專利名稱：用于形成電極的金屬膏組合物以及使用該組合物的銀-碳復(fù)合電極和硅太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于形成電極的金屬膏組合物，以及使用該組合物的銀-碳復(fù)合 電極和硅太陽(yáng)能電池，具體而言，本發(fā)明涉及一種金屬膏組合物，其可以用于經(jīng)濟(jì)地形成多 種電路或電子產(chǎn)品的電極，本發(fā)明也涉及使用該金屬膏組合物形成的銀-碳復(fù)合電極和包 括該電極的硅太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
最近，隨著電子工業(yè)的進(jìn)步，產(chǎn)生了對(duì)于電子產(chǎn)品和器件的小型化和高可靠性的 需求。為了滿足這一需求，人們已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試，以形成需要高集成度的電子產(chǎn)品的電 路圖案或電極。在這樣的情況下，由于在工藝過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生副產(chǎn)品或者污染物，導(dǎo)電金 屬膏的使用成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。典型的金屬膏包括導(dǎo)電金屬、玻璃料(glass frit)和有機(jī)粘合劑。導(dǎo)電金屬包括 銀、鋁等。通常，使用銀作為導(dǎo)電金屬。導(dǎo)電金屬膏主要用于形成混合集成電路或半導(dǎo)體集 成電路，或者用于形成不同的電容或電極，最近，其應(yīng)用擴(kuò)展延伸到了高技術(shù)電子產(chǎn)品，如 印刷電路板(PCB)、電致發(fā)光(EL)、觸控板、射頻識(shí)別(RFID)、液晶顯示器(LCD)、等離子顯 示器(PDP)或太陽(yáng)能電池。隨著相關(guān)工業(yè)的發(fā)展壯大，對(duì)于導(dǎo)電金屬膏的需求也隨之增加。特別地，隨著對(duì)于常規(guī)能源(如石油或煤)將要枯竭的預(yù)期，人們對(duì)于替代能源的 興趣隨之增長(zhǎng)。在替代能源中，太陽(yáng)能電池具有最充足的能量來(lái)源，且不會(huì)引起環(huán)境污染， 因此其成為了人們關(guān)注的目標(biāo)。太陽(yáng)能電池分為太陽(yáng)能熱電池和太陽(yáng)能光電池，熱電池使用太陽(yáng)熱產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)渦輪 機(jī)所需的蒸汽，而光電池使用半導(dǎo)體的性能將光子轉(zhuǎn)化為電能。通常，太陽(yáng)能電池是指太陽(yáng) 能光電池。根據(jù)原材料，太陽(yáng)能電池主要包括硅太陽(yáng)能電池、化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池和串 接太陽(yáng)能電池。其中，硅太陽(yáng)能電池引領(lǐng)著太陽(yáng)能電池的市場(chǎng)。圖1為顯示硅太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖1，硅太陽(yáng)能電池包括ρ型 硅半導(dǎo)體基板101和η型硅半導(dǎo)體的發(fā)射極層102。以與二極管類似的方式在基板101和 發(fā)射極層102之間的界面處形成ρ-η結(jié)。當(dāng)太陽(yáng)光射入具有上述結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池時(shí)，在摻雜有雜質(zhì)的硅半導(dǎo)體中通過(guò)光 伏效應(yīng)產(chǎn)生電子和空穴。具體而言，電子作為多數(shù)載流子在η型硅半導(dǎo)體的發(fā)射極層102 中產(chǎn)生，且空穴作為多數(shù)載流子在P型硅半導(dǎo)體的基板101中產(chǎn)生。通過(guò)光伏效應(yīng)產(chǎn)生的 電子和空穴被分別驅(qū)向η-型硅半導(dǎo)體和P-型硅半導(dǎo)體，并分別向在發(fā)射極層102上的前 電極103和在基板101下面的背電極104移動(dòng)。然后，通過(guò)導(dǎo)線連接前電極103和背電極 104從而使電流流動(dòng)。除了上述的其他電子產(chǎn)品的多種電極以外，導(dǎo)電金屬膏還用于在太陽(yáng)能電池中形 成前電極或背電極。
然而，通常包含在導(dǎo)電金屬膏中的銀具有良好導(dǎo)電性，但其價(jià)格很高，這導(dǎo)致產(chǎn)品 的商業(yè)化很困難。因此，需要既可以減少銀的用量，而同時(shí)又不會(huì)劣化使用金屬膏形成的電路或者 電極的電性能的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種用于形成電極的金屬膏組合物以及使用該金屬膏組合 物的銀-碳電極和太陽(yáng)能電池，雖然該金屬膏組合物的銀含量低，但其不會(huì)劣化電路或電 極的電性能。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，用于形成電極的金屬膏組合物包 含玻璃料粉、銀粉和有機(jī)粘合劑，基于100重量份的銀粉，其進(jìn)一步包含20重量份以下的基 于碳的材料粉末。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的金屬膏組合物包含特定含量范圍的基于碳 的材料，雖然減少了銀含量，但其不會(huì)導(dǎo)致電路或電極的導(dǎo)電性劣化。此外，為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，用于形成電極的金屬膏組 合物包含玻璃料粉、銀粉和有機(jī)粘合劑，基于100重量份的銀粉，其進(jìn)一步包含25重量份以 下的基于碳的材料粉末，其中，所述銀粉具有Iym以下的平均粒度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè) 實(shí)施方式的金屬膏組合物包含含量進(jìn)一步增加的基于碳的材料和特定平均粒度的銀粉，雖 然減少了銀含量，但其不會(huì)導(dǎo)致電路或電極的導(dǎo)電性劣化。在本發(fā)明中，例如，所述基于碳的材料可以是選自石墨、碳黑、乙炔黑、超導(dǎo)電乙炔 碳黑、科琴導(dǎo)電碳黑、活性碳、介孔碳、碳納米管、碳納米纖維、碳納米角、碳納米環(huán)、碳納米 線、富勒烯(C60)和Super-P中的至少一種，然而本發(fā)明并不限于此。為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明還提供了一種通過(guò)燒結(jié)本發(fā)明的金屬膏組合物而形成的 銀-碳復(fù)合電極。在根據(jù)本發(fā)明的銀-碳復(fù)合電極中，在電極中的銀和碳的重量比為銀碳= 1 0.001至1 0.25，然而本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明的金屬膏組合物可以用于形成硅太陽(yáng)能電池的前電極。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下詳細(xì)說(shuō)明和附圖 中被更充分的描述。圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的硅太陽(yáng)能電池的示意性截面圖。圖2是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1制備的金屬膏組合物形成的電極的截面的掃描 電子顯微鏡(SEM)圖像。圖3是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2制備的金屬膏組合物形成的電極的截面的掃描 電子顯微鏡(SEM)圖像。圖4是使用根據(jù)對(duì)比實(shí)施例1制備的金屬膏組合物形成的電極的截面的掃描電子 顯微鏡(SEM)圖像。
圖5是使用根據(jù)對(duì)比實(shí)施例2制備的金屬膏組合物形成的電極的截面的掃描電子 顯微鏡(SEM)圖像。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例11形成的銀-碳復(fù)合電極的截面的掃描電子顯微鏡 (SEM)圖像。圖7是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1至5和對(duì)比實(shí)施例1形成的電極的電導(dǎo)率的圖。與圖7的圖相比較的，圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例11至14形成的電極的電 導(dǎo)率的圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的硅太陽(yáng)能電池的截面圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參考附圖詳述本發(fā)明。在介紹之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利 要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)該被解釋為限于一般的和字典上的含義，而是應(yīng)以允許發(fā)明人對(duì) 術(shù)語(yǔ)作合適的定義以最好的解釋為原則，基于本發(fā)明的技術(shù)方案所對(duì)應(yīng)的意義和概念來(lái)解釋。本發(fā)明的金屬膏組合物可以用于和常規(guī)導(dǎo)電金屬膏相同的領(lǐng)域，例如，形成混合 集成電路、半導(dǎo)體集成電路等，或者用于不同的電容、電極等，且特別地，作為用于印刷電 路板(PCB)、電致發(fā)光(EL)、觸控板、射頻識(shí)別(RFID)、液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器 (PDP)、太陽(yáng)能電池、加熱玻璃等的電極材料，然而本發(fā)明并不限于此。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的金屬膏組合物包括上述的玻璃料粉、銀粉和有機(jī)粘 合劑，以及特別地，進(jìn)一步包括特定含量的基于碳的材料粉末。在所述金屬膏組合物中，所 述基于碳的材料粉末可以部分替代銀(Ag)。這使得銀的用量減少，但并不會(huì)造成隨后形成 的電路或電極的電導(dǎo)率的劣化。而且，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的包含玻璃料粉、銀粉、有機(jī)粘合劑和 基于碳的材料粉末的金屬膏組合物具有控制的平均粒度的銀粉時(shí)，雖然基于碳的材料的含 量增加，使用該金屬膏組合物形成的電極的電導(dǎo)率并不劣化。只要其具有導(dǎo)電性能，所述可以用于本發(fā)明的基于碳的材料并不限于特定的類 型。例如，所述基于碳的材料可以是選自石墨、碳黑、乙炔黑、超導(dǎo)電乙炔碳黑、科琴導(dǎo)電碳 黑、活性碳、介孔碳、碳納米管、碳納米纖維、碳納米角、碳納米環(huán)、碳納米線、富勒烯(C60) 和Super-P中的至少一種，然而本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的金屬膏組合物包含非控制、常規(guī)平均粒度的銀粉的實(shí)施方式中，基于 100重量份的銀粉，其優(yōu)選包含20重量份以下含量的基于碳的材料。如果其包含超過(guò)20重 量份的所述基于碳的材料，使用該金屬膏組合物形成的電極具有過(guò)高的電阻率，不能作為 合適的電極運(yùn)行。只要在金屬膏組合物中包含本發(fā)明的基于碳的材料，就可以得到本發(fā)明 追求的效果。因此，該基于碳的材料的含量沒(méi)有特定的下限。例如，基于100重量份銀粉， 所述基于碳的材料的含量下限可以為1重量份，優(yōu)選0. 1重量份，然而，本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的金屬膏組合物包含控制平均粒度的銀粉的另一實(shí)施方式中，基于100 重量份的銀粉，優(yōu)選包含25重量份以下含量的基于碳的材料。如果其包含超過(guò)25重量份 的所述基于碳的材料，使用該金屬膏組合物形成的電極具有過(guò)高的電阻率，不能作為合適 的電極運(yùn)行。如上所述，只要在金屬膏組合物中包含本發(fā)明的基于碳的材料，就可以得到本發(fā)明追求的效果。因此，該基于碳的材料的含量沒(méi)有特定的下限。例如，基于100重量份銀 粉，所述基于碳的材料的含量下限可以為1重量份，優(yōu)選0. 1重量份，然而，本發(fā)明并不限于 此。在包含控制平均粒度的銀粉的金屬膏組合物的實(shí)施方式中，所述銀粉的平均粒度 為Iym以下。如果該銀粉的平均粒度不在上述范圍內(nèi)，有利地維持電極性能的基于碳的材 料的含量的上限則低于本發(fā)明中所需的上限。當(dāng)該銀粉的平均粒度在上述范圍內(nèi)時(shí)，使用包含基于碳的材料的導(dǎo)電膏形成的電 極在電性能上未劣化。此外，雖然在該導(dǎo)電膏中包含的基于碳的材料的總重量與銀粉的總 重量相等，該電極并未在電性能上有實(shí)質(zhì)的劣化。如果本發(fā)明的銀粉具有ι μ m以下的平均 粒度，則可以得到本發(fā)明追求的效果，且因此，該銀粉的平均粒度沒(méi)有特別的下限?？紤]到 便于加工等，銀粉的平均粒度可以為0. 01至1 μ m，優(yōu)選為0. 1至1 μ m，然而，本發(fā)明并不限 于此。非必須地，根據(jù)本發(fā)明的金屬膏組合物可進(jìn)一步包含在現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)使用的導(dǎo) 電金屬組分。例如，該導(dǎo)電金屬組分可以為選自銅、鋁及其氧化物中的至少一種。該導(dǎo)電金 屬組分可以進(jìn)一步提供所需的性能。只要其能夠用在現(xiàn)有技術(shù)中，所述可以用于本發(fā)明的玻璃料粉并不限于特定的類 型。例如，所述玻璃料粉可以包含氧化鉛和/或氧化鉍。具體而言，該玻璃料粉可以為選自 基于SiO2-PbO的粉末、基于SiO2-PbO-B2O3的粉末和基于Bi2O3-B2O3-SiA的粉末中的至少一 種，然而，本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的金屬膏組合物中包含的有機(jī)粘合劑使銀粉、基于碳的材料、玻璃料粉 和(非必須的)導(dǎo)電金屬組分的混合物成為膏狀。只要其在現(xiàn)有技術(shù)中用于制備金屬膏組 合物，所述用于本發(fā)明的有機(jī)粘合劑就并不限于特定的類型。例如，該有機(jī)粘合劑可以為選 自纖維素、丁基卡必醇和松油醇中的至少一種，然而，本發(fā)明并不限于此。根據(jù)金屬膏組合物使用的特定目的，玻璃料粉和有機(jī)粘合劑的含量可以有不同的 選擇。例如，基于100重量份的銀粉，優(yōu)選包含1至20重量份的玻璃料粉。以及，基于100 重量份的銀粉，優(yōu)選包含5至30重量份的有機(jī)粘合劑。上述含量范圍內(nèi)的玻璃料粉和有機(jī)粘合劑使得電極容易形成和有利于絲網(wǎng)印刷 的粘度的膏的制備，并提供合適的長(zhǎng)寬比以防止膏在絲網(wǎng)印刷以后溢出。將上述組分通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中公知的各種方法均勻地混合以得到根據(jù)本發(fā)明的金屬膏組合物。而且，本發(fā)明通過(guò)在適于所需使用目的的預(yù)定的基板上涂覆根據(jù)本發(fā)明的金屬膏 組合物并燒結(jié)該金屬膏組合物提供了銀-碳復(fù)合電極。在本發(fā)明的銀-碳復(fù)合電極中，靠近電極表面的碳組分在燒結(jié)工藝中與空氣中的 氧反應(yīng)以形成如二氧化碳等氣體，然后碳組分消失。因此，碳組分并未實(shí)際存在于暴露于外 部環(huán)境的電極的表面上。因此，電極的外部表現(xiàn)出常規(guī)銀電極的固有顏色，且基于碳的材料 僅在電極中分散。而且，在本發(fā)明的銀-碳復(fù)合電極和常規(guī)銀電極之間并沒(méi)有顯著的表面電阻率的 差異。例如，本發(fā)明的銀-碳復(fù)合電極的電阻率可能為5至15μ Ω/cm，然而，本發(fā)明并不限 于此。
因?yàn)樘冀M分的一部分在制備本發(fā)明的銀-碳復(fù)合電極的過(guò)程中消失了，在銀-碳 復(fù)合電極中的銀和碳的重量比與它們?cè)诟嘀械闹亓勘炔煌?。在銀-碳復(fù)合電極中的銀和碳 的重量比可以根據(jù)燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等而變化，例如，銀碳=1 0.001至1 0.25，然 而本發(fā)明并不限于此。得到本發(fā)明的銀-碳復(fù)合電極的合適的燒結(jié)溫度可以為常規(guī)應(yīng)用于導(dǎo)電膏的燒 結(jié)溫度。例如，該燒結(jié)溫度可以為500至960°C，然而，本發(fā)明并不限于此。以下，將參考圖9描述使用本發(fā)明的金屬膏組合物的硅太陽(yáng)能電池的實(shí)施例。然 而，顯然該金屬膏組合物可以用于上述其他不同的電的材料或電子器件和電子產(chǎn)品。而且， 應(yīng)當(dāng)理解的是，在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)該被解釋為限于一般的和字 典上的含義，而是應(yīng)以允許發(fā)明人對(duì)術(shù)語(yǔ)作合適的定義以最好的解釋為原則，基于本發(fā)明 所對(duì)應(yīng)的技術(shù)方案的意義和概念來(lái)解釋。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的硅太陽(yáng)能電池的截面圖。參考圖9，根據(jù)本發(fā)明的硅太陽(yáng)能電池包括硅半導(dǎo)體基板201 ；發(fā)射極層202，其 在所述基板201上形成；減反射膜203，其在所述發(fā)射極層202上形成；前電極204，其連接 到所述發(fā)射極層202的上表面；以及背電極205，其連接到所述基板201的背面。所述基板201可以摻雜作為ρ型雜質(zhì)的元素周期表中的第3族元素，例如，B, Ga, h等。所述發(fā)射極層202可以摻雜作為η型雜質(zhì)的元素周期表中的第5族元素，例如，P、 As、Sb等。當(dāng)基板201和發(fā)射極層202以如上所述的相反的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜時(shí)，在所 述基板201和發(fā)射極層202之間的界面處形成了 ρ-η結(jié)。同時(shí)，在以η型雜質(zhì)摻雜的基板 201和以ρ型雜質(zhì)摻雜的發(fā)射極層202之間的界面處可形成ρ-η結(jié)。減反射膜203鈍化在發(fā)射極層202的表面或者內(nèi)部存在的缺陷(例如，懸掛鍵 (dangling bond))，并減少在基板201的上表面的入射光。如果發(fā)射極層202的缺陷被鈍 化，則消除了疏水載流子的復(fù)合位置，從而增加了太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓。而且，隨著太陽(yáng) 光反射率降低，到達(dá)Ρ-η結(jié)的光的量增加，因此，太陽(yáng)能電池的短路電流增加。因此，太陽(yáng)能 電池的轉(zhuǎn)化效率隨著太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓和短路電流的增加而增加。例如，減反射膜203可具有選自氮化硅膜、包含氫的氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化 硅膜、MgF2、ZnS、MgF2、TiA和( 中的至少一個(gè)材料的單層或多層結(jié)構(gòu)，然而，本發(fā)明并不 限于此。而且，減反射膜203可以通過(guò)真空沉積、化學(xué)氣相沉積、旋涂、絲網(wǎng)印刷或噴涂形 成，然而，本發(fā)明并不限于此。前電極204和背電極205分別為由銀和鋁制備的金屬電極。如上所述，前電極204 使用本發(fā)明的金屬膏組合物形成。銀電極204具有高電導(dǎo)率。除了對(duì)由硅半導(dǎo)體制備的基 板201具有高親和力，提供與基板201的良好的粘合性能以外，鋁電極205也具有高電導(dǎo)率。前電極204和背電極205可通過(guò)多種公知技術(shù)形成，但優(yōu)選通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成。具 體而言，前電極204通過(guò)以下步驟形成將本發(fā)明的金屬膏組合物通過(guò)絲網(wǎng)印刷涂覆于前 電極形成區(qū)域，并進(jìn)行熱處理。然后，形成的前電極204通過(guò)穿通(punch through)穿過(guò)減 反射膜203而與發(fā)射極層202連接。類似的，背電極205通過(guò)以下步驟形成將包含鋁、石英氧化硅和粘合劑的背電極 膏通過(guò)絲網(wǎng)印刷涂覆于基板201的背面，并進(jìn)行熱處理。在熱處理過(guò)程中，背電極膏的鋁通過(guò)基板201的背面分散，從而背場(chǎng)(BSF)(未顯示)層可以在背電極205和基板201之間的 界面處形成。BSF層防止載流子移動(dòng)到基板201的背面或與基板201復(fù)合。因此，開(kāi)路電壓 和重現(xiàn)性增加，且太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率增加。以下將詳述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。然而，應(yīng)該理解的是，所給出的詳細(xì)描述和具 體的實(shí)施例在表明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的同時(shí)僅是出于說(shuō)明的目的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)這些詳細(xì) 描述在本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種變化和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)變得清晰。實(shí)施例1至5根據(jù)表1的含量，將銀粉、基于Bi2O3的玻璃料粉和碳黑均勻地混合并攪拌，加入以 2:5: 5的重量比包含纖維素、丁基卡必醇和松油醇的有機(jī)粘合劑，并攪拌以制備金屬膏 組合物。實(shí)施例6至10除了加入石墨而不是碳黑以外，以與實(shí)施例1相同的方式制備金屬膏組合物。對(duì)比實(shí)施例1和2除了碳黑的含量不在本發(fā)明的范圍內(nèi)以外，以與實(shí)施例1相同的方式制備金屬膏 組合物。對(duì)比實(shí)施例4至6除了石墨的含量不在本發(fā)明的范圍內(nèi)以外，以與實(shí)施例2相同的方式制備金屬膏 組合物。[表 1]D銀基于碳的材料玻璃料有機(jī)粘合劑實(shí)施例1100碳黑0.51020實(shí)施例21001.01020實(shí)施例31005.01020實(shí)施例410010.01020實(shí)施例510020.01020實(shí)施例6100石墨0.51020實(shí)施例71001.01020實(shí)施例81005.01020實(shí)施例910010.01020實(shí)施例1010020.01020對(duì)比實(shí)施例1100碳黑25.01020對(duì)比實(shí)施例210030.01020對(duì)比實(shí)施例3100石墨25.01020對(duì)比實(shí)施例410030.01020*單位為重量份 *實(shí)施例1至10和對(duì)比實(shí)施例1至4的銀具有約3μιη的平均粒度。實(shí)施例11至14根據(jù)表2的含量，將銀粉、基于Bi2O3的玻璃料粉和碳黑均勻地混合并攪拌，加入以 2:5:5的重量比包含纖維素、丁基卡必醇和松油醇的有機(jī)粘合劑，并攪拌以制備金屬膏 組合物。[表 2]D銀碳黑玻璃料溶劑實(shí)施例111000.51020實(shí)施例121001.01020實(shí)施例1310010.01020實(shí)施例1410025.01020*單位為重量份 *實(shí)施例11至14的銀具有約Ο.δμιη的平均粒徑。實(shí)驗(yàn)實(shí)施例燒結(jié)結(jié)構(gòu)的評(píng)估圖2至圖5顯示出了通過(guò)燒結(jié)分別根據(jù)實(shí)施例11、實(shí)施例12、實(shí)施例1和實(shí)施例 2的金屬膏組合物形成的電極的掃描電子顯微鏡圖像。參考圖2至圖5，圖2和圖3中顯示的燒結(jié)結(jié)構(gòu)比圖4和圖5中顯示的燒結(jié)結(jié)構(gòu)更致密。以及，圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例11形成的銀-碳復(fù)合電極的截面的掃描電子顯 微鏡(SEM)圖像。參考圖6，基于碳的材料并未保留在電極的表面，而是分散到了電極中。實(shí)驗(yàn)實(shí)施例電導(dǎo)率的測(cè)量(1)各個(gè)電極是使用根據(jù)實(shí)施例1至5和對(duì)比實(shí)施例1的金屬膏組合物形成的，并 測(cè)量電導(dǎo)率。具體而言，將制備的金屬膏組合物通過(guò)絲網(wǎng)印刷涂覆于玻璃基板上，并在650°C燒 結(jié)5分鐘以形成電極。利用4點(diǎn)探針測(cè)量電極的電阻率。測(cè)量的結(jié)果示于圖7中。參考圖7，基于100重量份的具有約3 μ m的平均粒度的銀時(shí)，當(dāng)加入25重量份以 上的碳黑時(shí)，電極的電阻率迅速增加。(2)各個(gè)電極是使用根據(jù)實(shí)施例11至14的金屬膏組合物形成的，并測(cè)量電導(dǎo)率。 測(cè)量的結(jié)果示于圖8中。參考圖8，雖然包含的基于碳的材料的含量與實(shí)施例1至5中的相同，如果銀的平 均粒度超過(guò)ι μ m,電極的電阻率顯著增加，得到了不合適的電極。工業(yè)實(shí)用件根據(jù)本發(fā)明的用于形成電極的金屬膏組合物既可以減少昂貴的銀的用量，而同時(shí) 又不會(huì)劣化電路或者電極的電性能。因此，使用本發(fā)明的金屬膏組合物形成的電極避免了性能劣化，又能減少銀的含 量，從而降低了包含該金屬膏組合物的電子產(chǎn)品的制造成本。
權(quán)利要求
1.一種用于形成電極的金屬膏組合物，其包含玻璃料粉、銀粉和有機(jī)粘合劑，基于100 重量份的所述銀粉，所述金屬膏組合物進(jìn)一步包含20重量份以下的基于碳的材料粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于形成電極的金屬膏組合物，其中，所述基于碳的材料是選自石墨、碳黑、乙炔黑、超導(dǎo)電乙炔碳黑、科琴導(dǎo)電碳黑、 活性碳、介孔碳、碳納米管、碳納米纖維、碳納米角、碳納米環(huán)、碳納米線、富勒烯和Super-P 中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于形成電極的金屬膏組合物， 其中，所述玻璃料粉包含氧化鉛或氧化鉍。
4.一種用于形成電極的金屬膏組合物，其包含玻璃料粉、銀粉和有機(jī)粘合劑，基于100 重量份的所述銀粉，所述金屬膏組合物進(jìn)一步包含25重量份以下的基于碳的材料粉末， 其中，所述銀粉具有ι μ m以下的平均粒度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于形成電極的金屬膏組合物，其中，所述基于碳的材料是選自石墨、碳黑、乙炔黑、超導(dǎo)電乙炔碳黑、科琴導(dǎo)電碳黑、 活性碳、介孔碳、碳納米管、碳納米纖維、碳納米角、碳納米環(huán)、碳納米線、富勒烯和Super-P 中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于形成電極的金屬膏組合物， 其中，所述玻璃料粉包含氧化鉛或氧化鉍。
7.—種銀-碳復(fù)合電極，其通過(guò)由權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的金屬膏組合物燒 結(jié)而成，其中，所述基于碳的材料分散在電極中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銀-碳復(fù)合電極，其中，所述銀-碳復(fù)合電極在電極表面具有5至15 μ Ω /cm的電阻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銀-碳復(fù)合電極，其中，在所述電極中的銀和碳的重量比為銀碳=1 0.001至1 0.25。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銀-碳復(fù)合電極， 其中，所述燒結(jié)溫度為500至960°C。
11.一種硅太陽(yáng)能電池，包括 硅半導(dǎo)體基板；發(fā)射極層，其在所述基板上形成； 減反射膜，其在所述發(fā)射極層上形成； 前電極，其通過(guò)所述減反射膜連接到所述發(fā)射極層；以及 背電極，其連接到所述基板的背面；其中，所述前電極通過(guò)以下步驟形成在所述減反射膜上以預(yù)定圖案涂覆如權(quán)利要求 1至6中任一項(xiàng)所述的金屬膏組合物，并燒結(jié)所述金屬膏組合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于形成電極的金屬膏組合物，以及使用該組合物的銀-碳復(fù)合電極和硅太陽(yáng)能電池?；?00重量份的銀粉，所述用于形成電極的包含玻璃料粉、銀粉和有機(jī)粘合劑的金屬膏組合物進(jìn)一步包含20重量份以下、優(yōu)選25重量份以下的基于碳的材料粉末。非必須地，所述銀粉具有1μm以下的平均粒度。雖然減少了銀的含量，但使用該金屬膏組合物形成的電極并未在其電性能上有實(shí)質(zhì)性的劣化。
文檔編號(hào)H01B1/22GK102057443SQ200980120858
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者樸鐘昱, 金昭沅, 金相澔 申請(qǐng)人:Lg化學(xué)株式會(huì)社