[发明专利]在半导体装置的制造中用于细线条高纵横比丝网印刷的导电浆料

说明书

技术领域

本发明涉及可用于在半导体装置（尤其是硅太阳能电池）上形成细线条高纵横比电极的厚膜导电浆料，并涉及包括由厚膜导电浆料形成的电极的半导体装置。

背景技术

具有p型基板的常规太阳能电池结构具有通常在电池的前侧面或光照面上的负极以及背侧面上的正极。在半导体主体的p-n结上入射的适当波长的辐射用作在该主体中产生电子-空穴对的外部能源。由于p-n结处存在的电势差，空穴和电子以相反的方向横跨该结运动，从而产生能够向外部电路输送电力的源源不断的电流。大部分太阳能电池为金属化的硅片形式，即具有导电的金属电极。通常将厚膜浆料或油墨（后文简称为“浆料”）丝网印刷到基板上并焙烧以形成电极。

常常在硅片的前侧面或光照面上涂覆减反射涂层(ARC)，以防止入射太阳光的反射损耗，从而提高太阳能电池的效率。通常，二维电极网格图案（“前面电极”）与硅片的n侧建立连接，而相对侧的铝涂层（“背面电极”）与硅片的p侧建立连接。这些接触是从p-n结到外部载荷的电插口。

通常，丝网印刷以形成硅太阳能电池前面电极的浆料包含导电颗粒、玻璃料和有机介质。丝网印刷后，在空气中焙烧晶片和浆料，通常在约650-1000℃的炉设定值温度中焙烧几秒，以形成致密坚实的导电迹线。有机组分在该焙烧步骤中被烧尽。同时在该焙烧步骤中，玻璃料和任何添加的助熔剂与减反射涂层反应，并刻蚀穿过所述减反射涂层，并且有利于形成硅-电极密切接触。玻璃料和任何添加的助熔剂也提供对基板的粘附性，并有助于随后焊接的铅粘附于所述电极。对基板的良好粘附性以及铅与电极的高焊接粘附性对于太阳能电池性能以及太阳能模块的可制造性和可靠性而言十分重要。期望具有高纵横比的细线条电极以最小化对太阳能电池正面的遮蔽并使电阻降低。浆料稳定性是附加要求。

尽管存在可用于形成太阳能电池电极的多种浆料，但需要提供改进性能的浆料和具有由此浆料形成的电极的太阳能电池。

发明内容

本发明提供厚膜导电浆料，包含：

a)一种或多种导电粉末；

b)一种或多种玻璃料和

c)包含溶剂和纤维素酯树脂的有机介质，其中一种或多种导电粉末和一种或多种玻璃料分散在有机介质中。

在一个实施方案中，纤维素酯树脂选自乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、以及它们的混合物。

本发明还提供半导体装置，尤其是太阳能电池，其包括由本发明的厚膜导电浆料形成的电极，其中所述厚膜导电浆料经过焙烧以除去有机介质并形成电极。

附图说明

图1A-1F示出了半导体装置的制造。图1A-1F中所示的附图标号阐释如下。

10：p型硅基板

20：n型扩散层

30：ARC（如，氮化硅膜、氧化钛膜或氧化硅膜）

40：p+层（背表面场，BSF）

60：沉积在背侧面上的铝浆

61：铝背侧面电极（通过焙烧背侧面铝浆获得）

70：沉积在背侧面上的银/铝浆

71：银/铝背侧面电极（通过焙烧背侧面银/铝浆获得）

500：沉积在前侧面上的本发明的浆料

501：前面电极（通过焙烧前侧面浆料500而形成）

具体实施方式

本发明满足了将提供具有改进性能的半导体装置的厚膜浆料的需要。

本发明的一个实施方案涉及厚膜导电浆料。在一个此类实施方案中，厚膜导电浆料包含一种或多种导电粉末、一种或多种玻璃料以及含有溶剂和纤维素酯树脂的有机介质。在一个实施方案中，纤维素酯树脂选自乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素以及它们的混合物。

本发明含有纤维素酯树脂的浆料具有某些所期望的特性。该浆料适于在太阳能电池的制造中进行细线条印刷。其在干燥和焙烧步骤中表现出减小的线条铺展。其还表现出改善的浆料稳定性。