[发明专利]氧化铝糊及其使用方法

说明书

本发明涉及氧化铝糊以及将氧化铝糊用于形成Al₂O₃-涂层或者混合的Al₂O₃-混杂层的方法。

由于其多方面的使用可能性，基于溶胶-凝胶的层的合成在工业生产中获得越来越多的意义。因此，可以借助溶胶-凝胶技术来构建或实现以下功能层或表面精整和改性：

●防反射涂层，例如光学组件等的；

●防腐蚀涂层，例如钢等的；

●耐刮涂层；

●表面密封；

●表面的疏水化或亲水化；

●膜和膜材料的合成；

●用于催化应用的载体材料的合成；

●烧结陶瓷和烧结陶瓷部件的前体；

●具有以下特定用途的电子和微电子组件的介电层，其中所希望功能之一的形成可以与特定的热处理（例如在O₂-、N₂-、O₂/N₂-和/或氮氢混合气流（Formiergasstrom）中）相关，然而也不必有关：

○在制造集成电路中的旋涂玻璃(“SoG”)；

○在制造集成电路中在单个金属化平面之间的介电缓冲层（“多孔MSQ”）；

○用于印刷电路的、一般可印刷的电子器件和具体可印刷的有机电子器件的可印刷介电层；

●扩散阻挡层（参看MERCK-专利SolarResist）；

○通常用于半导体的；

○特定用于硅的并且在此特别是用于硅晶片的，并且在此特别是用于制造晶体硅太阳能电池的那些；

●用于结合入掺杂剂的基质（例如B、Ga、P、As等），用于有针对性地全表面和/或局部地掺杂

○通常的半导体；

○具体的硅和在此特别是用于硅晶片，和在此特别是用于制造晶体硅太阳能电池的那些；

●通常的半导体表面和特别是硅表面的电子钝化，这导致表面重组速率的显著下降；

这些列表仅仅描述了多样化应用可能性的缩影。

大多数文献已知的溶胶-凝胶法基于硅及其烷氧基化物（硅氧烷）的使用，可以通过其有针对性的水解和缩合来形成具有不同性质的非常弱的网络以及由此可得的涂层，并且可以制备如此平或多孔的膜或者其中嵌入颗粒的膜。然而，对于确定的应用而言原本期望可以提供具有相对于传统二氧化硅层改善的性质（如更高的硬度和相对于通常使用的蚀刻剂的不同行为）的涂层。

已通过一系列的研究发现，通过在相应的层中使用Al₂O₃可以得到SiO₂层的大有希望的替代品。除了上述用途（其中Al₂O₃用作扩散阻挡物和/或基于溶胶-凝胶的掺杂源）之外，由于其结晶改性体的硬度,Al₂O₃还适合用作机械保护层。

现已令人惊奇地发现，可以基于Al₂O₃-溶胶-凝胶法来合成和配制糊状混合物，其满足了丝网印刷工艺的流变性要求。出乎意料地，在丝网印刷法中糊状混合物令人惊讶地可简单地施用于硅晶片表面上，其中所述硅晶片表面具有高的结构可靠性。

对于特别是在太阳能领域的应用而言，基于溶胶-凝胶的层满足了特别的要求，并且因此基础的糊也是如此，使得在配制用于制造这样的层的组合物时也要考虑这些要求：

一方面，要选择具有对于应用而言有利的性质（例如无毒性至低毒性、令人满意的表面润湿性等）的适合的溶剂。此外，在糊中不应当包含具有腐蚀作用的阴离子（Cl^-或NO₃^-等），因为这可能会大大限制糊的应用可能性。相应的糊可能例如腐蚀使用的印刷和沉积器件，但随后也会不希望地促进在连接太阳能电池时焊接接触的腐蚀，因此这导致了晶体硅太阳能模块的有限的长期稳定性。

在文献中，仅仅已知在使用流变添加剂或者将通过溶胶-凝胶沉积的金属氧化物碾磨并随后悬浮这些氧化物的情况下合成来提供具有丝网印刷能力的糊。然而，这种利用后处理或掺混流变添加剂的糊的生产包括至少一种本来活性的材料的组合。