[發明專利]用于印刷電極的組合物

有效

• 申請號: 201080042425.9
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN102576575A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: F·克萊內耶格爾;J·卡祖恩;S·赫梅斯
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B1/22;H01L21/28;H01L21/288;H01L31/0224
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉金輝;林柏楠

本發明涉及一種用于在襯底上印刷電極的組合物，所述組合物包含導電顆粒，玻璃料和溶劑。

尤其是為了將電極印刷至半導體襯底上，使用包含分散于溶劑中的導電顆粒和玻璃料的組合物。將以此方式印刷的半導體襯底用作例如太陽能電池。

為了制備所述電極，將所述組合物通過常規印刷方法施加至襯底。合適的印刷方法例如為噴墨印刷法或激光印刷法。

存在于所述組合物中的導電顆粒通常為銀顆粒。這些顆粒可呈片狀或球狀。片狀和球狀銀顆粒的混合物也是已知的。為了獲得印刷所需的粘度，所述組合物包含溶劑。通常使用有機溶劑。然而，這具有在印刷后的進一步加工過程中溶劑從所述組合物中逸出并由此進入環境中的缺點。

為了使所述組合物不流失，通常也存在聚合物材料，使用所述聚合物材料首先使所述組合物與半導體材料結合。印刷后，通常燒結所述組合物。在燒結過程中，所述聚合物材料分解并從導電跡線中除去。存在于所述組合物中的玻璃料熔融并使包含導電顆粒的印刷導電跡線與襯底粘合。

可用于制備太陽能電池受光表面電極的呈糊形式的組合物例如描述于WO2007/089273中。所述糊包含比表面積為0.2-0.6m²/g的銀顆粒、玻璃料、樹脂粘合劑和稀釋劑。所用稀釋劑為有機溶劑。

包含具有兩種不同平均直徑的銀粉的組合物描述于EP-A?1775759中。除了所述銀粉之外，所述組合物還包含玻璃料和有機載體。電極材料中銀的比例為75-95重量％。

用于制備太陽能電池電極的糊描述于WO2006/132766中，所述組合物包含85-99重量％的導電金屬組分和1-15重量％的玻璃組分，以及有機組分。

然而，該已知組合物的缺點是存在于其中的有機物質在施加組合物后的干燥過程中和在燒結過程中均發生釋放。

因此，本發明的目的是提供一種用于印刷電極的組合物，其中在干燥和燒結過程中釋放出更少的有機材料至環境中。

所述目的通過一種用于在襯底上印刷電極的組合物得以實現，所述組合物包含在每種情況下基于該組合物總質量為30-90重量％的導電顆粒、0-7重量％的玻璃料、0.1-5重量％的至少一種激光輻照吸收劑、0-8重量％的至少一種基體材料、0-8重量％的至少一種有機金屬化合物、3-50重量％的作為溶劑的水、0-65重量％的至少一種助留劑和0-5重量％的至少一種添加劑。

本發明組合物尤其適于通過激光印刷法印刷電極。

使用水作為溶劑降低了在用于制備電極的組合物干燥和燒結過程中釋放至環境中的有機物質的比例。這使得太陽能電池制備過程中的環境污染得以降低。

存在于所述組合物中的導電顆粒可為由任意導電材料構成的任意幾何形狀的顆粒。存在于所述組合物中的導電顆粒優選包含銀、金、鋁、鉑、鈀、錫、鎳、鎘、鎵、銦、銅、鋅、鐵、鉍、鈷、錳、鉻、釩、鈦或其混合物或合金。

所用顆粒的平均粒度優選為3nm至100μm。所述平均粒度更優選為100nm至50μm，尤其為500nm至10μm。所用顆粒可具有本領域技術人員所已知的任意所需形狀。例如，所述顆粒可為片狀或球狀。球狀顆粒也應理解為意指其實際形狀偏離理想球狀的那些。例如，球狀顆粒由于生產之故也可具有液滴形狀或可截短。可用于生產所述組合物的合適顆粒是本領域技術人員所已知的且可商購獲得。尤其優選使用球狀銀顆粒。球狀顆粒的優點在于其與片狀顆粒相比具有改善的流變性能。例如，包含球狀顆粒的組合物具有比包含片狀顆粒的組合物更低的粘度。此外包含球狀顆粒的組合物在剪切時具有顯著降低的粘度。這也允許獲得高達約90％的填充水平，此時所述組合物仍保持可印刷性。

如果使用兩種或更多種不同類型的導電顆粒，則這可通過混合所述類型的顆粒獲得。不同類型的顆粒可能在材質、形狀和/或尺寸方面存在不同。

所述組合物中的導電顆粒比例為50-90重量％。所述比例優選為70-87重量％，尤其為75-85重量％。

為了獲得可印刷的分散體，所述組合物還包含溶劑。根據本發明，所用溶劑為水，其以3-20重量％的比例存在于所述組合物中。所述組合物中水的比例優選為5-15重量％，尤其為6-12重量％。

由于水通常較快地蒸發，因此需要加入助留劑(即所謂的阻滯劑)以減緩蒸發。助留劑以0-65重量％，優選0.5-10重量％的比例，尤其是以0.8-4重量％的比例存在于所述組合物中。