[發明專利]電解質組合物

有效

• 申請號: 201010282664.3
• 申請日: 2010-09-13
• 公開（公告）號: CN102021613A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 洛塔爾·利珀特;斯特凡·道維
• 申請（專利權）人: 肖特太陽能控股公司
• 主分類號: C25D3/00
• 分類號: C25D3/00;C25D3/46;H01L31/18
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張珂珂;郭國清

技術領域

本申請涉及一種用于將金屬沉積到基材上的電解質組合物。所述電解質組合物至少包含將用該組合物沉積的金屬的金屬離子。

背景技術

由電解質溶液電沉積金屬在現有技術中是已知的。為此目的，需要解決的問題是各金屬以其離子的形式存在并保持其處于該狀態。因此，通常使用絡合劑。適當絡合劑的重要標準是各自形成絡合物的足夠高的穩定性。現有技術中，常將氰化物用作為絡合劑，其與許多金屬形成極穩定的絡合物。特別是銀和氰化物形成優異的絡合物，并于金屬在表面上的沉積過程中提供良好的結果。但是，氰化物的缺點是劇毒，所以并不希望將它用作為絡合劑。

因此，已經作了許多努力以用其它絡合劑代替有毒的氰化物絡合劑。這種絡合劑的一個例子是乙內酰脲以及一些其衍生物。使用乙內酰脲作為絡合劑例如在EP?1918426A2中進行了討論。

在現有技術領域已知的另一種有機絡合劑是琥珀酰亞胺及其衍生物。該絡合劑例如提供在US?4,126,524中。

不含氰化物的已知的電解質組合物具有一個重大缺點，即只有0.8～1微米每分鐘的、非常低的沉積速率。低沉積速率導致用于電沉積的設備的長周期設計。因此不僅設備的購置和維護成本，而且待使用的電解質組合物的成本均將大大增加。從而對于高價格的特別金屬，比如銀，高沉積速率越來越受到關注。

合適電解質組合物還應具有的性能是，還能夠和并不希望沉積到各基材上的雜質金屬離子形成絡合物，從而保持電解質組合物在整個沉積過程中及之后的穩定性。還希望電解質組合物能經受在電鍍過程中pH發生的波動。琥珀酰亞胺和乙內酰脲衍生物不具有這些性能。

特別希望提供這樣的電解質組合物，其適于將金屬，特別是銀，沉積到太陽能電池上。一方面，特別希望將銀電沉積到太陽能電池上，因為所施加的層具有接近理論電導率的電導率，但另一方面，它在技術上具有挑戰性。太陽能電池通常具有鋁的背側。因此，弱堿性的pH非常重要，因為否則鋁將會溶解，而這是不希望的。在要求特定的電解質組合物的整個沉積過程中，必須提供理想的、9到10的pH。

發明內容

本發明的目的是提供一種電解質組合物，其兼具高沉積速率和對雜質離子和pH波動的高穩定性，且同時其不顯示毒性。此外，所述電解質組合物應適用于將金屬、特別是銀沉積到太陽能電池上。

通過本專利權利要求的主題實現了所述目的。

尤其通過用于將金屬沉積到基材上、特別是沉積到太陽能電池上的電解質組合物解決了所述目的，所述電解質組合物至少包含一種金屬離子，并且其特征在于存在作為絡合劑的亞氨基二琥珀酸衍生物。下面，本發明中的亞氨基二琥珀酸衍生物縮寫為IDSD。

本發明意義上的IDSD其特征在于如下通式：

在上面的通式中，基團R1、R2、R5和R6選自0、N、H和S；R3、R4、R7和R8選自OH、NH₂、SH、O^-和S^-，各自作為鈉鹽或者鉀鹽。

IDSD的優點是對許多金屬有優異的絡合性能，從而，根據本發明的組合物非常適用于很多金屬的沉積。同時，降低了電解質組合物的敏感性，因為雜質離子(foreign?ions)形式的雜質也能形成絡合物，使得溶液中不發生沉淀。此外，IDSD沒有毒性并可生物降解。本發明的IDSD優選以其堿金屬鹽的形式使用。這些例如鈉鹽或鉀鹽，其中，鈉鹽是本發明的優選實施方式。在特別優選的實施方式中，IDSD是亞氨基二琥珀酸，特別是亞氨基二琥珀酸四鈉。

根據本發明，IDSD可用于電解質組合物中的比例為50到250g/L，條件是IDSD是組合物中的主要絡合劑。在優選的實施方式中，IDSD是主要的絡合劑，且存在于電解質組合物中的比例是150到225g/L。

本發明意義上的主要絡合劑是指，電解質組合物中指定為主要絡合劑的絡合劑與各其他絡合劑的比例至少是2∶1。優選該比例是5∶1，還優選其是10∶1，最優選指定作為主要絡合劑的絡合劑是電解質組合物中唯一的絡合劑。

在替代性的實施方式中，IDSD與另一種絡合劑組合使用。在這些實施方式中，IDSD的用量小于在IDSD是主要絡合劑的情況下的比例。在其中IDSD不是主要絡合劑、而是用于與另一種絡合劑組合的實施方式中，本發明電解質組合物中存在的IDSD的比例是2到40g/L之間。優選的比例是5到20g/L

考慮到上述的量，IDSD可大幅度提高沉積過程的電流效率。