[發(fā)明專利]導(dǎo)電糊料組合物及用其制成的半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810326595.8
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108735334B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·托拉迪;P·D·韋努伊;Q·郭;B·J·羅林;G·斯卡爾德拉
• 申請（專利權(quán)）人: 太陽帕斯特有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01B1/16
• 分類號: H01B1/16;H01B1/22;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 江磊;朱黎明

本發(fā)明提供了一種厚膜糊料組合物，該厚膜糊料組合物包含分散在有機(jī)介質(zhì)中的導(dǎo)電金屬和氧化物組合物。該糊料組合物被印刷在具有一個或多個絕緣層的太陽能電池裝置的正側(cè)面上并被燒制以形成電極，并且適用于具有高度摻雜和輕摻雜的發(fā)射極結(jié)構(gòu)兩者的裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本披露涉及一種導(dǎo)電糊料組合物，該導(dǎo)電糊料組合物在多種電氣和電子裝置的構(gòu)造中是有用的；并且更具體地涉及一種在產(chǎn)生導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(包括提供與光伏裝置的低接觸電阻連接的電極)中有用的糊料組合物；用此類糊料組合物構(gòu)造的裝置；以及一種用于構(gòu)造這些裝置的方法。

背景技術(shù)

常規(guī)的光伏電池結(jié)合具有在不同多數(shù)-載流子導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料之間的結(jié)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，如在n型半導(dǎo)體與p型半導(dǎo)體之間形成的p-n結(jié)。更具體地，結(jié)晶Si光伏電池典型地通過將受控雜質(zhì)(稱為摻雜劑)加入到純化的硅(其是本征半導(dǎo)體)中制成。來自IUPAC第13族的摻雜劑(例如，B)被稱為“受主摻雜劑”并產(chǎn)生p型材料，其中多數(shù)電荷載流子是正“空穴”，或電子空位。來自IUPAC第15族的摻雜劑(例如，P)被稱為“施主摻雜劑”并產(chǎn)生n型材料，其中多數(shù)電荷載流子是負(fù)電子。摻雜劑可以通過在硅晶體生長期間直接包含在熔體中添加到本體材料中。表面的摻雜通常通過在表面處提供呈液體或氣體形式的摻雜劑，并且然后熱處理基礎(chǔ)半導(dǎo)體以使摻雜劑原子向內(nèi)擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)。離子注入，可能有進(jìn)一步熱處理，也用于表面摻雜。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，n型材料和/或p型材料可以各自分別由具有不同水平的相對摻雜劑濃度的區(qū)域構(gòu)成。具有增強(qiáng)量的摻雜劑的區(qū)域常規(guī)地被表示為n-、n+、n++、以及p-、p+、p++，指示按順序摻雜水平漸增的區(qū)域。

當(dāng)電池被諸如太陽光的適當(dāng)波長的電磁輻射照射時，隨著電子-空穴對電荷載流子遷移到結(jié)的電場區(qū)域并分開，跨p-n結(jié)產(chǎn)生電勢(電壓)差。空間上分開的電荷載流子通過在一個或兩個表面處與半導(dǎo)體接觸的電極收集。電池因此被適配成向連接到電極的電力負(fù)載供應(yīng)電流，從而提供能夠做有用功的從入射太陽能轉(zhuǎn)換的電能。由于太陽光幾乎始終是光源，光伏電池通常被稱為“太陽能電池”。理想地，每個電極與相關(guān)聯(lián)的裝置之間存在低電阻連接，并且電極本身具有高電導(dǎo)率，使得在將入射光能轉(zhuǎn)換為可用電能中的來源的效率最大化，具有在該裝置內(nèi)的最小歐姆損耗。

工業(yè)光伏電池通常以平面結(jié)構(gòu)的形式提供，例如基于摻雜的晶體硅晶片的平面結(jié)構(gòu)，該平面結(jié)構(gòu)已被金屬化，即提供有呈導(dǎo)電金屬觸點(diǎn)的形式的電極，所產(chǎn)生的電流可以通過這些電極流動。最常見地，這些電極被提供在總體平面電池結(jié)構(gòu)的相反側(cè)上。常規(guī)地，它們通過將合適的導(dǎo)電金屬糊料施用到半導(dǎo)體主體的相應(yīng)表面上并且此后燒制該糊料以形成薄的金屬層來產(chǎn)生。

在常見的平面p基構(gòu)型中，負(fù)電極位于電池的待暴露于光源的一側(cè)(“前”、“光接收”或“太陽”側(cè)，在普通太陽能電池的情況下其是暴露于陽光的一側(cè))；正電極位于電池的另一側(cè)(“背”或“非照射”側(cè))。例如，許多商業(yè)電池是使用200μm厚的p型Si晶片與n型Si層的0.4μm厚層(在前表面處)構(gòu)造的。p型晶片是基底。n型層是發(fā)射體并且通過磷(P)摻雜劑擴(kuò)散或離子注入到Si晶片內(nèi)制成。還已知具有平面n基構(gòu)型的電池，其中p型和n型區(qū)域與p基構(gòu)型互換。太陽能光伏系統(tǒng)被認(rèn)為是環(huán)境有益的，因?yàn)樗鼈兘档土嗽诔Ｒ?guī)發(fā)電廠中對燃燒化石燃料的需求。

光伏電池通常被制造成具有在它們的正側(cè)面表面上的絕緣層以提供使入射光的利用率最大化的抗反射特性。然而，在該構(gòu)型中，通常必須除去絕緣層的一部分以允許上覆的正側(cè)面電極與下面的半導(dǎo)體接觸。指定用于制造正側(cè)面電極的導(dǎo)電金屬糊料典型地包括用作印刷用載體的有機(jī)介質(zhì)中攜帶的玻璃料和導(dǎo)電物質(zhì)(例如銀顆粒)。電極可以通過以下方式形成：以適當(dāng)?shù)膱D案(例如，通過絲網(wǎng)印刷)沉積糊料組合物并且此后燒制該糊料組合物和基底以溶解或以其他方式穿透絕緣的抗反射層并燒結(jié)金屬粉末，使得形成與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電連接。