細描述時可更佳地理解本發明。
本發明提供一種組成物。該組成物大體上包含金屬粉末、焊粉、聚合物、不同於該聚合物之羧基化聚合物、二羧酸及單羧酸。於其他實施例中，該組成物基本上係由或係由上述組分組成。於某些實施例中，該組成物可進一步包含下文進一步描述之一或多種添加劑。該組成物可用於形成導體。通常，該導體係透過如下文進一步描述般加熱該組成物形成。該導體亦可稱為電導體，其為導電性。不限制於某一特定組態或用途，該導體可呈各種形式，如匯流條、指狀物、襯墊、點及/或其他電極結構。其中一些將更詳細地描述於下文中。
金屬粉末可包含各種金屬。通常，該金屬粉末具有超過約600、超過約700、超過約800或超過約900℃之熔融溫度(或熔點；MP)。該金屬大體上具有優異導電性。於某些實施例中，該金屬粉末包含選自由銅(Cu)、金、銀(Ag)、鋅、鋁、鉑、鈀、鈹、釕、鎳、鈷、鐵、鉬、鎢及/或此等金屬中之兩或更多者之合金組成之群之至少一種金屬。於各實施例中，該金屬包含金屬粒子(彼此相同或不同)之混合物(或摻合物)及/或包含兩或更多種不同金屬之粒子。後一種粒子類型可為兩或更多種不同金屬之合金及/或具有包含至少一種金屬之核及包含不同於該(等)核金屬之至少一種金屬之一或多個外層之塗佈粒子。此塗佈粒子之實例係銀覆(或鍍)銅粒子。
於某些實施例中，該組成物實質上或完全不含「重」金屬。換言之，該組成物通常包含基於該組成物之總重量之分別小於0.5、小於0.25、小於0.1、小於0.5、接近零(0)或0重量百分比(重量%)之重金屬。重金屬之實例包括汞、鎘、鉛、及鉻。於某些實施例中，該組成物不含汞、鎘及鉻。於其他實施例中，該組成物不含包含鉛(Pd)之焊粉。
該金屬粉末可藉由穩定增進劑及/或表面保護劑處理。此等處理可包括有機螯合劑，如唑，例如苯并三唑、咪唑等。大體上而言，此等唑之分解產物可用作聚合物與羧基化聚合物間之反應之催化劑以自該組成物形成導體。此反應通常不需要在導體形成後之任何後固化。
在某些實施例中，該金屬粉末包含Cu或係Cu粉末。可 採用各類Cu粉末。例如，Cu粉末可包括如上所述之表面處理。該金屬粉末可具有各種尺寸。通常而言，該金屬粉末具有平均約0.05至約25，約5至約25，約5至約15，或約10 μm之粒子尺寸。可採用各種粒徑分佈(PSD)，包括單峰型、雙峰型或多峰型，就助焊目的而言通常使用單峰型。合適Cu粉末可購自不同供應商，如日本Mitsui Mining & Smelting Co.Ltd.，例如1030 Cu粉末或Y1400 Cu粉末。
焊粉具有比金屬粉末之熔融溫度低之熔融溫度(即，熔點)。金屬粉末之此溫度描述於上文。在某些實施例中，焊粉具有不大於約300，不大於約275，不大於約250或不大於約225℃之熔融溫度。
通常而言，焊粉包括選自由錫(Sn)、鉍、鋅、鎵、銦、碲、鉈、銻、硒及/或此等金屬中之兩或更多者之合金組成之群之至少一種金屬。於各實施例中，焊粉包含Sn或至少一Sn合金。於某些實施例中，焊粉包含兩種不同合金，或多於兩種不同合金。例如，焊粉可包含錫-鉍(SnBi)合金、錫-銀(SnAg)合金或其等組合。該「組合」可僅係不同金屬、不同合金或不同金屬與合金之組合。於其他實施例中，焊粉可包含SnPd。
在某些實施例中，焊粉包含Sn42/Bi58、Sn96.5/Ag3.5或其等組合。此合金命名法大體上指出各種金屬之質量。Sn42/Bi58大體上具有約138℃之熔融溫度，及Sn96.5/Ag3.5大體上具有約221℃之熔融溫度。此等合金在本技藝中可分別稱為「合金281」及「合金121」。通常而 言，焊粉具有平均約0.05至約25，約2.5至約25，約5至約20，約5至約15，或約10 μm之粒徑。可採用各種PSD及其等模式。合適焊粉可購自不同供應商，如Indium Corporation of America(Elk Grove Village,IL)。
焊料可用於抑制金屬粉末之氧化，尤其在形成導體後。據信焊料亦增進補充焊料之潤濕及促進在採用導體之焊接操作期間之強焊接點形成。如下文進一步描述，焊粉在熔融時使金屬粉末粒子在組成物到達最終固化狀態前大體上融合在一起。此熔融及融合在導體形成期間形成導體中之導電橋聯。
金屬及焊粉可以各種量存在於組成物中。通常而言，金屬及焊粉總共各以組成物之總重量之約50至約95，約80至約95，約80至約90或約85重量%之量(或組合量)存在。通常而言，金屬粉末係各以組成物之總重量之約35至約85，約35至約65，約40至約55，約40至約50，或約45重量%之個別量存在於組成物中。通常而言，焊粉係各以組成物之總重量之約25至約75，約25至約55，約30至約50，約35至約45，或約40重量%之個別量存在於組成物中。
該聚合物可包含各類聚合物，或可聚合成該聚合物之單體。該聚合物大體上係熱固性樹脂，如環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、聚矽酮、聚胺基甲酸酯或其等組合。在某些實施例中，該聚合物包含環氧樹脂，其亦可係「B階段」樹脂。環氧樹脂之實例包括雙酚A之二縮水甘油醚及雙酚F之二縮水甘油醚。
在聚合物包含(或係)環氧樹脂之實施例中，該環氧樹脂可具有各種環氧當量重量(EEW)。在某些實施例中，環氧樹脂具有約20至約100,000，約30至約50,000，約35至約25,000，約40至約10,000，約150至約7,500，約170至約5,000，約250至約2,500，約300至約2,000，約312至約1,590，約400至約1,000或約450至約600 g/eq.之EEW。EEW可藉由本技藝已知之方法(如ASTM D1652)確定。
環氧樹脂之合適實例可自Dow Chemical(Midland,MI)，在商標名D.E.R.TM下購置，諸如，D.E.R.TM 383、6116、662 UH、331、323、354、736、732、324、353、667E、668-20、671-X70、671-X75、684-EK40、6225、6155、669E、660-MAK80、660-PA80、337-X80、337-X90、660-X80、661-A80、671-PM75、3680-X90、6510HT、330、332、6224、6330-A10、642U、661、662E、663U、663UE、664U、672U、664UM、667-20、669-20、671-R75、671-T75、671-XM75、及/或692H。其他合適環氧樹脂可自Huntsman及Momentive在商標名Araldite®及EpikoteTM下購置。
該聚合物大體上用作黏結劑以改良固化後導體對基板之黏著，及增大導體之整體內聚強度。基本上而言，導體具有優異黏著及內聚性質。據信在固化期間/後，聚合物提供在導體與基板之間之介面處之黏著，及亦提供導體內部組分(例如金屬粉末)之間之內聚。該聚合物可黏連至各種不同表面，包括可焊及不可焊表面。聚合物亦使一部分金 屬粉末與基板介面相對以直接焊接，例如，用於互聯。在到達最終固化狀態前，聚合物亦用作將助熔劑遞送至金屬粉末之介質，如下文進一步描述。
羧基化聚合物可包含各類聚合物及具有一或多個羧基(-COOH)，通常兩或更多個羧基之共聚物，以使該導體大體上具有交聯結構。-COOH基團大體上用作助熔劑，可與組成物中之其他基團(例如聚合物中之環氧基)反應及/或與金屬氧化物形成鹽，藉此增進固化(例如，催化環氧樹脂固化)。此等羧基化聚合物之實例包括透過可能與諸如烯烴、炔烴及/或芳烴之不飽和脂族或芳族烴組合之不飽和脂族或芳族酸之陰離子或自由基機制自聚合或共聚產生之彼等物。合適不飽和羧酸包括脂族羧酸，如甲基丙烯酸、鹵基丙烯酸、巴豆酸、羧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸、富馬酸、衣康酸、黏康酸、炔丙基乙酸及/或乙炔二羧酸；及不飽和芳族酸，如乙烯基苯甲酸及/或苯基丙炔酸。與不飽和酸組合形成羧基化共聚物之合適不飽和烯烴包括丙烯、異丁烯、氯乙烯及/或苯乙烯。合適羧基化聚合物之其他實例包括羧酸官能聚酯樹脂及羧酸酐及由其製成之聚合物。
羧基化聚合物可具有各種酸當量重量(AEW)。在某些實施例中，羧基化聚合物具有約20至約100,000，約25至約50,000，約30至約25,000，約30至約10,000，約30至約5,000，約30至約2,500，約30至約2,000，約40至約1,000或約50至約500 g/eq.之AEW。AEW可藉由本技藝已知之方法確定，如透過將分子量除以羧基數目及/或藉由ASTM D1980以確定酸值。
羧基化聚合物可用於助熔金屬粉末及使聚合物交聯以形成導體。具體言之，在加熱組成物以形成導體期間，羧基化聚合物大體上在第一溫度下助熔金屬粉末，及在大體上高於該第一溫度之第二溫度下用作聚合物之交聯劑。此等溫度可變化，但大體上在本文所描述之溫度範圍內。
在用作金屬粉末之助熔劑同時，該羧基化聚合物大體上溶解在金屬表面上之金屬氧化物。金屬氧化物之移除容許金屬粒子群集(或聚集)及更佳地形成導體形成期間在導體中之導電橋聯，尤其對於焊料-Cu結合之情況。通常而言，在導體形成期間，金屬粉末係原位助熔，而無需在使用前預助熔金屬粉末。例如，在用於組成物中前，無需預助熔劑/清潔劑(例如酸)來將氧化物自金屬粉末表面移除。在某些實施例中，本發明不含預助熔劑/預助熔。
此外，經移除之金屬氧化物大體上係以足量存在以在高溫下催化聚合物與羧基化聚合物之羧基之間之反應。金屬氧化物可在開始時透過加熱金屬粉末，使其氧化形成氧化物的方式提供。該等氧化物可與羧基化聚合物反應以形成鹽。該等氧化物及鹽可用作聚合物與羧基化聚合物之反應之催化劑。此外，可藉由已用於處理金屬粉末之螯合劑之熱釋放獲得催化劑。可基於金屬及/或焊粉之類型釋放各種催化劑，如有機錫及銅鹽、苯并三唑、咪唑等。此等各種機制大體上在應用組成物後及導體形成期間發生。此等機制與組成物/其組分之熔融、濕潤、助熔及固化溫度或 情況相關聯。
在某些實施例中，羧基化聚合物包含丙烯酸聚合物。在其他實施例中，羧基化聚合物包含苯乙烯-丙烯酸共聚物。在具體實施例中，羧基化聚合物在215℃下熱穩定，具有大於200之酸數，及/或在20℃下小於0.01 Pa．s(10厘泊)之黏度。合適丙烯酸共聚物之實例可自BASF Corp.(Florham Park,NJ)在商標名Joncryl®下購置，如Joncryl® 50、60、61、63、67、74-A、77、89、95、142、500、504、507、508、510、530、537、538-A、550、551、552、556、558、581、585、587、611、624、631、633、646、655、660、678、680、682、683、690、693、690、693、750、804、815、817、819、820、821、822、843、845、848、901、902、903、906、906-AC、909、911、915、918、920、922、924、934、935、939、942,945、948、960、963、1163、1520、1522、1532、1536、1540、1610、1612、1655、1670、1680、1695、1907、1908、1915、1916、1919、1954、1980、1982、1984、1987、1992、1993、2153、2178、2350、2561、2570、2640、2646、2660、2664、8383、及/或HR 1620。
通常而言，聚合物及羧基化聚合物總共係各以組成物之總重量之約2.5至約10，約2.5至約7.5，約3至約6，約5至約6，或約5.5重量%之量存在於組成物中。在某些實施例中，該聚合物與該羧基化聚合物係呈約1：1至約1：3，約1：1至約1：2.75，約1：1至約1：2.5或約1：1.5至約1：2.5(聚合物： 羧基化聚合物)之重量比。
通常而言，聚合物係各以組成物之總重量之約0.5至約5，約1至約2.5，約1.5至約2，或約1.75重量%之量存在於組成物中。通常而言，羧基化聚合物係各以組成物之總重量之約1至約7.5，約2至約5，約3，約4或約3.5至約4重量%之量存在於組成物中。
除羧基化聚合物外，亦可使用二羧酸以助熔金屬粉末。可使用各類二羧酸。合適二羧酸之實例包括直線型、環狀、芳族及/或高度支化型烷基及/或不飽和脂族及/或芳基二羧酸，如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、馬來酸、戊烯二酸、癒傷酸、己二烯二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸及/或對苯二甲酸。在某些實施例中，二羧酸係十二烷二酸(DDDA)。通常而言，二羧酸係各以組成物之總重量之約0.05至約1，約0.1至約0.75，約0.2至約0.5，或約0.2至約0.3重量%之量存在於該組成物中。
除羧基化聚合物及二羧酸外，亦可使用單羧酸以助熔金屬粉末。具體言之，可將單羧酸用於防止組成物自已存在或在環境溫度下形成之金屬氧化物過早固化。可使用各類單羧酸。合適單羧酸之實例包括直線型、環狀、芳族及/或高度支化型烷基及/或不飽和脂族及/或芳基單羧酸，如甲酸、乙酸、鹵基乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、癸酸、棕櫚酸、硬脂酸、正二十酸、異丁酸、異戊酸、新戊酸、新癸酸、異硬脂酸、油酸、神經 酸、亞麻油酸、辛炔酸、苯甲酸及/或苯基丙炔酸。在各實施例中，單羧酸係叔碳酸。在某些實施例中，單羧酸係叔碳酸10，其係包含大部分呈三級結構之C10單羧酸之高度支化型異構體之混合物之合成酸。叔碳酸10在本技藝中亦可稱為新癸酸。合適單羧酸之實例可自Hexion Specialty Chemicals(Carpentersville,IL)購置。
據信單羧酸之高度支化引發位阻現象，其使自此形成之鹽具有優異穩定性。在某些實施例中，單羧酸在室溫下(RT；~20至25℃)係液體。通常而言，單羧酸係各以組成物之總重量之約0.25至約1.25，約0.25至約1，約0.25至約0.75，約0.4至約0.5，或約0.45重量%之量存在於組成物中。
在聚合物包含環氧樹脂藉此提供環氧基之實施例中，酸性基團(由酸提供)對環氧基之比大體上為約1：1至約10：1，約2：1至約9：1，約3：1至約8：1，約4：1至約7：1，約5：1至約7：1，或約6：1至約7：1，酸：環氧(A：E)。在其他實施例中，酸性基團對環氧基之比大體上為至少約3：1，至少約3.5：1，至少約4：1，至少約4.5：1，至少約5：1，至少約5.5：1，至少約6：1，至少約6.5：1或至少約7：1 A：E。
期望不局限於任何特定理論，據信增大A：E比，例如，高於約4：1，提供金屬粉末之優異助熔，而無需預助熔金屬粉末。在較低比下，例如，小於約4：1 A：E，據信該組成物將由於金屬粉末不充分助熔而無法直接焊接。具體言之，在某些實施例中，在低於約4：1之A：E下，可不發生助 熔，此可藉由加熱/固化期間之顏色變化確定。此外，在如此較低比下，焊粉不可濕潤及/或焊接，即使經助熔。大體上而言，自棕色變淺進而變為深灰色之顏色變化(或偏移)指示充分助熔或經助熔之材料。因此，若在嘗試使材料助熔後材料保持棕色(或近棕色，例如，銅色)，則助熔未發生或不充分。據信材料在助熔後會因金屬粉末濕潤而變為灰色，例如，Cu表面經焊料濕潤以致僅可看見焊料。在助熔不充分之情況中，金屬粉末之表面未經焊料完全濕潤，以致其仍可見。
在某些實施例中，該組成物可進一步包含添加劑。可使用各類添加劑。合適添加劑之實例包括溶劑、黏著增進劑、消泡劑、去活性劑、抗氧化劑、流變增進劑/改質劑、及/或熱劑。可用於形成組成物之各實施例之合適組分之其他實例揭示於Craig之美國專利案7,022,266，及Craig等人之美國專利案6,971,163中，該等專利案均以引用其全文之方式併入本文，但不包括與本發明基本範圍相矛盾的內容。
若使用，則溶劑可用於將聚合物及/或羧基化聚合物溶於溶液中。溶劑亦可用於調節組分中一或多者之黏度，及/或調節組成物本身之流變性。調節組成物之黏度可用於各種目的，例如用於獲得可藉由印刷或類似技術來施塗組成物之所需黏度。可使用各類溶劑。合適溶劑之實例包括醇類，如單萜醇(例如，萜品醇)及芐醇。其他實例包括乙酸2-乙氧基乙酯、2(3)-(四氫呋喃甲氧基)四氫哌喃、二異 丁基酮、丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)及丙二醇-1,2丙二醇。此等溶劑可自各種來源購置，如Sigma Aldrich(Chicago,IL)。另一種合適溶劑係丁基卡必醇(carbitol)，其可自Dow Chemical購置。可使用各種溶劑組合。溶劑可以各種量使用。在某些實施例中，溶劑係各以組成物之總重量之約0.5至約15，約1至約12.5，約2.5至約10，約5至約7.5，或約5至約7重量%之量存在於組成物中。視施用技術，溶劑可以預確定量添加及/或依需要添加。
若使用，則黏著增進劑可用於進一步增大導體在各種基板上之黏著。可使用各類黏著增進劑。合適黏著增進劑(或偶合劑)之實例包括基於矽烷及/或鈦酸酯之彼等物。使用矽烷黏著增進劑可用於增大對具有有機官能性之基板之黏著。鈦酸酯黏著增進劑可用於增大對具有無機填充劑之基板之黏著。據信鈦酸酯偶合劑偶合至無機填充劑表面以改良與有機基質之相容性及亦改良對基板之黏著。可使用不同增進劑之組合。在某些實施例中，黏著增進劑，例如鈦酸酯，可與組成物中之聚合物中之至少一者反應。合適黏著增進劑之實例可自Dow Corning Corp.(Midland,MI)購置，如2-(3,4-環氧基環己基)乙基]三甲氧基矽烷，例如Z-6043，或縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷，例如，Z-6040。其他合適實例包括自Momentive在商標名Silquest下購置之彼等物，如Silquest A-187；自Xiameter購置之彼等物，如Xiameter® OFS-6040；及自Kenrich Petrochemicals Co.(Bayonne,NJ)在商標名Ken-React®下購置之彼等物，如Ken-React® KR9S。黏著增進劑可以各種量使用而不作要求。在某些實施例中，黏著增進劑係各以組成物之總重量之約0.01至約3，約0.1至約2，約0.25至約1，或約0.8重量%之量存在於組成物中。
若使用，則消泡劑可用於防止在組成物形成及/或使用期間起泡。可使用各類消泡劑。合適消泡劑之實例包括無矽酮消泡劑。合適消泡劑之實例可自BYK additives & instruments(Wallingford,CT)購置，如BYK®-052。消泡劑可以各種量使用而不作要求。在某些實施例中，消泡劑係各以組成物之總重量之約0.01至約1，約0.1至約0.75，約0.1至約0.5，或約0.1至約0.3重量%之量存在於組成物中。
若使用，則去活性劑及/或抗氧化劑可用於抑制金屬(例如Cu)移動。可使用各類去活性劑及/或抗氧化劑。在一實施例中，去活性劑包含草醯基雙(芐叉醯肼)。合適去活性劑及/或抗氧化劑之實例可自Eastman Chemical Co.(Kingsport,TN)購置，如EastmanTM OABH抑制劑。去活性劑及/或抗氧化劑可以各種量使用而不作要求。在某些實施例中，去活性劑係各以組成物之總重量之約0.01至約1，約0.1至約0.75，約0.1至約0.5，或約0.1至約0.4重量%之量存在於組成物中。
在某些實施例中，該組成物包含苯乙烯二溴化物。具體實例係1,2-二溴乙基苯，其可自Sigma Aldrich購置。苯乙烯二溴化物可用於增大組成物之導熱性。此外，乙烯基官 能基之存在容許苯乙烯在導體形成期間進行聚合。苯乙烯二溴化物可以各種量使用而不作要求。在某些實施例中，苯乙烯二溴化物係各以組成物之總重量之約0.05至約1，約0.1至約0.75，約0.1至約0.5，或約0.2至約0.3重量%之量存在於該組成物中。
現參考附圖，其中數個視圖中，類似數字指代類似零件，20"大體上顯示該組成物及20大體上顯示自其形成之導體。如本文中所使用，引號(")大體上指示各自組分或組成物之不同狀態，如固化前、燒結前等，而"之消除大體上指示各自組分或組成物之後或最終固化狀態。
參考圖1，組成物20"係置於基板22上及左側大體上顯示「預固化」而右側顯示「固化」，故右側者係導體20。如上所述，導體20可用於各種不同應用之電流傳輸及/或電連接。組成物20"及導體20不限於任何特定應用。組成物20"可用於形成各種物件。此等物件大體上包括基板22，其中導體20係置於該基板22上。基板22可由各種材料形成。在一實施例中，基板22本身亦係導體。此等導電基板22之實例包括金屬及半導體。金屬基板22之具體實例包括鋁、銀或其等組合。半導體基板22之實例包括由矽形成之彼等物，如晶體矽。在其他實施例中，基板22係介電材料(或絕緣體)。組成物20"可置於各種不同材料上，包括上述彼等物之組合。其他具體材料之實例包括可焊及不可焊金屬，如高熔點導電金屬，例如鎳或習知塊體基板。大體上而言，僅將金屬材料視為可焊。
導體20可呈各種形式，且具有各種尺寸及形狀，如組態成匯流條、接觸襯墊、細線、指狀物及/或電極。例如，組成物20"可用於藉由印刷或其他方式形成細線，例如70 μm線、點及線等。亦可形成其他寬度。導體20不限於任何特定形狀或組態。上述組分中之一些可用於光伏打(PV)電池及其他PV裝置，其等將在下文進一步描述。組成物20"亦可用於其他應用，如電路板，例如印刷電路板(PCB)生產，或需要導電材料之其他應用。導體20可直接焊，此提供改良之連接方式，如透過使用互聯而直接連接至導體20。換言之，直接焊接前，通常不存在面漆、保護或最外層，進而避免將此等物自導體20移除之需求。此減小製造時間、複雜性及成本。例如，互聯52可直接焊接至導體20而無需採取額外步驟。在某些實施例中，除此以外之步驟可為額外助熔步驟。大體上而言，若在加工後焊料可濕潤表面，則表面可直接焊。例如，若可將導線直接焊接至基板(在商業可接受時間範圍內及通常使用所施加之助熔劑)、使用鍍錫焊鐵將焊料層放置在匯流條上、或簡單地加熱基板並見到焊料濕潤電極表面，則該材料可直接焊。在不可焊系統之情況中，甚至在施加助熔劑及充分加熱後，焊料仍不潤濕表面，且無法製造焊接點。
於特定實施例中，組成物20"可依賴於其形成導體20之固化機制而用作黏著材料。例如，組成物20"可經施塗及加熱以形成導體20，及該導體20可用作(如)將導線固持於原位，將兩個基板固持在一起等之黏著材料。可將導線佈 置在組成物20"中，及/或可將該組成物20"佈置在導線上，及隨後固化以形成導體20，藉此將導線固持在原位。在最終固化形成導體20前，藉由組成物20"提供之即時或中間黏著強度可稱為原始強度。
使用本發明組成物以形成一或多種結構/其等組分(如由本發明組成物形成之匯流條)之各類PV電池32之其他實施例描述於共同申請台灣申請案第＿＿＿號(代理檔案號DC11371PSP1；071038.01088)及共同申請台灣申請案第＿＿＿號(代理檔案號DC11372 PSP1；071038.01090)中，該兩申請案均與本申請案同時申請，且係以引用其全文之方式併入本文，但不包括與本發明之基本範圍相矛盾之內容。
本發明亦提供一種形成導體20之方法。該方法包括將組成物20"施塗至基板22之步驟。該組成物20"可藉由各種方法施塗。可使用各類沈積方法，如藉由網或模板印刷，或其他方法，如氣溶膠、噴墨、凹版或膠版印刷。在某些實施例中，可將組成物20"直接網印至基板22上。組成物20"大體上呈糊膏之形式，因此，印刷係可輕易使用之一種方法。如上所介紹，若需要，溶劑可用於調節組成物20"之印刷黏度。可將組成物20"施塗至基板22以與基板22直接實體及電接觸。
如上所述，組成物20"之焊粉24"在較組成物20"之金屬粉末26之熔融溫度低之溫度下熔融。組成物20"進一步包含上述聚合物及其他組分28"。該方法進一步包含將組成物20"加熱至不大於約300℃之溫度以形成導體20之步驟。 將該組成物20"大體上加熱至約150至約300，約175至約275，約200至約250，約200至約225，約210至約225，或約225℃之溫度。在某些實施例中，在約250，約225或約210℃或更低溫度下加熱組成物20"以形成導體20。在某些實施例中，將組成物20"加熱至約200至約300℃之溫度，或其間之任何溫度。此等溫度大體上燒結焊粉24"，但不燒結金屬粉末26，以形成導體20。此加熱在本技藝中亦可稱為回焊或燒結。
參考圖1及2，據信焊粉24"在加熱組成物20"形成導體20期間會燒結及塗佈金屬粉末粒子26。且在此期間，組成物20"可失去揮發性及聚合物28"交聯為最終固化狀態28，大體上提供對基板22之黏著。如圖2中所顯示，聚合物28中之至少一部分與基板22直接接觸。金屬互化層30大體上形成於金屬粉末粒子26周圍。此塗層使得經焊料24塗佈之金屬粉末粒子26運載電流，及亦可防止金屬粉末26氧化。由於溫度較低，故金屬粉末26在加熱期間大體上不燒結。此加熱步驟之低溫度大體上容許使用溫度敏感基板22，例如非晶矽或透明導電氧化物。
可將組成物20"加熱各種時間量以形成導體20。通常，將組成物20"僅加熱形成導體20所需之時間。此等時間可藉由常規實驗確定。可使用惰性氣體(例如氮(N2)氣蒙氣)以防止金屬粉末26在經焊料24"塗佈前過早氧化。然而，大體上不需要預助熔金屬粉末26。將導體20不必要地過度加熱較長時間可破壞基板22及/或導體20。
期望不受任何特定理論約束或限制，據信組成物20"基於以下機制而大體上自助熔且抗氧化：熱攻擊活化羧基化聚合物以使焊料及金屬粉末24"、26助熔。所釋放之金屬氧化物及鹽用作催化劑及在較高溫度下增進聚合物與羧基化聚合物之間之快速交聯。催化性氧化物由天然金屬(例如，Cu)氧化而成。金屬鹽係由氧化物與羧基化聚合物之間之反應產生或係用作潤滑劑/穩定性增強劑之化合物，其等係由於焊料及金屬粉末24"、26加熱而事先釋放。除助熔/交聯機制外，當溫度升高時，焊粉24"會熔融並潤濕金屬粉末粒子26及發生如圖1中所顯示之金屬粉末26與焊粉24之間之燒結以形成金屬互化層30。在金屬粉末粒子26上之焊料塗層24有助於防止金屬粉末26進一步氧化及維持導體20之經時導電性。
現參考圖3至11，32大體上顯示光伏打(PV)電池。如上所述，組成物20"可供PV電池32使用。具體言之，組成物20"及所獲得之導體20可供任何類型之PV電池、PV結構或PV組態使用。換言之，組成物20"不限於任何特定類型之PV應用。PV電池32可用於將多種不同波長的光轉化為電力。因此，PV電池32可用於各種不同應用。例如，可將複數個PV電池32用於太陽能模組(未顯示)中。該太陽能模組可用於各種不同位置及各種不同應用，如居住、商業或工業應用。例如，該太陽能模組可用於發電，以對電裝置(例如電燈及電動馬達)供電，或該太陽能模組可用於為物體遮擋太陽光(例如，為在佈置於停車場上之太陽能模組 下停泊之車輛遮光)。PV電池32不限制於任何類型之用途。該等圖並非依比例描繪。因此，PV電池32之某些組件可大於或小於所描繪者。
參考圖3，PV電池32係以具有圓角之正方形(即，類正方形)組態顯示。雖然顯示此組態，然而可將PV電池32組態成各種形狀。例如，PV電池32可係具有角之矩形、具有圓化或彎曲角之矩形、圓形等。PV電池32不限制於任何特定形狀。PV電池32可具有各種尺寸，如4乘4英寸(10.2乘10.2 cm)正方形、5乘5英寸(12.7乘12.7 cm)正方形、6乘6英寸(15.2乘15.2 cm)正方形等。PV電池32不限制於任何特定尺寸。
參考圖4，PV電池32包含基礎基板34。基礎基板34包含矽。矽在本技藝中亦可稱為半導體材料。可使用各類矽，如單晶矽、多晶矽、非晶矽或其等組合。在某些實施例中，基礎基板34包含晶體矽，例如單晶矽。PV電池32在本技藝中大體上稱為晶圓型PV電池32。晶圓係通常透過自單個(單)晶體或多晶矽錠機械鋸切晶圓而形成之薄矽片。或者，晶圓可透過澆鑄矽、磊晶起離技術、自矽熔體拉出矽片等方式形成。
基礎基板34大體上平坦，但亦可不平坦。基礎基板34可包括紋理化表面(未顯示)。紋理化表面可用於降低PV電池32之反射率。紋理化表面可呈各種組態，如錐形、倒錐形、不規則錐形、各向同性等。紋理化可藉由各種方法賦予基礎基板34。例如，可將蝕刻溶液用於使基礎基板34紋 理化。PV電池32不限制於任何特定類型之紋理化方法。基礎基板34(例如晶圓)可具有各種厚度，如平均約1至約1000，約75至約750，約75至約300，約100至約300，或約150至約200 μm厚。
通常將基礎基板34歸類為p-型或n-型矽基板(基於摻雜)。在某些實施例中，基礎基板34包括上(或前側)摻雜區36，其大體上係向/面陽側。上摻雜區36在本技藝中亦可稱為表面射極，或活性半導體層。在某些實施例中，基礎基板34之上摻雜區36係n-型摻雜區36(即，n+射極層)，如此一來，基礎基板34之餘下部分大體上係p-型。在其他實施例中，基礎基板34之上摻雜區36係p-型摻雜區36(即，p+射極層)，如此一來，基礎基板34之餘下部分大體上係n-型。上摻雜區36可具有各種厚度，如平均約0.1至約5，約0.3至約3，或約0.4 μm厚。上摻雜區36可經施塗以增大指狀物44(下文描述)下之摻雜，如以「選擇性射極」技術。
參考圖5至9，基礎基板34通常包括與上摻雜區36(若存在)相對之後摻雜區38。該後摻雜區38亦可稱為後側摻雜區38。在某些實施例中，該後摻雜區38在本技藝中亦可稱為背表面場(BSF)。通常，摻雜區中之一者，例如，上摻雜區36，係n-型且另一摻雜區，例如，後摻雜區38，係p-型。亦可使用相反佈局，即，上摻雜區36係p-型及後摻雜區38係n-型。此種採取相對摻雜區36、38面接之組態在本技藝中稱為p-n接面(J)及可用於光激發電荷分離，條件係存在至少一正(p)區域及一負(n)區域。具體言之，當經不 同摻雜之兩個區域鄰接時，其間所界定之邊界在本技藝中大體上稱為接面。當採取相反極性摻雜時，該接面(J)大體上稱為p-n接面(J)。當僅採取不同濃度摻雜時，該「邊界」可稱為介面，如類似區域(例如，p與p+區域)之間之介面。大體上如圖中所顯示，此等接面(J)可視需要存在，取決於在基礎基板34中採用哪一種摻雜類型。PV電池32不限制於任何特定接面(J)數目或位置。例如，PV電池32可僅包括一個接面(J)，如在前或後側上。
參考圖5至8，基礎基板34包括n-型或p-型後摻雜區38。參考圖9，基礎基板34包括局部摻雜區38。在某些實施例中，該局部摻雜區38係n-型；而在其他實施例中，該等區域38係p-型。
可將各類摻雜劑及摻雜方法用於形成基礎基板34之摻雜區36、38。例如，可將擴散爐用於形成n-型摻雜區36、38及所獲得之n-p(或「p-n」)接面(J)。合適氣體之實例係磷醯氯(POCl3)。除磷以外或替代之，亦可將砷用於形成n-型區36、38。可將週期表V族元素中之至少一者(例如硼或鎵)用於形成p-型區36、38。PV電池32不限制於任何特定類型之摻雜劑或摻雜方法。
可在各種濃度下摻雜基礎基板34。例如，基礎基板34可在不同摻雜劑濃度下經摻雜以達成約0.5至約10，約0.75至約3，或約1 Ω．cm(Ω.cm)之電阻率。上摻雜區36可在不同摻雜劑濃度下經摻雜以達成約50至約150，或約75至約125，或約100 Ω/□(Ω/平方)之薄片電阻率。大體上而言， 較高摻雜濃度導致較高開路電壓(VOC)及較低電阻，但較高摻雜濃度亦可導致折損電池性能之電荷重組及將缺陷區域引入晶體中。
通常，將第一電極40佈置在後摻雜區38上，與上摻雜區36(若存在)相對。該第一電極40具有外表面41。第一電極40可覆蓋整個後摻雜區38或僅覆蓋其一部分。若係後者，則通常使用鈍化層42(例如，SiNx層)來保護後摻雜區38之曝露部分，但該鈍化層並非以直接實體及電接觸用於第一電極40與該後摻雜區38部分之間。該第一電極40可呈具有局部接觸之層，或包含指狀物及匯流條之接觸柵格之形式。合適組態之實例包括，但不限制於，p-型基極組態、n-型基極組態、PERC或PERL型組態、雙面BSF型組態、本征薄層異質接面(HIT)組態、射極環繞穿通(EWT)組態、金屬環繞穿通(MWT)組態、指狀物叉型後接觸(IBC)組態等。PV電池32不限制於任何特定類型之第一電極40或電極組態。
第一電極40可呈層(例如圖5及6)、具有局部接觸之層(例如圖8及9)或包含指狀物、點、襯墊及/或匯流條之接觸柵格(例如圖7)之形式。合適組態之實例包括p-型基極組態、n-型基極組態、PERC或PERL型組態、雙面BSF型組態、本征薄層異質接面(HIT)組態等。PV電池32不限制於任何特定類型之電極40或電極組態。第一電極40可具有各種厚度，如平均約0.1至約500，約1至約100，或約5至約50 μm厚。其中一些實施例，以及其他實施例將在下文詳細描 述。
在某些實施例中，第一電極40包含第一金屬，其以多數量存在於第一電極40(之各者)中。第一金屬可包含各類金屬。在某些實施例中，該第一金屬包含Al。在其他實施例中，該第一金屬包含Ag。在其他實施例中，該第一金屬包含Ag與Al之組合。「多數量」大體上意指狀物該第一金屬係第一電極40之主要組分，如此一來，其係以大於亦存在於第一電極40中之任何其他組分之量存在。在某些實施例中，該第一金屬(例如Al及/或Ag)之此多數量大體上為各基於第一電極40之總重量之大於約35、大於約45或大於約50重量%。
在後摻雜區38係p-型之實施例中，第一電極40通常包含週期表III族元素中之至少一者，例如，鋁(Al)。可將Al用作p-型摻雜劑。例如，可將Al糊膏施塗至基礎基板34及隨後燒製以形成第一電極40，同時亦形成後p+-型摻雜區38。Al糊膏可藉由各種方法施塗，如藉由網印方法。其他合適方法描述在下文。
如圖6最佳顯示，第二電極45與基礎基板34之後摻雜區38分隔。後摻雜區38不含與第二電極45之(直接)實體接觸。第二電極45與第一電極40電接觸。第二電極45僅需接觸第一電極40之一部分，或其可覆蓋整個第一電極40。第一及第二電極40、45在本技藝中可稱為電極堆疊。後摻雜區38經由第一電極40與第二電極45電連通。通常將該第二電極45組態成襯墊45、接觸襯墊45或匯流條45之形狀。本 文中之第二電極45可指狀物各種組態。
例如，如圖10及11最佳顯示，PV電池32可在第一電極40上包括一對第二電極45，形狀如同匯流條45。此外，一對前匯流條50與第二電極45以大體上鏡像組態相對佈置。該等第二電極45及匯流條50可具有彼此相同或不同之化學構成及/或物理特性，如形狀及尺寸。匯流條50將在下文進一步描述。
如圖5、10及11顯示，PV電池32可具有兩個第二電極45。在某些實施例中，PV電池20可具有多於兩個第二電極45，如三個第二電極45、四個第二電極45、六個第二電極45等。各第二電極45與至少一個電極40電接觸。該等第二電極45可用於匯集來自第一電極40之電流，該第一電極40已匯集來自後摻雜區38之電流。大體上如圖所示，將第二電極45直接佈置在第一電極40之外表面41上以提供彼此緊密實體及電接觸。此將第二電極45置於恰當位置以運載直接來自第一電極40之電流。第一電極40與基礎基板34之後摻雜區38緊密實體及電接觸。
第二電極45可具有各種寬度，如平均約0.5至約10，約1至約5，或約2mm寬。第二電極45可具有各種厚度，如平均約0.1至約500，約10至約250，約30至約100，或約30至約50 μm厚。第二電極45可以各種距離分隔。
第二電極45可由各種材料形成。在一實施例中，第二電極45係由本發明組成物20"形成，即，導體20係第二電極45。在其他實施例中，第二電極45係相似或等同於匯流條 50形成。第二電極45可以如下文針對匯流條50所描述之相同方式形成。
如圖4、5、10及11最佳顯示，將鈍化層42佈置在上摻雜區36上。鈍化層42可用於增大PV電池32之太陽光吸收，例如，藉由降低PV電池32之反射率，以及藉由表面及整塊鈍化大體上改良晶圓使用時間。鈍化層42具有與上摻雜區36相對之外表面43。鈍化層42在本技藝中亦可稱為介電鈍化層，或抗反射塗佈(ARC)層。
鈍化層42可由各種材料形成。在某些實施例中，鈍化層42包含SiOx、ZnS、MgFx、SiNx、SiCNx、AlOx、TiO2、透明導電氧化物(TCO)或其等組合。合適TCO之實例包括摻雜金屬氧化物，如摻錫之銦氧化物(ITO)、摻鋁之鋅氧化物(AZO)、摻銦之鎘氧化物、摻氟之錫氧化物(FTO)或其等組合。在特定實施例中，鈍化層42包含SiNx。SiNx係因其優異表面鈍化品質而被採用。氮化矽亦可用於防止載流子在PV電池32表面重組。
鈍化層42可由兩或更多個子層(未顯示)形成，如此一來，鈍化層42亦可稱為堆疊。此等子層可包括底ARC(B-ARC)層及/或頂ARC(T-ARC)層。此等子層亦可稱為介電層，及由相同或不同材料形成。例如，可存在兩或更多個SiNx子層；SiNx子層與AlOx子層；等。
鈍化層42可藉由各種方法形成。例如，鈍化層42可透過使用電漿強化化學氣相沈積(PECVD)法形成。在鈍化層42包含SiNx之實施例中，可將矽烷、氨及/或其他前驅物用於 PECVD爐中以形成鈍化層42。鈍化層42可具有各種厚度，如平均約10至約150，約50至約90，或約70 nm厚。可藉由塗佈材料及基礎基板34之折射率確定充足厚度。PV電池32不限制於任何特定類型之塗佈方法。
在某些實施例中，將複數個指狀物44彼此分隔及佈置在鈍化層42中。各指狀物44具有與基礎基板34之上摻雜區36電接觸之下部46。實質電接觸之下部46可十分小，如指狀物44尖/端。各指狀物44亦具有與下部46相對之向外延伸穿過鈍化層42之外表面36之上部48。使該等指狀物44大體上以柵格模式佈置，如圖1及4最佳顯示。通常，該等指狀物44係經佈置以使指狀物44相對窄，但厚度足以盡可能減小電阻損耗。指狀物44之取向及數目可變化。
指狀物44可具有各種寬度，如平均約10至約200，約70至約150，約90至約120，或約100 μm寬。指狀物44可以各種距離彼此分隔，如平均分隔約1至約5，約2至約4，或約2.5 mm。指狀物44可具有各種厚度，如平均約5至約50，約5至約25，或約10至約20 μm厚。
在某些實施例中，指狀物44中之一或多者可由本發明組成物20"形成，即導體20係指狀物44。在其他實施例中，各指狀物44包含第一金屬，其以多數量存在於各指狀物44中。第一金屬可包含各類金屬。在某些實施例中，第一金屬包含銀(Ag)。在其他實施例中，第一金屬包含銅(Cu)。「多數量」意指該第一金屬係指狀物44之主要組分，如此一來，其係以大於亦存在於指狀物44中之任何其他組分之 量存在。在某些實施例中，第一金屬(例如Ag)之此多數量大體上為各基於指狀物44之總重量之大於約35，大於約45，或大於約50重量%。
指狀物44可藉由各種方法形成。合適方法包括濺射；氣相沈積；剝離或補綴塗佈；噴墨印刷、絲網印刷、凹版印刷、凸版印刷、熱敏印刷、分散或轉移印刷；衝壓；電鍍；無電電鍍；或其等組合。此等方法亦可用於自組成物20"形成導體20。一類方法大體上稱為蝕刻/燒製方法。除本發明組成物20"外，下文將進一步描述用於形成指狀物44之其他組成物。
在某些實施例中，指狀物44係藉由電鍍方法(而非蝕刻/燒製方法)形成。在此等實施例中，指狀物44大體上包含電鍍或堆疊結構(未顯示)。例如，指狀物44可包含以下層中之兩或更多者：鎳(Ni)、Ag、Cu及/或Sn。該等層可依各種順序，條件係Cu層(若存在)不與基礎基板34之上摻雜區36直接實體接觸。通常，包含Ag或除Cu外之金屬(例如Ni)之晶種層與上摻雜區36接觸。在某些實施例中，該晶種層包含矽化Ni。隨後將後續層佈置在該晶種層上以形成指狀物44。當指狀物44包括Cu時，將諸如Sn或Ag之鈍化層佈置於該Cu層上以防止氧化。在某些實施例中，指狀物44之下部46包含Ni，指狀物44之上部48包含Sn，及Cu係置於Ni與Sn之間。如此一來，藉由Ni、Sn及周圍鈍化層42而避免Cu氧化。此等層可藉由各種方法形成，如氣溶膠印刷及燒製；電化學沈積等。PV電池32不限制於任何特定類型 之形成指狀物44之方法。
匯流條50與基礎基板34之上摻雜區36分隔。如圖3、10及11中所顯示，PV電池32大體上具有兩個匯流條50。在某些實施例中，PV電池32可具有多於兩個匯流條50(未顯示)，如三個匯流條50、四個匯流條50、六個匯流條50等。各匯流條50與指狀物44之上部48電接觸。匯流條50可用於匯集來自指狀物44之電流，指狀物44已匯集來自上摻雜區36之電流。如圖10中最佳顯示，將各匯流條50佈置在鈍化層42之外表面34上並包圍各指狀物44以提供與指狀物44之上部48之緊密實體及電接觸。通常，匯流條50與指狀物44交叉。換言之，匯流條50可與指狀物44成各種角度，包括垂直。實質實體/電接觸之上部48可很小，如僅指狀物44尖/端。此種接觸將匯流條50置於恰當位置以運載直接來自指狀物44之電流。指狀物44本身與基礎基板34之上摻雜區36緊密實體及電接觸。通常，在圖10之PV電池32中僅存在一個接面(J)，如在基礎基板34之前或後側。
匯流條50可具有各種寬度，如平均約0.5至約10，約1至約5，或約2 mm寬。匯流條50可具有各種厚度，如平均約0.1至約500，約10至約250，約30至約100或約30至約50 μm厚。匯流條50可以各種距離分隔。通常匯流條係經分隔以將指狀物44之長度分割成~相等區域，例如，如圖1中所顯示。
在某些實施例中，匯流條50中之一或多者係由本發明組成物20"形成，即導體20係匯流條50。在其他實施例中， 匯流條50包含第二金屬，其以多數量存在於匯流條50中。
「第二」係用於將匯流條50之該金屬與指狀物44之「第一」金屬區分開，且不表示量或順序。該第二金屬可包含各類金屬。在某些實施例中，匯流條50之第二金屬與指狀物44之第一金屬相同。例如，第一及第二金屬均為Cu。在其他實施例中，匯流條50之第二金屬不同於指狀物44之第一金屬。在此等實施例中，第一金屬通常包含Ag及第二金屬通常包含Cu。在其他實施例中，第二金屬包含Ag。「多數量」大體上意指第二金屬係匯流條50之主要組分，如此一起，其係以大於已存在於匯流條50中之任何其他組分之量存在。在某些實施例中，第二金屬(例如Cu)之此多數量大體上為各基於匯流條50之總重量之大於約25，大於約30，大於約35或大於約40重量%。
匯流條50亦大體上包含第三金屬。第三金屬不同於指狀物44之第一金屬。該第三金屬亦不同於匯流條50之第二金屬。通常，該等金屬係不同元素，而非僅僅係相同金屬之不同氧化態。「第三」係用於將匯流條50之該金屬與指狀物44之「第一」金屬區分開，且不表示量或順序。該第三金屬在較第一及第二金屬之熔融溫度低之溫度下熔融。通常，該第三金屬具有不大於約300，不大於約275，或不大於約250℃之熔融溫度。此等溫度可用於在如下文進一步描述之低溫度下形成匯流條50。
在某些實施例中，第三金屬包含焊料，其可與組成物20"之焊料相同或不同。焊料可包含各種金屬或其等合 金。此等金屬中之一者通常係Sn、鉛、鉍、鎘、鋅、鎵、銦、碲、汞、鉈、銻、硒及/或此等金屬中之兩或更多者之合金。第三金屬可以各種量存在於匯流條50中，通常以小於第二金屬之量存在。匯流條50通常包含除第二及第三金屬以外之聚合物，如下文進一步描述，其可與組成物20"之聚合物相同或不同。
如圖10中最佳顯示，基礎基板34之上摻雜區36不含與匯流條50之(直接)實體接觸。具體言之，鈍化層42用作匯流條50與上摻雜區36之間之「障壁」。期望不受任何特定理論約束或限制，據信匯流條50與上摻雜區36之實體分離由於至少兩個原因而有利。第一，此分離防止第二金屬(例如Cu)擴散至基礎基板34中。據信防止此種擴散防止相對摻雜區免受匯流條50之第二金屬分流。第二，據信此種實體分離減少少數載流子在金屬與矽介面處重組。據信透過減小金屬/矽介面之面積，由重組導致之損耗大體上得以減小且開路電壓(VOC)及短路電流密度(JSC)大體上得以改良。面積之減小源自將鈍化層42佈置在匯流條50之大部分與上摻雜區36之間，使得指狀物44成為與基礎基板34之上摻雜區36接觸之唯一金屬組件。PV電池32之其他實施例即將在下文描述。
圖12之PV電池32類似於圖3A者，但包括不連續指狀物44。將匯流條50置於指狀物44間所界定之間隙47上。間隙47可具有各種寬度，條件係匯流條50與指狀物44電接觸。指狀物44可包含一種大量金屬(例如，Ag)，而匯流條50則 包含另一種金屬(例如，Cu)(如上文所描述)。藉由間隙47，可降低製造費用(如透過減小所使用之Ag總量)及/或可正面影響黏著。
圖13之PV電池32類似於圖12者，但進一步包括置於指狀物44a上之輔助指狀物44b。該等輔助指狀物44b可包含如匯流條50之相同金屬，例如Cu，或不同材料。輔助指狀物44b與匯流條50可分離(例如，一者貼敷在另一者上)或成整體。透過採用輔助指狀物44b，可減小指狀物44a(例如，Ag指狀物)之尺寸，進而降低製造費用及/或改良黏著。
圖14之PV電池32包括指狀物44、匯流條50a及經佈置上覆指狀物44及匯流條50a之輔助匯流條襯墊50b。指狀物44與匯流條50a可分離或成整體。指狀物44及匯流條50a可包括相同多數量金屬，例如Ag，或彼此不同。匯流條襯墊50b可包含Cu或另一種金屬，例如當由本發明組成物形成時。透過採用匯流條襯墊50b，可減小匯流條50a(例如，Ag匯流條50a)之尺寸。
圖15之PV電池32類似於圖12及14者，但包括一對匯流條50a及置於匯流條50a上之輔助匯流條50b。指狀物44與匯流條50a可分離或成整體。指狀物44及匯流條50a可包含相同多數量金屬，例如Ag，或彼此不同。輔助匯流條50b可包含Cu或另一種金屬。透過採用輔助匯流條50b，可減小匯流條50a之尺寸。
圖16及17之PV電池32類似於圖12者，但包括具有襯墊 以代替間隙47之指狀物44。附襯墊之指狀物44可助於改良對匯流條50之電接觸，及黏著，同時減小所使用之Ag量及降低製造費用。圖17之指狀物44具有空心襯墊，即，內部間隙47，其等可降低製造費用及正面影響黏著。可將匯流條50之一部分置於空心附襯墊指狀物44之間隙47中。
圖18之PV電池32類似於圖12者，但包括不連續指狀物44a，並在其上佈置輔助指狀物44b。不連續指狀物44a可具有各種形狀，如矩形、正方形、點形或其等組合。此等指狀物44a可經電鍍、印刷或以另一種方式形成。由不連續指狀物44a界定複數個間隙47。輔助指狀物44b與匯流條50可分離或成整體。透過採用不連續指狀物44a及輔助指狀物44b，可降低製造費用。不連續指狀物44a通常接觸射極26，而輔助指狀物44b及匯流條50運載電流。
圖19及20之PV電池32類似於圖3B者。在圖19中，第一電極40界定一孔49，而在圖20中，第一電極40界定複數個孔49。該(等)孔49亦由鈍化層42(若存在)界定。將第二電極45置於該第一電極40上及經由孔49與基礎基板34電接觸。基礎基板34可或可不包含靠近孔49之摻雜38。基礎基板34可與第二電極45直接接觸。當第二電極45係由組成物20"形成時，焊料24可防止金屬粉末26(例如Cu)滲出/遷移至基礎基板34(例如Si)之可能性。透過採用孔49，可降低製造費用。或者，介電鈍化層42可在Cu電極45與基板34之間。鈍化層42之潛在益處係促進減少電荷重組，進而獲得改良之電池32效率。
圖21之PV電池32呈指叉型後接觸(IBC)組態，具有指叉型指狀物40，及一對匯流條45。匯流條45可由組成物20"形成，而指狀物40可由另一種材料(例如Ag)形成。此種IBC組態在本技藝中已知。組成物20不限制於如上所述之任何特定類型之組態。
本發明亦提供一種形成PV電池32之方法。該方法包括將組成物20"施塗至指狀物44之上部48以形成層50"之步驟。該組成物可藉由如上所述之各種方法施塗。在某些實施例中，將組成物印刷在指狀物44之上部48之至少一部分上以形成層50"。可利用各類沈積方法，如網版或模板印刷，或其他方法，如氣溶膠、噴墨、凹版或膠版印刷。在某些實施例中，將組成物直接網印在鈍化層42之一部分及指狀物44之上部48上。
施塗組成物20"後，基礎基板34之上摻雜區36通常不與層50"之(直接)實體接觸。可將組成物20"施塗至鈍化層42並包圍各指狀物44以建立指狀物44之上部48與層50"之直接實體及電接觸。
該方法進一步包括將層50"加熱至不高於約300℃之溫度以形成匯流條50(即，導體20)之步驟。大體上將層50"加熱至約150至約300，約175至約275，約200至約250或約225℃之溫度。在某些實施例中，在約250℃或更低溫度下加熱層50"以形成匯流條50。此等溫度大體上燒結層50"中之第三金屬(即，焊粉)，但不燒結層50"中之第二金屬(例如，金屬粉末)以形成匯流條50。此加熱在本技藝中亦可 稱為回焊或燒結。
可將層50"加熱各種時間以形成匯流條50。通常而言，僅將層50"加熱形成匯流條50所需之時間。此等時間可藉由常規實驗確定。可使用惰性氣體，例如N2氣墊，以防止Cu 26在經焊料24"塗佈前過早氧化。將匯流條50不必要地過度加熱較長時間可破壞上摻雜區36或PV電池32之其他組件，包括匯流條50。可採用相同類型之方法以使用本發明組成物將第二電極45形成在第一電極40上。此係利用如上所述之本發明組成物20"形成匯流條50之替代或額外方法。
在一個實施例中，在形成匯流條50前，該方法包括將塗佈組成物施塗至基礎基板34之上摻雜區36以形成鈍化層42之步驟。塗佈組成物可包含各種組分，如適合形成上述鈍化層42之彼等物。塗佈組成物可透過如上所述之各種方法施塗。例如，可使用PECVD方法。在鈍化層42包含SiNX之實施例中，可將矽烷、氨及/或其他前驅物用於PECVD爐中以形成鈍化層42。
該方法進一步包括依照對應計劃形成之指狀物44之指狀物圖案將金屬組成物施塗至鈍化層42之一部分。各指狀物圖案在施塗後大體上使其等下部與鈍化層42接觸及使其等上部與鈍化層42分隔。金屬組成物可藉由如上所述之各種方法施塗。在某些實施例中，將金屬組成物印刷在鈍化層42之一部分上以形成指狀物圖案。可使用各類印刷方法，如網版、模板、氣溶膠、噴墨、凹版或膠版印刷。在某些 實施例中，將金屬組成物直接網印至鈍化層42上以形成指狀物圖案。在其他實施例中，將金屬組成物電化學沈積在鈍化層42之一部分上以形成指狀物圖案。其他合適方法描述在上文中。
金屬組成物包含以多數量存在於金屬組成物中之第一金屬。此等量係如上所述。通常而言，該第一金屬係Ag。金屬組成物通常包括用於蝕刻至鈍化層42中之一或多種組分。此等組分大體上包括燒結鉛玻璃。除鉛玻璃外，亦可額外或替代地使用其他組分，如無鉛或低鉛玻璃。
可將各類燒結或未燒結Ag-Al糊膏用作該金屬組分。此等糊膏大體上包括有機載劑。當高溫加工或「火燒」時，有機載劑會燒盡並自整個組成物移除。Ag粒子分散在該載劑中。可添加溶劑以調節糊膏之流變性。燒結糊膏包括玻璃粉，其大體上包含PbO、B2O3及SiO2。該方法不限制於任何特定燒結Ag糊膏，條件係該糊膏可在如下文所描述之高溫下蝕穿覆蓋片。合適燒結Ag糊膏之實例可自Ferro(Mayfield Heights,OH)及Heraeus Materials Technology,LLC(West Conshohocken,PA)購置。
該方法進一步包括加熱指狀物圖案以形成指狀物44之步驟。大體上將指狀物圖案加熱至約250至約1000，約500至約900，或約720℃之溫度。此等溫度大體上燒結在指狀物圖案中之第一金屬以形成指狀物44。此加熱步驟大體上在相對用於形成匯流條(即導體20)之加熱步驟高得多的溫度下進行。此外，玻璃粉容許指狀物圖案蝕穿鈍化層42及當 冷卻時，發生相分離。此容許指狀物44對基礎基板34之上摻雜區36直接電接觸。此加熱在本技藝中亦可稱為火燒。
將指狀物圖案可加熱各種時間以蝕穿鈍化層42。通常而言，僅將指狀物圖案加熱使指狀物44均勻接觸上摻雜區36所需之時間。此等時間可藉由常規實驗確定。將指狀物44不必要地過度加熱較長時間可破壞上摻雜區36或PV電池32之其他組件。在加熱指狀物圖案以使其等可蝕穿鈍化層42後，該方法進一步包括將組成物施塗至指狀物44之上部分48之至少一部分以形成如上所述之層50"之步驟。
在另一實施例中，指狀物44係依照與以上實施例所描述者不同之方式形成。鈍化層42可如上所述般形成。形成鈍化層42後，在其中形成孔。該等孔可藉由各種方法形成，如藉由雷射消融、化學蝕刻、物理蝕刻等。此等蝕刻不同於上文所描述之指狀物36「蝕刻」。隨後在孔中形成指狀物44。此等指狀物44大體上係如上所述之電鍍指狀物44。指狀物44可藉由將各種金屬沈積至孔中形成。可使用各種方法，及可將不同方法用於各指狀物44層。可使用電化學電鍍法以在孔中形成層體。通常而言，此等方法不需如上所述之單獨加熱/火燒步驟。在形成指狀物44後，該方法進一步包括將組成物施塗至指狀物44之上部48之至少一部分以形成如上所述之層50"之步驟。
如同導體20，匯流條50可直接焊，可用於將多個PV電池32互聯在一起，如藉由將條帶或互連接合至PV電池32之匯流條50。透過使用匯流條50及互聯，可有效地自指狀物 44匯集電流。如上所述，PV電池32可用於各種應用中。
參考圖11，將互聯52置於匯流條50上。在某些實施例中，互聯52可直接焊接至PV電池32之匯流條50。在其他實施例中，可在匯流條50與互聯52之間使用其他焊料(未顯示)。可將助熔構件用於協助焊接，如助熔筆或助熔床。互聯52本身亦可包括助熔劑，如Sn或Sn合金及助熔劑。互聯52可由各種材料形成，如Cu、Sn等。此等互聯52可用於連接一系列PV電池32。例如，PV電池模組(未顯示)可包括複數個PV電池32。互聯52，例如，互聯帶，大體上與PV電池32之匯流條50實體接觸以將PV電池32串聯電連接。互聯52在本技藝中亦可稱為互連。PV模組亦可包括其他組件，如提供強度及穩定性之接著層、基板、覆板及/或其他材料。在許多應用中，PV電池32經封裝以提供針對環境因素(如風及雨)之額外保護。
以下說明本發明之組成物20"及導體20之實例意欲說明而非限制本發明。用於形成該等組成物之各組分之量及類型出示在下表1至3中，除非另外說明，否則所有值係基於各自組成物之總重量之重量%。
聚合物係固體環氧樹脂，其包含表氯醇與雙酚A之反應產物及具有500至560 g/eq之EEW，自Dow Chemical購置。
添加劑1係單萜醇，自Sigma Aldrich購置。
添加劑2係苯乙烯二溴化物，自Sigma Aldrich購置。
羧基化聚合物係具有約238酸值(在固體時)之低分子量苯乙烯-丙烯酸共聚物，自BASF Corp購置。
二羧酸係自Sigma Aldrich購置。
單羧酸係自Hexion Specialty Chemicals購置。
添加劑3係丙二醇，自Sigma Aldrich購置。
添加劑4係苄基醇，自Sigma Aldrich購置。
金屬粉末係銅粉末，自Mitsui Mining & Smelting Co.購置。
焊粉1係具有約138℃之熔融溫度之Sn42/Bi58合金，自Indium Corporation of America購置。
焊粉2係具有約221℃之熔融溫度之Sn96.5/Ag3.5合金，自Indium Corporation of America購置。
添加劑5係鈦酸酯黏著增進劑，自Kenrich Petrochemicals Co.購置。
添加劑6係包含草醯基雙(芐叉基醯肼)之銅去活性劑，自Eastman Chemical Co.購置。
添加劑7係無矽酮消泡劑，自BYK additives & instruments購置。
添加劑8係包含2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷之矽烷黏著增進劑，自Dow Corning Corp.購置。
添加劑9係丁基卡必醇，自Dow Chemical購置。
銀粉末係獲自Ferro之習知銀薄片。
二聚物酸係具有低單體含量及三聚體含量之蒸餾二聚化脂肪酸，自Arizona Chemical(Jacksonville,FL)購置。
添加劑10係2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷。
參考圖22及23，獲自90度剝離測試之數據指出糊膏對不同基板之黏著性及糊膏經由焊接連接至外部佈線之能力。參考圖24，指出糊膏體電阻對組成物差異之依賴性。證明組成物及主要組分比稍有不同之所有九種糊膏之電阻率維 持相對不受影響且在3至6×10-5 Ω.cm之範圍內。表1至3之實例數目對應圖22至24之彼等數目，即實例1至9。
製備一系列5英寸(12.7 cm)單晶矽電池(晶圓)用於接受Ag及Cu糊膏施塗。製備基於以上表1中之實例0之Cu糊膏。藉由1重量%丁基卡必醇稀釋Cu糊膏以改良印刷流變性。利用獲自Sefar之匯流條網(具有12.7 μm乳液厚度之不鏽鋼網325或165網格(PEF2))及22°或45°旋轉該網格，將Cu糊膏印刷在晶圓上以形成Cu匯流條。印刷係藉由AMI篩網印刷機將~68 kg下壓力施加至載物台上之200 μm空白晶圓實施。印刷速度設定在3至5英寸/秒之間，採用來回印刷模式。印刷該等晶圓及使其等穿過BTU Pyramax N2回焊爐。
確定在濕熱(DH；85℃，85%相對濕度)熟化條件下之Cu匯流條之耐久性。將矽上之Cu匯流條之未封裝印刷物用於監視Cu體電阻率(ρ)。亦利用TLM方法，使用接觸電阻率(ρc)監視互聯/Cu匯流條之品質。對DH曝露1000小時後，發現Cu匯流條相對Ag匯流條無劣化。
使用閃點測試器(Berger PSS 10 II)實施電流-電壓(I-V)測量。Cu匯流條展現相較於在前匯流條實例中之對照Ag匯流條增大之VOC及JSC。具體言之，包括Cu匯流條之電池展示相對包括Ag匯流條之電池之明顯改良之VOC及JSC。該VOC及JSC增大大體上各自相對增大0.6%及2.59%。據信此增大係由如上所述之金屬/矽接觸面積減小導致。
製備一批具有後接觸襯墊之網印Al BSF晶圓。該等晶圓 包括皆具有後Ag匯流條之前Ag及前Cu印刷物。該等Cu匯流條係利用如上所述之Cu糊膏印刷。人工互聯該等電池並測試，然後封裝。電池可利用常見工業互聯互聯。在此等實例中，互聯可利用390℃下之焊鐵及助熔劑人手實施。測量前柵極電阻及I-V，及Suns Voc以確定電池及金屬化之品質。測量結果顯示在圖25至27中。該批料展現亦由金屬/矽接觸面積減小而導致之VOC及JSC改良。
製備另一系列5英寸(12.7 cm)單晶矽電池(晶圓)用於接受其他Ag及Cu糊膏施塗。重複以上表1中之實例0以測試其他Cu電極。電池皆包括標準Ag前柵極(指狀物及匯流條)及Al後層(第一電極)。將Cu電極(第二電極)直接印刷在Al第一電極之頂部上。圖中以「Ag」指出在Al後層(第一電極)中存在開口並將Ag/Al匯流條印刷在開口上以形成第二電極之對照實例。在圖中以「Cu R」或簡單地「Cu」指出實例0。所有電池來自同一批料(即，利用Ag或Cu一致地加工以達成後側金屬化)。透過人工焊接將電池互聯在一起。
利用閃點測試器(PSS 10 II)實施電流-電壓(I-V)測量。參考圖28，其指出關於後Cu匯流條實例0相較於Ag匯流條實例在作為第二電極時之I-V數據。該等實例皆具有前Ag匯流條，及組態成i-PERC電池。參考圖29，其指出關於具有印刷在後側上之Cu匯流條實例0或Ag對照之Al BSF電池之I-V結果。利用EVA或矽酮聚合物(表示為Si)將電池封裝至迷你型模組中。效率相當且VOC展現改良。圖30指出在Al 上具有Ag接觸之對照電池及在Al上具有實例0 Cu接觸之本發明電池之I-V特性。如圖33中所顯示，Cu接觸襯墊不對電池性能產生負面影響。
參考圖31，描繪實例0之橫截面SEM顯微圖。深灰色大體上指出Cu，中等灰色大體上指示Sn，白色區域大體上指示Bi富集Sn區，及黑色區域大體上指示空隙及/或環氧/丙烯酸系黏合劑。
參考圖32，描繪指出對照及本發明PV電池之效率百分比之方框圖，而圖33指出JSC，及圖34指出實例之VOC。具體言之，測量關於樣品之IV數據。Ag實例係149-1至15，及Cu F實例係149-A至S。顯示平均值。對照及本發明實例與先前實例圖中所描述者相同。數據清楚顯示，使用本發明之Cu匯流條明顯改良電池性能。據信此改良來自透過減小金屬/矽介面面積及降低之高溫火燒Ag金屬化點而達成之重組減少。
圖35係指出本發明之互聯匯流條之橫截面光學顯微照片。具體言之，將Cu匯流條印刷在SiNx鈍化層之頂部及Ag指狀物之頂部上及隨後互聯。橫截面顯示本發明組成物各組分。顯示出結合至互聯/匯流條及匯流條/指狀物之直接焊接，以及在Cu匯流條與基板之間之黏性接觸。
圖36係指出對照及本發明PV電池實例在濕熱熟化後之JSC之線圖。圖37係指出對照及本發明PV電池在濕熱熟化後之VOC之線圖，及圖38係指出對照及本發明PV電池實例在濕熱熟化後之薄片電阻率(rs)之線圖。此等圖清楚顯示 Cu糊膏在腐蝕性條件下不發生性能劣化。
上文所描述值中之一或多者可變化達±5%、±10%、±15%、±20%、±25%等，條件係該變化維持在本發明範圍內。可自與所有其他成員彼此獨立之各Markush組成員獲得預期外的結果。各成員可保持獨立及/或組合及在附接申請專利範圍之範圍內為具體實施例提供充分支持。本文明確涵蓋獨立技術方案及單及多從屬之附屬技術方案之所有組合的主要內容。公開內容呈說明性，包含描繪性而非限制性用詞。參照以上教義可對公開內容實施許多修改及變化，且公開內容可以不同於本文中所具體描述的方式實現。
20‧‧‧導體
20"‧‧‧組成物
22‧‧‧基板
24‧‧‧焊料
24"‧‧‧焊粉
26‧‧‧金屬粉末
28‧‧‧聚合物
28"‧‧‧聚合物
30‧‧‧金屬互化層
32‧‧‧PV電池
34‧‧‧基礎基板
36‧‧‧上摻雜區
38‧‧‧後摻雜區
40‧‧‧第一電極
41‧‧‧外表面
42‧‧‧鈍化層
43‧‧‧外表面
44‧‧‧指狀物
44a‧‧‧指狀物
44b‧‧‧輔助指狀物
45‧‧‧第二電極
46‧‧‧指狀物下部
47‧‧‧間隙
48‧‧‧指狀物上部
49‧‧‧孔
50‧‧‧匯流條
50a‧‧‧匯流條
50b‧‧‧匯流條襯墊
52‧‧‧互聯
圖1係示出聚合物固化及在導體形成期間組成物之回焊之圖。
圖2係形成導體後之組成物之放大橫截面側視圖，其示出固化後之聚合物、回焊後之焊料、金屬粒子及介於焊料與金屬粒子之間之金屬互化物層；圖3A係PV電池之一實施例之正視圖，其包括基礎基板、鈍化層、指狀物及一對匯流條；圖3B係PV電池之實施例之後視圖，其包括基礎基板、第一電極及組態成接觸墊片之三組第二電極；圖4係圖3A沿線4-4取得之部分橫截面側視圖，其示出基礎基板之上摻雜區、鈍化層、指狀物及匯流條中之一者；圖5係PV電池之一實施例之橫截面側視圖，其示出基礎 基板之上及後摻雜區、鈍化層、指狀物、匯流條、第一電極及一組第二電極；圖6係圖3B沿線6-6取得之部分橫截面側視圖，其示出基礎基板之後摻雜區、第一電極及第二電極；圖7係PV電池之一實施例之部分橫截面側視圖，其示出基礎基板之後摻雜區、第一電極柵格或陣列、鈍化層及第二電極；圖8係PV電池之一實施例之部分橫截面側視圖，其示出基礎基板之後摻雜區、具有局部接觸之第一電極、鈍化層及第二電極；圖9係PV電池之一實施例之部分橫截面側視圖，其示出具有局部後摻雜區之基礎基板、具有局部接觸之第一電極、鈍化層及第二電極；圖10係PV電池之一實施例之部分橫截面透視圖，其示出基礎基板之上及後摻雜區、鈍化層、指狀物、第一電極、一對匯流條及一對第二電極；圖11係圖10之PV電池及一對互聯帶，其中將互聯帶中之一者佈置在該PV電池之匯流條中之一者上；圖12係PV電池之一實施例之示意性正視圖，其包括鈍化層、不連續指狀物及匯流條；圖13係PV電池之一實施例之示意性正視圖，其包括鈍化層、不連續指狀物、輔助指狀物及匯流條；圖14係PV電池之一實施例之示意性正視圖，其包括鈍化層、指狀物、匯流條及輔助匯流條襯墊； 圖15係PV電池之一實施例之示意性正視圖，其包括鈍化層、指狀物、一對匯流條及輔助匯流條；圖16係PV電池之一實施例之示意性正視圖，其包括鈍化層、具有襯墊之指狀物及匯流條；圖17係PV電池之一實施例之示意性正視圖，其包括鈍化層、具有空心襯墊之指狀物及匯流條；圖18係PV電池之一實施例之示意性正視圖，其包括鈍化層、不連續指狀物、輔助指狀物及匯流條；圖19A係PV電池之一實施例之示意性後視圖，其包括基礎基板、界定孔之第一電極及佈置於該第一電極上且經由該孔與該基礎基板接觸之第二電極；圖19B係圖19A之PV電池之示意性側視圖；圖20A係PV電池之一實施例之示意性後視圖，其包括基礎基板、界定複數個孔之第一電極及佈置於該第一電極上且經由該等孔與該基礎基板接觸之第二電極；圖20B係圖20A之PV電池之示意性側視圖；圖21係PV電池之一實施例之示意性後視圖，其包括基礎基板；交叉指狀物及一對匯流條；圖22係示出本發明實例之剝離力在矽基板上之散佈圖；圖23係示出本發明實例之剝離力在鋁基板上之散佈圖；圖24係示出本發明實例之電阻率之散佈圖；圖25係示出對照及本發明實例之短路電流密度(JSC)之方框圖；圖26係示出對照及本發明實例之開路電壓(VOC)之方框 圖；圖27係示出對照及本發明實例之電池效率(NCell)之方框圖；圖28係示出對照及本發明實例之NCell之方框圖；圖29係示出具有乙烯乙酸乙烯酯及矽封裝劑之對照及本發明實例之VOC之方框圖；圖30係藉由安培(A)及伏特(V)示出對照及本發明實例之I-V(或I-U)特性之圖；圖31A係本發明實例之橫截面SEM顯微圖(轉化為圖畫形式)，其示出固化後之聚合物、回焊後之焊料、金屬粒子及介於焊料與金屬粒子之間之金屬互化層；圖31B係以圖31A之圖畫為底之橫截面SEM顯微圖；圖32係示出對照及本發明實例之效率百分比之方框圖；圖33係示出對照及本發明實例之JSC之另一方框圖；圖34係示出對照及本發明實例之VOC之另一方框圖；圖35係示出本發明之互聯匯流條、指狀物及鈍化層之橫截面光學顯微圖(轉化為圖畫形式)；圖36係示出對照及本發明實例在濕熱熟化後之JSC之線狀圖；圖37係示出對照及本發明實例在濕熱熟化後之VOC之線狀圖；及圖38係示出對照及本發明實例在濕熱熟化後之薄層電阻率(rs)之線狀圖。
20‧‧‧導體
20"‧‧‧組成物
22‧‧‧基板
24‧‧‧焊料
24"‧‧‧焊粉
26‧‧‧金屬粉末
28‧‧‧聚合物
28"‧‧‧聚合物

Claims (20)

  1. 一種組成物，其包含：金屬粉末；具有低於該金屬粉末之熔融溫度之熔融溫度之焊粉；聚合物；用於助熔該金屬粉末及使該聚合物交聯之不同於該聚合物之羧基化聚合物；用於助熔該金屬粉末之二羧酸；及用於助熔該金屬粉末之單羧酸。
  2. 如請求項1之組成物，其中該金屬粉末包含銅。
  3. 如請求項1之組成物，其中該焊粉具有不高於約300℃之熔融溫度。
  4. 如請求項1之組成物，其中該焊粉包含至少一種錫(Sn)合金及不大於0.5重量百分比(重量%)之：i)汞、鎘、及/或鉻；及/或ii)鉛。
  5. 如請求項1之組成物，其中：i)該聚合物包含環氧樹脂；及/或ii)該羧基化聚合物包含丙烯酸系聚合物。
  6. 如請求項1之組成物，其中該羧基化聚合物包含苯乙烯-丙烯酸系共聚物。
  7. 如請求項1之組成物，其中該焊粉包含錫-鉍(SnBi)合金、錫-銀(SnAg)合金或其等組合中之至少一者。
  8. 如請求項1之組成物，其進一步包含添加劑，該添加劑 包括溶劑、黏著增進劑或其等組合。
  9. 如請求項1之組成物，其中該二羧酸係十二烷二酸(DDDA)。
  10. 如請求項1之組成物，其中該單羧酸係新癸酸。
  11. 如請求項1之組成物，其中：i)該金屬及焊粉總共係以該組成物之總重量之約50至約95重量%之量存在；ii)該金屬粉末係以該組成物之總重量之約35至約85重量%之量存在；及/或iii)該焊粉係以該組成物之總重量之約25至約75重量%之任意量存在。
  12. 如請求項1之組成物，其中：i)該聚合物及該羧基化聚合物總共係以該組成物之總重量之約2.5至約10重量%之量存在；ii)該聚合物係以該組成物之總重量之約0.5至約5重量%之量存在；及/或iii)該羧基化聚合物係以該組成物之總重量之約1至約7.5重量%之量存在。
  13. 如請求項1之組成物，其中該二羧酸係以該組成物之總重量之約0.05至約1重量%之量存在。
  14. 如請求項1之組成物，其中該單羧酸係以該組成物之總重量之約0.25至約1.25重量%之量存在。
  15. 如請求項1之組成物，其進一步包含黏著增進劑，該黏著增進劑包括矽烷、鈦酸酯或其等組合。
  16. 如請求項1之組成物，其中該聚合物及該羧基化聚合物係呈約1：1至約1：3(聚合物：羧基化聚合物)之重量比。
  17. 一種由如前述請求項中任一項之組成物形成之導體。
  18. 一種物件，其包含：i)基板；及ii)置於該i)基板上並與其電接觸以傳輸電流之導體，該導體係由以下物質形成：金屬粉末，具有低於該金屬粉末之熔融溫度之熔融溫度之焊粉，聚合物，用於助熔該金屬粉末及使該聚合物交聯之不同於該聚合物之羧基化聚合物，用於助熔該金屬粉末之二羧酸，及用於助熔該金屬粉末之單羧酸。
  19. 如請求項18之物件，其中該基板：i)為導電性；ii)包含鋁、銀或其等組合；iii)係介電材料；iv)包含矽；v)包含可焊金屬；或vi)包含不可焊金屬。
  20. 如請求項18或19之物件，其進一步被定義為光伏打(PV)電池或電路板。
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