[发明专利]用于印刷电极的组合物

说明书

本发明涉及一种用于在衬底上印刷电极的组合物，所述组合物包含导电颗粒，玻璃料和溶剂。

尤其是为了将电极印刷至半导体衬底上，使用包含分散于溶剂中的导电颗粒和玻璃料的组合物。将以此方式印刷的半导体衬底用作例如太阳能电池。

为了制备所述电极，将所述组合物通过常规印刷方法施加至衬底。合适的印刷方法例如为喷墨印刷法或激光印刷法。

存在于所述组合物中的导电颗粒通常为银颗粒。这些颗粒可呈片状或球状。片状和球状银颗粒的混合物也是已知的。为了获得印刷所需的粘度，所述组合物包含溶剂。通常使用有机溶剂。然而，这具有在印刷后的进一步加工过程中溶剂从所述组合物中逸出并由此进入环境中的缺点。

为了使所述组合物不流失，通常也存在聚合物材料，使用所述聚合物材料首先使所述组合物与半导体材料结合。印刷后，通常烧结所述组合物。在烧结过程中，所述聚合物材料分解并从导电迹线中除去。存在于所述组合物中的玻璃料熔融并使包含导电颗粒的印刷导电迹线与衬底粘合。

可用于制备太阳能电池受光表面电极的呈糊形式的组合物例如描述于WO2007/089273中。所述糊包含比表面积为0.2-0.6m²/g的银颗粒、玻璃料、树脂粘合剂和稀释剂。所用稀释剂为有机溶剂。

包含具有两种不同平均直径的银粉的组合物描述于EP-A 1775759中。除了所述银粉之外，所述组合物还包含玻璃料和有机载体。电极材料中银的比例为75-95重量％。

用于制备太阳能电池电极的糊描述于WO2006/132766中，所述组合物包含85-99重量％的导电金属组分和1-15重量％的玻璃组分，以及有机组分。

然而，该已知组合物的缺点是存在于其中的有机物质在施加组合物后的干燥过程中和在烧结过程中均发生释放。

因此，本发明的目的是提供一种用于印刷电极的组合物，其中在干燥和烧结过程中释放出更少的有机材料至环境中。

所述目的通过一种用于在衬底上印刷电极的组合物得以实现，所述组合物包含在每种情况下基于该组合物总质量为30-90重量％的导电颗粒、0-7重量％的玻璃料、0.1-5重量％的至少一种激光辐照吸收剂、0-8重量％的至少一种基体材料、0-8重量％的至少一种有机金属化合物、3-50重量％的作为溶剂的水、0-65重量％的至少一种助留剂和0-5重量％的至少一种添加剂。

本发明组合物尤其适于通过激光印刷法印刷电极。

使用水作为溶剂降低了在用于制备电极的组合物干燥和烧结过程中释放至环境中的有机物质的比例。这使得太阳能电池制备过程中的环境污染得以降低。

存在于所述组合物中的导电颗粒可为由任意导电材料构成的任意几何形状的颗粒。存在于所述组合物中的导电颗粒优选包含银、金、铝、铂、钯、锡、镍、镉、镓、铟、铜、锌、铁、铋、钴、锰、铬、钒、钛或其混合物或合金。

所用颗粒的平均粒度优选为3nm至100μm。所述平均粒度更优选为100nm至50μm，尤其为500nm至10μm。所用颗粒可具有本领域技术人员所已知的任意所需形状。例如，所述颗粒可为片状或球状。球状颗粒也应理解为意指其实际形状偏离理想球状的那些。例如，球状颗粒由于生产之故也可具有液滴形状或可截短。可用于生产所述组合物的合适颗粒是本领域技术人员所已知的且可商购获得。尤其优选使用球状银颗粒。球状颗粒的优点在于其与片状颗粒相比具有改善的流变性能。例如，包含球状颗粒的组合物具有比包含片状颗粒的组合物更低的粘度。此外包含球状颗粒的组合物在剪切时具有显著降低的粘度。这也允许获得高达约90％的填充水平，此时所述组合物仍保持可印刷性。

如果使用两种或更多种不同类型的导电颗粒，则这可通过混合所述类型的颗粒获得。不同类型的颗粒可能在材质、形状和/或尺寸方面存在不同。

所述组合物中的导电颗粒比例为50-90重量％。所述比例优选为70-87重量％，尤其为75-85重量％。

为了获得可印刷的分散体，所述组合物还包含溶剂。根据本发明，所用溶剂为水，其以3-20重量％的比例存在于所述组合物中。所述组合物中水的比例优选为5-15重量％，尤其为6-12重量％。

由于水通常较快地蒸发，因此需要加入助留剂(即所谓的阻滞剂)以减缓蒸发。助留剂以0-65重量％，优选0.5-10重量％的比例，尤其是以0.8-4重量％的比例存在于所述组合物中。