[发明专利]导电组合物以及用于半导体装置制造的方法

说明书

发明领域

本发明的实施方案涉及硅半导体装置，以及用于太阳能电池装置正面的导体浆料。

发明技术背景

常规的具有p型基板的太阳能电池结构具有通常位于电池的正面或光照面上的负极和位于背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生空穴-电子对的外部能源。由于p-n结处存在电势差，因此空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送电力的电流。大多数太阳能电池为金属化硅片的形式，即，具有导电的金属触点。

太阳能电池的电极通常是通过施加导体浆料到基板上并且焙烧该导体浆料形成的。将导体浆料施加到太阳能电池的表面上并对该浆料进行焙烧以达到烧结目的。浆料通常包含(a)导电粉，例如银或铝，(b)玻璃料，例如无机基料，(c)有机介质和(d)任选的添加剂。US7494607公开了常规的有机介质，该有机介质包括乙基羟乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯、乙二醇单乙酸酯的单丁基醚、醇酯和萜烯，例如α-或β-萜品醇或它们与其他溶剂例如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、己二醇和高沸点醇以及醇酯的混合物。

尽管存在用于形成太阳能电池的多种方法及组合物，但是仍然需要具有改善的电性能的组合物、结构和装置、粘附性能、以及制造方法。

发明内容

本发明的一个实施方案涉及厚膜导电组合物，该厚膜导电组合物包含：

(a)一种或多种导电粉末；

(b)一种或多种玻璃料；

(c)有机介质，该有机介质选自：己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]、二价酸酯、环氧妥尔油酸辛酯、异十四烷醇、和氢化松香的季戊四醇酯；

所述(a)和(b)分散于(c)中。

在该实施方案的一个方面，玻璃料可包含按总玻璃组合物的重量％计：SiO₂1-36，Al₂O₃0-7，B₂O₃1.5-19，PbO 20-83，ZnO 0-42，CuO 0-4，Bi₂O₃0-35，ZrO₂0-8，TiO₂0-7，PbF₂3-34。

在一个实施方案中，该组合物还可包含添加剂。在一个方面，该添加剂可以是金属/金属氧化物添加剂，该金属/金属氧化物添加剂选自：(a)金属，其中所述金属选自锌、镁、钆、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬；(b)一种或多种金属的金属氧化物，所述一种或多种金属选自锌、镁、钆、铈、锆、钛、锰、锡、钌、钴、铁、铜和铬；(c)在焙烧时能够生成(b)的金属氧化物的任何化合物；以及(d)它们的混合物。在该实施方案的一个方面，含锌添加剂为氧化锌。

本发明的一个实施方案涉及结构，其中该结构包括厚膜组合物和基板。基板可为一个或多个绝缘层。基板可为一个或多个半导体基板。在一个方面，厚膜组合物可在一个或多个绝缘层上形成。在一个方面，该一个或多个绝缘层可在半导体基板上形成。在另一方面，在焙烧时，有机载体被移除，银和玻璃料被烧结。

在本发明的一个实施方案中，电极由组合物形成，并且所述组合物已被焙烧以移除有机载体并烧结玻璃颗粒。

本发明的一个实施方案涉及制造半导体装置的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供一个或多个半导体基板、一个或多个绝缘膜、以及厚膜组合物，其中所述厚膜组合物包含：a)一种或多种导电粉末；b)一种或多种玻璃料；c)有机介质，该有机介质选自：己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]、二价酸酯、环氧妥尔油酸辛酯、异十四烷醇、和氢化松香的季戊四醇酯，所述a)和b)分散于c)中，

(b)将绝缘膜施加在半导体基板上，

(c)将厚膜组合物施加在半导体基板上的绝缘膜上，以及

(d)焙烧该半导体、绝缘膜和厚膜组合物，其中在焙烧时，有机载体被移除，银和玻璃料被烧结，并且绝缘膜被厚膜组合物中的组分穿透。

在该实施方案的一个方面，绝缘膜包含选自下列的一种或多种组分：氧化钛、氮化硅、SiNx:H、氧化硅、以及氧化硅/氧化钛。

另一个实施方案涉及包括该厚膜导电组合物的结构。该结构可以包括绝缘层。该结构可以包括半导体基板。本发明的一个方面涉及包括该结构的半导体装置。本发明的一个方面涉及包括该结构的光伏器件。本发明的一个方面涉及包括该结构的太阳能电池。本发明的一个方面涉及包括该结构的太阳能电池板。