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CN101000935A - 铝厚膜组合物、电极、半导体器件及其制造方法 - Google Patents

铝厚膜组合物、电极、半导体器件及其制造方法 Download PDF

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CN101000935A
CN101000935A CNA2006101362058A CN200610136205A CN101000935A CN 101000935 A CN101000935 A CN 101000935A CN A2006101362058 A CNA2006101362058 A CN A2006101362058A CN 200610136205 A CN200610136205 A CN 200610136205A CN 101000935 A CN101000935 A CN 101000935A
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Abstract

本发明涉及包含以下组分的厚膜导体组合物：(a)含铝粉末，(b)非晶形二氧化硅，(c)一种或多种任选的玻璃料组合物，(d)有机介质；所述组分(a)、(b)和(c)分散在有机介质(d)中。非晶形二氧化硅对厚度小于270微米但尺寸大于5平方英寸的太阳能电池具有显著减小弯曲的可能，而不会明显降低焙烧后的太阳能电池的电性能。此外，如太阳能电池制造厂优选的，添加任选的玻璃料能降低铝厚膜组合物的粉化趋势。

Description

铝厚膜组合物、电极、半导体器件及其制造方法
技术领域
本发明主要涉及厚膜组合物、电极和半导体器件。还涉及硅半导体器件。具体地，本发明涉及在形成太阳能电池的厚膜电极中使用的导电组合物。
背景技术
本发明可广泛地应用于多种半导体器件，尽管本发明是对诸如光电二极管和太阳能电池的光接受元件特别有效。下面参照作为现有技术的一个具体例子的太阳能电池描述本发明的背景。
具有p-型基极的常规太阳能电池结构，其负电极通常在电池的正面或向阳面，而其正电极在背面。众所周知，辐射在半导体主体的p-n结上的适当波长的光线可用作外部能源，在半导体主体中产生空穴-电子对。在p-n结上存在的电势差使空穴和电子以相反的方向迁移通过该结，从而产生电流，将能量传递到外部电路。大多数太阳能电池的形式为已经金属化的硅晶片，即配置有可导电的金属触点。
在形成太阳能电池的过程中，Al糊料通常被丝网印刷在硅晶片的背面并进行干燥。然后，该晶片在高于Al熔点的温度下焙烧，形成Al-Si熔体，随后，在冷却阶段中形成掺杂有Al的硅外延生长层。该层通常被称作背面场(backsurface field)(BSF)层，该层有助于提高太阳能电池的能量转化效率。
目前使用的大多数发电用太阳能电池是硅太阳能电池。对于大规模生产的工艺流程，其一般目标都是实现最大程度的简化和最大限度地降低生产成本。特别是电极，采用诸如丝网印刷的方法用金属糊料制成。
下面结合图1说明这种制造方法的一个例子。图1所示是一种p-型硅基片10。
图1(b)中，通过磷(P)或类似物质的热扩散形成反向导电型的n-型扩散层20。通常使用磷酰氯(POCl3)作为气态磷扩散源；其它液体源是磷酸等。在没有任何特别变动时，扩散层20形成在硅基片10的整个表面上。该扩散层的片电阻率在几十欧姆/方(Ω/□)的量级，厚度约为0.2-0.5微米。在p-型掺杂剂浓度等于n-型掺杂剂浓度处形成p-n结，p-n结靠近太阳面的常规电池的结深度在0.05-0.5微米范围内。
形成这种扩散层后，通过用诸如氢氟酸的酸进行蚀刻，在表面的其余部分除去过量的表面玻璃。
接下来，采用如等离子体化学气相沉积(CVD)的方法，按图1(d)所示的方式，在n-型扩散层20上形成0.05-0.1微米厚度的氮化硅薄膜30，作为减反射涂层20。
如图1(e)所示，在氮化硅薄膜30上丝网印刷用于正面电极的银糊料500，然后干燥。另外，在基片的背面丝网印刷(或采用其它某些施涂方法)背面银糊料或银/铝糊料70以及铝糊料60，并相继干燥。通常，在硅上首先丝网印刷背面银或银/铝形成两个平行的长条或长方形，以备焊接互连线(预焊接的铜带)，然后在裸露区域印刷铝，所印刷的铝与银或银/铝略有重叠。某些情况下，在印刷了铝之后再印刷银或银/铝。然后，通常在红外炉中，在约700-990℃的温度范围内焙烧数秒至几十分钟。正面电极和背面电极可顺次焙烧或共焙烧。
结果，如图1(f)所示，在焙烧过程中，来自糊料的熔融铝将硅溶解，然后在冷却时掺杂了从硅基片10上外延生长的硅，形成含高浓度铝掺杂剂的p+层40。该层通常称作背面场(BSF)层，该层有助于提高太阳能电池的能量转化效率。通常在该外延层表面存在铝薄层。
通过焙烧，铝糊60从干态转化为铝背面电极61。现有技术中背面铝糊料通常使用来自雾化过程中形成的主要为球形的铝颗粒，其粒度和形状不加区别。背面的银或银/铝糊料70同时进行焙烧，成为银或银/铝背面电极71。在焙烧期间，背面铝和背面银或银/铝之间的边界呈现合金态，并且也是电连接的。该铝电极占背面电极的大部分区域，部分是由于形成p+层40的需要。由于不可能在铝电极上焊接，所以在背面的多个部分上形成银或银/铝背面电极(经常为2-6毫米宽的母线(busbar))，作为用于通过预焊接的铜带等方式互连太阳能电池的电极。此外，形成正面电极的银糊料500在焙烧期间烧结并透过氮化硅薄膜30，因而能电接触n-型层20。这种过程通常称作“烧入(firethrough)”。由图1(f)的501层可以清楚看到这种烧入的状态。
另外，虽然常规的太阳能电池提供了一种可用设计，但仍需要提供效率更高的器件。本发明提供了这种高效率器件及其形成的方法。
美国专利公报2004/0003836(Watsuji等)揭示一种在p-型硅半导体基片上形成导电层的糊料组合物，该组合物包含铝粉、有机赋形剂和选自基于氧化物的无机化合物和基于非氧化物的无机化合物的至少一种无机化合物的粉末。Watsuji等还披露“如果无机化合物粉末的含量小于0.3质量％，就不可能充分抑制焙烧后的p-型硅半导体基片由于添加了无机化合物粉末而发生的形变”。此外，对如Watsuji等揭示的形变和弯曲的减小不充分，无法满足电池制造厂提出的使用背面平面铝的要求，也无法满足模块制造者提出的寻求使用目前尺寸大于125平方毫米(5平方英寸)、厚度小于240微米的晶片的要求，其中在弯曲大于1.5毫米时，在制造加工期间观察到高代价的破损率增加。
此外，一直在努力提供不含铅的组合物，同时保持器件的电性能以及其它相关性质。本发明人希望发明含铝的新颖组合物以及保持电性能的同时提供这种不含铅的体系的半导体器件，和具有优良电性能的新颖组合物。本发明提供了这种组合物和器件。此外，在本发明的某些实施方式中，本发明的组合物能减少弯曲(bowing)。
发明内容
本发明涉及一种用于形成p-型电极的厚膜导体组合物。还涉及形成这种组合物的方法和该组合物在半导体器件中的用途以及半导体器件本身。
本发明涉及一种厚膜导体组合物，该组合物包含：(a)含铝粉末；(b)非晶形二氧化硅；(c)一种或多种任选的玻璃料组合物；(d)有机介质，(a)、(b)和(c)分散于(d)中。非晶形二氧化硅对厚度小于270微米但尺寸大于5英寸2的太阳能电池具有显著减小弯曲的可能，而不会明显降低焙烧后的太阳能电池的电性能。此外，如太阳能电池制造厂优选的，添加任选的玻璃料能降低铝粉化的可能性。
本发明还涉及使用具有p-型区和n-型区以及p-n结的硅基片形成太阳能电池的方法，该方法包括丝网印刷所述基片的背面，丝网印刷前文详细说明的组合物，并在700-990℃的温度下焙烧印刷后的表面。
附图简要说明
图1是说明制造半导体器件的工艺流程图。
对图1中所示的标号说明如下：
10：p-型硅基片
20：n-型扩散层
30：氮化硅薄膜、二氧化钛薄膜或氧化硅薄膜
40：p+层(背面场，BSF)
60：形成在背面上的铝糊料
61：铝背面电极(通过焙烧背面铝糊料获得)
70：形成在背面的银/铝糊料
71：银/铝背面电极(通过焙烧背面银/铝糊料获得)
500：形成在正面的银糊料
501：银正面电极(通过焙烧正面银糊料获得)
图2(a)-(d)说明采用本发明的导电糊料制造太阳能电池的制造流程图。图2中标号说明如下。
102：硅基片
104：光接收表面侧电极
106：用于第一电极的糊料组合物
108：用于第二电极的导电糊料
110：第一电极
112：第二电极
具体实施方式
本发明的厚膜导体组合物的主要组分是含铝粉末、非晶形二氧化硅、任选的玻璃料和有机介质。在一个实施方式中，组合物中的玻璃料是一种无铅玻璃组合物。本发明的组合物还提供了小于现有技术系统的弯曲，并保持或提高了电性能。
含铝粉末
本发明的金属粉是含铝粉末。在一个实施方式中，含铝粉末包括细铝粉。细铝粉可以在空气或惰性气氛中粉化。细铝粉的平均粒径分布在3-50微米范围内。在一个实施方式中，含铝粉末的平均粒径分布在3-20微米范围内。在一个实施方式中，含铝粉末的含量为总组合物的74-75重量％。一个实施方式中，含铝粉末的含量为总组合物的50-82重量％。
本发明的含铝粉末还伴有其它金属粉如含银粉末。
无机添加剂
本发明必须包含为良好分散的非晶形态的二氧化硅。对不同晶片厚度，包含等于和小于0.3重量％的非晶形二氧化硅，能显著减小电池的形变或弯曲。在一个实施方式中，组合物中非晶形二氧化硅的含量为小于或等于1重量％。另一个实施方式中，非晶形二氧化硅含量在0.3-1重量％的范围内。又一个实施方式中，非晶形二氧化硅的含量小于0.3重量％。另一个实施方式中，非晶形二氧化硅含量在0.1-0.3重量％范围内，还有一个实施方式中，非晶形二氧化硅含量在0.05-0.3重量％范围内。一个实施方式中，含铝粉末占总组合物的74-75重量％。
如本发明的一个实施方式所证实的，在施涂到170-330微米厚的晶片上的铝糊料中添加非晶形二氧化硅，能使最大，但包括在5-6平方英寸范围内的标准晶片上的弯曲达到工业可接受的程度，即小于1.5毫米。添加晶形二氧化硅粉对弯曲趋势没有任何作用。我们认为，存在少量非晶形二氧化硅作为降低烧结体的膨胀温度系数的一个组分并不能说明减小弯曲的机理。添加非晶形二氧化硅致使层极脆，但是不能抑制形成背面场，而背面场对太阳能电池的电功能而言非常重要。我们认为，分散良好的非晶形态对在铝颗粒上形成分布的表面层很重要，这种分布的表面层能显著降低颗粒间的粘结力。因此，本发明包含小于0.3重量％的非晶形二氧化硅的组合物形成的太阳能电池的弯曲减小，并能保持或提高电性能。添加大于或等于0.3重量％的非晶形二氧化硅，与不添加晶形二氧化硅的铝系统相比，我们发现电池的电性能下降，这对电池制造厂而言是一个缺陷。
无机粘结剂-玻璃料
上面所述的含铝粉末极好地分散在有机介质中并伴有一种或多种无机粘结剂。具体而言，适用于本发明的无机粘结剂是玻璃料。
本发明任选包含玻璃料组合物。包含玻璃组合物的目的是降低表面粉化，同时使焙烧的晶片保持低形变或弯曲。本发明可以包含一种或多种玻璃料组合物。在一个实施方式中，在焙烧时至少一种玻璃料组合物经历重结晶或相分离，并析出有独立相的玻璃料，该独立相玻璃料的软化点低于原始软化点。因此，包含这种玻璃料的厚膜组合物在加工时呈现较小的弯曲性质。玻璃料组合物的原始软化点通常在325-600℃范围内。
一个实施方式中，本发明的玻璃料是一种无Pb玻璃料，这种玻璃料在焙烧时经历重结晶或相分离，并析出软化点低于原始软化点的有独立相的玻璃料。也可以是一种或多种玻璃料的混合物。
无机粘结剂在铝组合物中的主要功能是提供一种提高在焙烧过程中熔融铝接触硅的效率的手段。除了这一功能外，无机粘结剂还使基片额外增加一定的粘结性和粘合性。在本例中对无机粘结剂的需求对于具有作为晶片加工的残余物的二氧化硅或含硅玻璃层的硅基片而言尤为重要。无机粘结剂的另一个功能是铝层对成品电池的弯曲程度施加影响。粘结剂还增加铝掺杂到硅中的深度，因此提高或增加共晶生长的硅层中的铝掺杂剂浓度。
本发明玻璃料具备的化学性质很重要。在没有损害其它考虑事项如环境立法或公众对排除有潜在的环境问题的重金属的要求的情况下，根据对铝厚膜糊料的电性能方面的改进效果选择玻璃料。
玻璃料作为无机粘结剂，其含量很重要，因为玻璃料会影响制成的电池的电性能。该含量由玻璃或无机物含量决定，以厚膜组合物的总重量为基准，为0.01重量％到5重量％，考虑到电性能和弯曲，根据玻璃料的化学性质，优选范围为0.01-2重量％。
对该组合物有用的一些玻璃粘结剂为本领域已知。某些例子包括硅硼酸盐和硅铝酸盐玻璃。例子还包括氧化物的组合，如B2O3、SiO2、Al2O3、CdO、CaO、BaO、ZnO、SiO2、Na2O、Li2O、PbO和ZrO，它们可以单独使用或组合使用，形成玻璃粘结剂。本领域已知对厚膜组合物有用的典型金属氧化物，可以是例如，ZnO、MgO、CoO、NiO、FeO、MnO以及它们的混合物。影响弯曲性能的玻璃粘结剂在组合物中是特异性的。
优选使用的常规玻璃料是硅硼酸盐玻璃料，如硅硼酸铅玻璃料，铋、镉、钡、钙或其它碱土元素的硅硼酸盐玻璃料。这种玻璃料的制备方法为公知的，包括例如将氧化物形式的玻璃组分一起熔融，将这种熔融的组合物倒入水中形成玻璃料。当然，批料组分可以是在制备玻璃料的常规条件下能产生所需氧化物的任何化合物。例如，氧化硼可以由硼酸获得，二氧化硅可以由燧石制得，氧化钡可以由碳酸钡制得，等等。
玻璃宜在球磨机中与水或惰性低粘度、低沸点的有机液体一起研磨，减小玻璃料的粒径，制得基本均匀粒径的玻璃料。然后在水或所述有机液体中沉降，分离出细粉，并除去含细粉的上清液。也可以采用其它的分离方法。
采用常规的玻璃制造方法，通过按所需比例混合所需的组分，并加热该混合物形成熔体来制备玻璃。如本领域皆知的，加热进行到峰值温度保持一定的时间，使熔体完全成为均质的液体。要求玻璃转化点温度在325-600℃范围内。
优选至少85％的无机粘结剂颗粒的粒径为0.1-10微米。其原因是具有高表面积的较小的颗粒会吸附有机物，因此妨碍纯净分解(cleandecomposition)。另一方面，较大粒径的颗粒往往烧结特性较差。无机粘结剂与总糊料含量的重量比值优选在0.1-2.0范围内，更优选在0.2-1.25范围内。
添加玻璃料能减少或消除粉化以及游离的铝粉或氧化铝粉转移到其他金属化表面，因此当制造者希望将烧制的太阳能电池堆叠时，能减少固定在所述表面上的带状物的可焊性和粘合性。
一个实施方式中，高度分散的非晶形二氧化硅的含量小于厚膜组合物总量的0.3重量％，玻璃料的含量为厚膜组合物总量的0.65重量％。这种实施方式中，使用厚膜组合物制造的太阳能电池的弯曲趋势小于没有用添加剂(即非晶形二氧化硅和玻璃料)的太阳能电池，所述太阳能电池的厚度小于270微米，尺寸大于或等于5英寸2。
有机介质
通常采用机械混合方式把无机组分与有机介质相混合，形成具有适合于印刷的稠度和流变性、称作“糊料”的粘性组合物。可以使用宽范围的各种惰性的粘性物质作为有机介质。有机介质必须是能以足够稳定性分散无机组分的物质。介质的流变属性必须能为组合物提供良好的施涂性能，这些性能包括：固体的稳定分散性，适合丝网印刷的粘度和触变性，基片和糊料固体的适当可润湿性，良好的干燥速率以及良好的焙烧性能。本发明厚膜组合物中使用的有机介质较好是非水的惰性液体。可以使用任何有机介质，它们可以含有或不含有增稠剂、稳定剂和/或其它常用的添加剂。有机介质通常是聚合物在溶剂中的溶液。此外，少量添加剂如表面活性剂可以是有机介质的一部分。为此目的，最常用的聚合物是乙基纤维素。可以使用的聚合物的其它例子包括乙基羟乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛树脂的混合物、低级醇的聚甲基丙烯酸酯以及乙二醇单乙酸酯的单丁基醚。厚膜组合物中最广泛使用的溶剂是酯醇和萜烯，如α-或β-萜品醇或它们与其它溶剂的混合物，所述其它溶剂例如是煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇以及高沸点醇和醇酯。此外，赋形剂中可以包含能促进在基片上施涂后快速固化的挥发性液体。可以配制出这些溶剂与其它溶剂的各种组合，以达到要求的粘度和挥发度。
有机介质中聚合物的含量为组合物总重量的0-11重量％。本发明的厚膜组合物可以用含有机聚合物的介质调节到预定的可丝网印刷的粘度。
厚膜组合物中有机介质与分散体中无机组分的比值取决于施涂糊料的方法以及所用的有机介质的种类，并且可以变化。通常，分散体含有40-95重量％的无机组分和5-60重量％的有机介质(赋形剂)，以达到良好的润湿。
本发明的导电糊料通常采用粉末混合法来制备，这是一种等价于传统碾轧分散的方法，也可以采用碾轧或其它混合方法。本发明的导电糊料优选通过丝网印刷铺展在太阳能电池的所需部分上；采用这种方法进行铺展时，优选使粘度处于规定范围内。可以采用其它施涂方法，如有机硅垫印刷。使用BrookfieldHBT粘度计和#14心轴，通过万能杯在10rpm心轴速度和25℃测定时，本发明导电糊料的粘度较好为20-200 PaS。
银/铝或银薄膜可以和本发明的铝糊料同时在称作共焙烧的过程进行共焙烧。接下来，参照附图(图2)说明使用本发明的导电糊料(铝导电糊料)制备的太阳能电池的一个例子。
首先，制备Si基片102。在Si基片的光接受面(表面)上设置电极104(例如，主要由Ag组成的电极)，该晶片上通常有靠近该表面的p-n结(图2(a))。在该基片的背面上铺展Ag或Ag/Al导电糊料(虽然对该糊料没有特别的限制，只要能用于太阳能电池，例如可以是PV202或PV502或PV583或PV581(可从E.I.du Pont de Nemours and Company购得))，形成母线或接片，以便能够与设置为并联电气构型的其它电池组互连。在该基片的背面，本发明的新颖铝糊料用作太阳能电池的背面(或p-型触点)电极106，采用丝网印刷铺展，采用的图案要使得它与上述导电Ag或Ag/Al糊料等略有重叠，然后干燥(图2(b))。各糊料的干燥温度在固定式干燥器中宜为150℃或更低，在其中的时间为20分钟或7分钟，在带式干燥器中温度高于200℃，时间为3分钟(DEK干燥器，型号1209，设置：灯设置9和速度3)。铝糊料的干膜厚度优选为15-60微米，本发明的银/铝导电糊料的厚度优选为15-30微米。铝糊料与银/铝导电糊料的重叠部分优选约为0.5-25毫米。
接下来，制得的基片例如在700-990℃的温度下焙烧约3秒至15分钟，获得要求的太阳能电池(图2(d))。由本发明的组合物形成电极，其中所述组合物已经焙烧除去有机介质，并烧结玻璃料。
如图2(d)所示，采用本发明的导电糊料制成的太阳能电池在基片102(例如硅基片)的光接受面(表面)上有电极104，在背面有主要由Al组成的Al电极110和主要由Ag和Al组成的银/铝电极112。
将用给出实施例的方式对本发明加以讨论。然而，本发明的范围不受这些实施例的任何限制。
实施例
在此列举的实施例是基于对具有氮化硅减反射涂层并且具有正面n-型触点厚膜银糊料的常规电池设计的晶片上的所述实施例糊料进行焙烧。糊料的性能按电性能定义，还按焙烧后电池的弯曲定义(定义为焙烧后的电池在室温下的变形(deflection)以及为实现平整电池在晶片中心移动的距离)。
(1)有分散良好的非晶形二氧化硅的铝糊料
下面描述铝粉与二氧化硅的混合物。从美国专利公报2004/0003836可知，二氧化硅对铝粉的相对含量至0.3重量％的下限及其粒径会影响较薄电池的电性能和弯曲程度。在表1列出的实施例B和C中，我们确定，如果加入小于该下限量的晶体二氧化硅，与没有添加的A情况相比，对弯曲没有显著的作用。
在表1列出的实施例E至H中显示，当二氧化硅为非晶形，其量大于0.3％时，电性能会变差，就像全部为晶体形式一样，但是当添加量小于0.3％时，与没有添加非晶形二氧化硅的系统相比，太阳能电池的电性能没有受到显著影响，弯曲趋势显著降低。
在表1列出的实施例中，对添加了二氧化硅的糊料组合物，与没有添加的标准系统相比，测定作为二氧化硅的含量以及晶态的函数的弯曲和电性能。
在表1列出的实施例中，二氧化硅与来自Silberline Ltd的L20624混合，L20624含有铝粉。
在5平方英寸且厚为270微米的多晶硅上印刷糊料，该多晶硅已进行过预处理，处理到只待印刷和焙烧。晶片在一个Centrotherm四区炉中进行焙烧，转变为电池，带速2150毫米/分钟，炉中各区温度定为：1区＝450℃，2区＝520℃，3区＝575℃，最后一区设定在950℃。测定电性能和弯曲。效率的测定值和填充因子(FF)列于表1。
表1显示，与对照糊料A相比，使用糊料B和C的系统的弯曲降低，但是，与对照D相比，如组合物E至H所示，当二氧化硅类型从晶体变为非晶形时，弯曲的程度明显降低。
表1
950℃峰值温度下的性能
  N-型导体     有机物％     Al％     非晶形SiO2％     晶体SiO2％    玻璃料％   效率(％)   FF    弯曲(晶片厚度/尺寸)270微米/5英寸
  A   PV147     25.0     75.0     0.0     0.0     0.0   13.64   73.84     627
  B   PV147     24.9     74.8     0.3     0.00   13.52   74.47     577
  C   PV147     24.7     74.3     1.0     0.00   13.17   73.06     555
  D   PV147     25.0     75.0     0.0     0.0     0.00   14.46   74.9     889
  E   PV147     25.0     74.9     0.1     0.00   14.10   74.65     395
  F   PV147     24.9     74.9     0.2     0.00   14.32   75.19     350
  G   PV147     24.9     74.8     0.3     0.00   14.11   73.18     328
  H   PV147     24.7     74.3     1.0     0.00   13.15   71.55     277
(2)有玻璃料和二氧化硅的铝糊料
在此说明铝粉与玻璃料和二氧化硅的混合物。本领域公知玻璃对铝粉的相对含量及其粒径会影响较薄电池的电性能和弯曲程度。
在表2的实施例I至P中，列举玻璃Q(如表3中所示)和非晶形二氧化硅的混合物，所述非晶形二氧化硅能影响大6英寸、厚180微米的晶片的电性能和弯曲趋势。注意到，对更大和更薄的晶片，弯曲趋势大于较小的晶片。
我们了解到，与不含二氧化硅和玻璃的基本系统I相比，在玻璃料存在下加入非晶形二氧化硅，通过改变玻璃与非晶形二氧化硅的相对量，能进一步减小弯曲，可以适当协调弯曲趋势和电性能，提供更好的总体性能。列举的玻璃料组成示于表3。
表2
950℃峰值温度下的性能
  N-型导体   有机物％   Al％     非晶形SiO2％     玻璃料％   效率(％)   FF    弯曲(晶片厚度/尺寸)180微米/6英寸
  I   PV147   25.0   75.0     0.00     0.00   14.02   76.34    4151
  J   PV147   24.87   74.63     0.00     0.50   15.04   78.30    1441
  K   PV147   25.22   74.18     0.10     0.50   15.09   78.80    1167
  L   PV147   25.69   73.81     0.15     0.35   14.95   77.80    873
  M   PV147   25.97   73.23     0.15     0.65   15.09   78.00    691
  N   PV147   26.58   72.72     0.20     0.50   15.15   78.60    869
  O   PV147   27.12   72.28     0.25     0.35   14.76   77.70    759
  P   PV147   27.46   71.64     0.25     0.65   15.00   78.50    620
我们还看到，在添加玻璃料的情况下，根据加入的玻璃料量，显著降低或消除了表面粉化的趋势。
表  3
列举的玻璃组成Q
    氧化物的重量％     Q
    SiO2     32.72
    ZrO2     2.90
    B203     2.90
    ZnO     2.91
    MgO     1.17
    TiO2     5.23
    Na20     3.10
    Li20     0.87
    Bi203     48.20
按表2所示制备铝糊料的方式，以表2列出的比例将玻璃Q和非晶形二氧化硅混入Silberline(UK)Ltd的产品L20624中，该产品含有铝粉。
在6平方英寸且厚为180微米的多晶硅晶片上印刷糊料，该晶片已进行过预处理，处理到只待印刷和焙烧。晶片在一个Centrotherm四区炉中进行焙烧转变为电池，带速2150毫米/分钟，炉中各区温度定为：1区＝450℃，2区＝520℃，3区＝575℃，最后一区设定在950℃。测定电性能和弯曲。效率的测定值和填充因子(FF)列于表2。
太阳能电池的制造
本发明可以应用于宽范围的半导体器件，尽管本发明对诸如光电二极管和太阳能电池的光接收元件特别有效。下面的内容描述了使用本发明组合物如何形成太阳能电池。
使用所制成的铝导电糊料，按照下面的顺序形成太阳能电池。
(1)在其正面有银电极(例如，PV147 Ag组合物，从E.I.du Pont de Nemoursand Company购得)的Si基片的背面进行印刷和干燥。干燥后的厚度通常在15-25微米范围内。然后，印刷Ag或Ag/Al糊料(例如，PV202，是从E.I.du Pontde Nemours and Company购得的Ag/Al组合物)，干燥后为5-6毫米宽的母线。然后，丝网印刷用于太阳能电池的背面电极的铝糊料，其干膜厚度为30-60微米，在两个边缘使铝膜与Ag/Al母线形成1毫米的重叠。铝糊料干燥后进行焙烧。
(2)然后，在这些实施例中，将印刷过的晶片放在一个炉内焙烧，根据炉子的尺寸和温度设置，峰值温度设定为850-965℃，焙烧3秒至10分钟。焙烧后形成太阳能电池。
测试方法-效率
将按照上面所述方法制造的太阳能电池放在一个商购的用来测定效率的IV测试仪中(IEET Ltd)中。IV测试仪中的灯模拟已知强度的阳光并辐照电池的正面，印刷在该电池正面的母线与该IV测试仪的多个探针相连，通过这些探针将电信号传输到计算机，用来计算效率。
使用标准的前侧接触糊料PV147Ag导体(从E.I.du Pont de Nemours andCompany购得)制造太阳能电池的晶片。
将样品印刷在由PV电池制造厂商提供的晶片上，晶片已经过处理，处理到只待在其上施涂厚膜糊料并干燥。测定处理后的晶片的电性能。

Claims (9)

1.一种厚膜导体组合物，该组合物包含：
(a)含铝粉末，
(b)非晶形二氧化硅，(a)和(b)分散在
(c)有机介质中，
所述二氧化硅含量小于0.3重量％。
2.如权利要求1所述的组合物，该组合物还包含一种或多种玻璃料。
3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述玻璃料在总厚膜组合物中的含量小于0.65重量％。
4.如权利要求1或2所述的组合物，该组合物还包含一种含银粉末。
5.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述玻璃料是一种无铅玻璃料组合物。
6.如权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述有机介质包含聚合物粘合剂和挥发性有机溶剂。
7.一种使用具有p-型区和n-型区以及p-n结的硅基片形成太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：丝网印刷所述基片的背面，丝网印刷权利要求1所述的组合物，并在500-990℃的温度下焙烧印刷的表面。
8.一种电极，使用了权利要求1或2所述的组合物。
9.一种半导体器件，该器件包含权利要求7所述的电极。
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