[发明专利]导电的厚膜组合物、电极和所形成的半导体设备

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种厚膜组合物、电极和半导体设备。它还涉及一种硅半导 体设备。具体地，它属于一种用于形成太阳能电池的厚膜电极的导电组合物。本发 明还涉及一种用于太阳能电池的银的导电的厚膜组合物(糊)。

背景技术

本发明可广泛用于各类半导体设备，尽管它特别适用于光接收组件，例如光 电二级管和太阳能电池。以下引用太阳能电池作为现有技术的具体例子，对本发明 的背景进行具体描述。

常规的p-型基的太阳能电池结构具有负电极，它一般位于电池的正面或朝太 阳面，以及位于背面的正电极。目前已知，波长合适的、落入半导体主体的p-n连 接的辐射作为一种外能量源，以在该主体中产生孔-电子对。由于p-n连接处存在潜 在差异，孔和电子以相反反向移经该连接，从而引起电流流动，能传递能量给外电 路。多数太阳能电池是金属化的硅晶片的形式，即提供其具导电性的金属触点。

目前已有的多数产生电能的太阳能电池为硅太阳能电池。大规模生产的工艺 流程一般旨在尽可能简化并最小化生产成本。特别是使用如丝网印刷的方法，自金 属糊制造电极。

该生产方法的例子结合图1具体描述如下。

图1示p-型硅基材10。

在图1(b)中，n-型扩散层20，具反向的导电类型，通过磷(P)或类似物的热扩 散形成。三氯氧化磷(POCl₃)常用于磷扩散源。在不进行任何更改的情况下，扩散 层20形成于整个硅基材10的表面。扩散层的表面电阻率为几十个欧姆每平方(W/o)， 厚度约0.3至0.5μm。

当用保护层或类似物保护扩散层的正面之后，如图1(c)所示，通过蚀刻将扩 散层20从其余表面除去，从而保护层仅留下正面。然后用有机溶剂或类似物将保护 层除去。

然后，在n-型扩散层20上形成减反射涂层氮化硅膜30，厚度约700-900，如 图1(d)所示，使用如等离子体化学气相沉淀(CVD)等方法。

如图1(e)所示，用于正面电极的银糊500经丝网印刷干燥于氮化硅膜30上。此 外，一背面银或银/铝糊70以及铝糊60经丝网印刷依次干燥于基材背面。然后，在 红外线炉中，约700-950℃下，用一般方法进行烧制几分钟至几十分钟的时间。

然后，如图1(f)所示，铝从铝糊扩散至硅基材10，在烧制时作为掺和剂，形 成p+层40，包含高浓度的铝掺和剂。该层一般称为背称面区域(BSF)层，并有助于 提高太阳能电池的能转化效率。

铝糊通过烧制，从干燥状态60变为铝背电极61。背面的银或银/铝糊70在同时 进行烧制，形成银或银/铝背电极71。烧制时，背面铝和背面银或银/铝间的边界设 定为合金状态，并作电学连接。铝电极占背电极的大部分区域，部分地由于需要形 成p+层40。由于不可能对铝电极进行焊接，银或银/铝背面电极通过铜带或类似物 的方式，作为互连太阳能电池的电极，形成于背面(一般为5-6mm宽的母线)部分。 此外，正面成电极银糊500，在烧制时，烧结并透过氮化硅膜30，从而能电连接n- 型层20。这类工艺一般称为“烧透(firing through)”。该烧透状态在图1(f)的层 501上很明显。

如上所述，使用在焊接过程中来互连太阳能电池的背面电极可包括银或银/铝 组合物。当使用现有技术中的银组合物时，它们可提供较好的焊接力和粘附力。然 而，由于银组合物不能产生背称面区域，太阳能电池的转化效率不佳。另外，当使 用银/铝组合物时，粘附强度通常会降低，并影响长期的可靠性。这是由于加入铝 一般会伤害焊接能力，并影响粘附。

此外，人们目前正在努力提供一种组合物，它们不含铅，同时保持设备的电 学性能及其它相关特征。本发明发明者提供新型含银/铝组合物及能提供如无铅系 统等的同时保持电学性质并提高粘附力的半导体设备。本发明提供这样的组合物和 设备。此外，本发明的组合物在本发明某些实施例中可提供低的弯度。

发明简述

本发明涉及一种导电厚膜组合物，包括：

(a)导电金属粒子选自(1)Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt；(2)Al、Cu、Au、Ag、 Pd和Pt的合金；和(3)混合物；

(b)玻璃料，其中所示玻璃料无铅；分散于