[發明專利]用于改良金屬粒子層的材料屬性的印刷漿料

有效

• 申請號: 201611044245.X
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106847368B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 布萊恩·E·哈丁;艾瑞克·索爾;迪埃·蘇賽諾;杰西·J·欣李奇;黃鈺淳;林于唐;史蒂芬·T·康納;丹尼爾·J·赫爾布什;克雷格·H·彼得斯
• 申請（專利權）人: 昭和電工材料株式會社
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B1/02;H01L31/0224
• 代理公司: 深圳鷹翅知識產權代理有限公司 44658
• 代理人: 黃幸兒;周婧

公開了與半導體裝置一起使用的嵌入漿料。漿料包含貴金屬粒子、嵌入粒子和有機載體，且可被用于改進金屬粒子層的材料屬性。特定形成已經發展為在干燥金屬粒子層上直接絲網印刷和燒結以制得燒結多層堆疊。燒結多層堆疊是特制的以產生可軟焊表面、高機械強度和低接觸電阻。在一些實施方式中，燒結多層堆疊可通過介質層蝕刻，以改進至基層的附著。這種漿料可被用于增加硅太陽能電池的效率，特別是多晶和單晶硅背表面場(BSF)，和鈍化發射極和后接觸(PERC)光伏電池。其它應用包括集成電路，以及更廣泛的，電子裝置。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年11月24日申請的美國臨時專利申請62/259,636、2016年4月5日申請的美國臨時專利申請62/318,566、、2016年8月5日申請的美國臨時專利申請62/371,236和2016年11月16日申請的美國臨時專利申請62/423,020的優先權，它們的全部內容通過參考合并在此。

政府支持的陳述

基于NSF授予的IIP-1430721合約號，本發明已經得到了政府支持。在本發明中，政府可具有特定權利。

技術領域

本發明涉及嵌入漿料，其包含貴金屬粒子、嵌入粒子以及有機載體。

嵌入漿料(intercalation paste)可被用于改進太陽能電池的電力轉換效率?；阢y的嵌入漿料印刷在鋁層上，其在燒制之后具有適度的剝離強度(peel strength)且隨即軟焊至標志帶(tabbing ribbon)。這一漿料特別好的適用于基于硅的太陽能電池，其使用鋁背表面場(BSF)。典型地，商業上生產的單-和多-晶硅太陽能電池的硅晶片的85-92％的后表面區域由鋁粒子層覆蓋，其形成了背表面場且與硅進行歐姆接觸(ohmic contact)。剩余的5-10％的后硅表面由銀后標志層覆蓋，其并不產生場且不與硅晶片進行歐姆接觸。后標志層主要用于軟焊標志帶以電連接太陽能電池。

當銀層與太陽能電池的后側上的硅基層(substrate)直接接觸、代替接觸基層的鋁粒子層時，估計到太陽能電池的轉換效率的絕對基準降低了0.1％至0.2％。因此，高度需要使用鋁粒子層覆蓋太陽能電池的整個后部，且仍然能夠使用標志帶將太陽能電池連接在一起。過去，研究者已經嘗試將銀直接印刷在鋁粒子層的頂部，但是在高溫的在空氣中的燒制期間，鋁和銀層相互擴散(interdiffusion)，且導致層表面變得氧化且損失可焊性。一些研究者已經嘗試改變大氣條件以降低氧化；然而，前側的銀漿料在氧化大氣、例如干燥空氣中執行得最佳，且在惰性大氣中的處理之后整個太陽能電池效率降低了。其它研究者已經嘗試降低晶片的峰值燒制溫度以降低相互擴散，但是前側的銀漿料需要高峰值燒制溫度(即，大于650℃)以燒結硅氮氧化物，以與硅基層進行歐姆接觸。近來，研究者已經使用直接在鋁頂部上的錫合金的超聲波軟焊，以產生可軟焊表面(solderable surface)。這一技術已經實現了足夠的剝離強度(即，1-1.5N/mm)，但是需要額外的設備且使用大量的錫，這增加了費用。此外，在易碎材料、例如鋁和硅晶片上使用超聲波軟焊會增加晶片裂口且減少處理產量。

具有發展可印刷漿料的需求，其可在燒制期間改良(modify)下層金屬粒子層的材料屬性。例如，包含漿料的貴金屬(precious metal)，其可被直接印刷在鋁上且使用標準太陽能電池處理條件燒制，可改進太陽能電池效率。這些漿料可降低Ag/Al的相互擴散，從而保持可軟焊至標志帶。需要漿料是可絲網印刷的且作用為插入式更換，其不會帶來額外的重要支出且可立即集成至現有的生產線中。

發明內容