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TWI353062B - Aluminum thick film composition(s), electrode(s), - Google Patents

Aluminum thick film composition(s), electrode(s), Download PDF

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TWI353062B
TWI353062B TW095120144A TW95120144A TWI353062B TW I353062 B TWI353062 B TW I353062B TW 095120144 A TW095120144 A TW 095120144A TW 95120144 A TW95120144 A TW 95120144A TW I353062 B TWI353062 B TW I353062B
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TW
Taiwan
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composition
glass
thick film
powder
aluminum
Prior art date
Application number
TW095120144A
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English (en)
Inventor
Richard John Sheffield Young
Michael Rose
Julie Ann Raby
Original Assignee
Du Pont
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Description

1353062 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明主要係關於厚膜組合物、電極及半導體元件。其 進一步係關於矽半導體元件。詳言之，本發明係關於一種 用於形成太陽電池之厚膜電極的導電組合物。 【先前技術】 儘管本發明在諸如光電二極體及太陽電池之光接收元件 中尤其有效’但其亦可應用於多種半導體元件中。下文參 考作為先前技術之特定實例的太陽電池描述本發明之背 景。 具有p型基質之習知太陽電池結構具有一般位於電池前 側或太陽側之陰極，及位於後側之陽極。已熟知，落於半 導體物體之p-n接點上之適當波長的輻射在該物體中充當 產生電洞-電子對之外部能量源。存在於p_n接點處之電位 差引起電洞及電子以相反方向移動經過接點，且藉此引起 可向外部電路輸送電力之電流流動。大部分太陽電池為經 金屬化之矽晶圓形式，意即經與具有導電性之金屬接觸而 提供。 在形成太陽電池期間，A1膏通常經絲網印刷，且於石夕晶 圓之後側上乾燥。隨後使晶圓在高於A1熔點之溫度下燃燒 以形成ANSi㈣物’之後在冷卻相期間，形成經μ接雜之 矽的磊晶成長層。該層通常稱為背面電場（bsf)層，且有 助於改良太％電池之能量轉換效率。 目月J所使用之大部公连社雷台J：： 丨刀屋生電迠的太陽電池為矽太陽電 11l870.doc 1353062 池。大規知生產中之生產流程通常旨在達成最大程度之簡 化及生產成本之最小化。詳言之，電極係藉由使用諸如絲 網印刷之方法自金屬膏而製成。 下文結合圖1描述該生產方法之實例。圖！展示p型石夕義 板，1 0。 土 在圖1(B)中，藉由熱擴散碌（p)或其類似物而形成反向導
電&散層’ 2G。通常使㈣醯氯㈣叫作為氣相 磷擴政源，其他液體源為鱗酸及其類似物。在不存在任何 特定改質時，切基㈣之整個表面上形成擴散㈣。此 擴散層具有每平方數十歐姆(Ω/口)級別之薄片電阻率，及 ㈣至0.5 _之厚度。當ρ型摻雜劑之濃度等於㈣推雜劑 之濃度時，形成”接點’ ρ_η接點靠近太陽側之習知電池 具有介於0.05與0.5 μηι之間之接點深度。
、：形成此擴散層之後’藉由以諸如氫氟酸之酸餘刻而將 過里表面玻璃自表面之剩餘部分移除。接著，#由諸如電 漿化學氣相沉積（CVD)之方法，以圖1(D)中所示之方式， 形成厚度介於0.05與(M _之間，作為n型擴散㈣上:抗 反射塗層的氮化石夕膜3 〇。 如圖UE)所示’前電極之銀膏5〇〇經絲網印刷，隨後瘦 氮化㈣30乾燥。此外，後健或銀及料峨 後經絲網印刷(或一些其他塗覆方法)，且隨後在基板後側 上乾燥。後側銀或銀/銘通常首先於石夕上經絲網印刷為用 於焊接互連束(經預焊接之銅帶)之兩平行條或矩形，鋁隨 後經印刷於裸區’其與銀或銀，鋁少許重疊。纟某些情況 111870.doc 下，在印刷鋁之後印刷銀或銀/鋁。隨後一般在紅外線熔 爐中在大，力700至950。(：之溫度範圍内進行燃燒歷時數秒 鐘至數十分鐘。可相繼或同時燃燒前及後電極。 隨後’如圖1 (F)所示，在燃燒過程期間，來自膏之炫融 紹冷解珍’幻遺後在冷卻期間摻雜自石夕基質㈣晶成長之 矽形成含有尚濃度鋁摻雜劑之p+層4〇。該層通常稱為背 面電場(BSF)層’且有助&改良太陽電池之能量轉換效 率。 藉由自乾燥狀態60燃燒為鋁後電極61來轉化鋁膏。當形 成粒子時’先前技術之後側鋁膏一般利用來源於霧化過程 之顯著球㈣粒子’且其中不區別粒子尺寸及外形。後側 銀或銀/鋁膏70同時燃燒，成為銀或銀/鋁後電極”。在燃 燒期間，後側鋁與後側銀或銀/鋁之間的邊界呈現合金狀 態，且亦電連接。鋁電極佔據後電極之大部分面積，其部 分係由於需要形成p +層4〇。因為不可能焊接至鋁電極，所 以在後側部分上（通常為2.6麵寬之^流排）形成銀或銀成 後電極，作為借助於經預焊接之銅帶或其類似物與太陽電 池互連之電極。此外，在燃燒期間，形成前電極之銀膏 5〇〇燒結且滲透穿過氮化矽膜3〇，且藉此可與n型層2〇電接 觸。此類型之過程通常稱為"燃燒穿過圖1(F)之層5〇1中 明顯可見此經燃燒穿過之狀態。 此外’儘管習知太陽電池提供工作設計，但仍需要提供 較高效率之元件。亦需要提供一種在比先前技術更低之溫 度下形成此it件之方法。該方法可允許在較廣之溫度範圍 UI870.doc 1353062 内k Μ為製造者提供増進之靈活性，且 及較薄晶圓源之埶工作^ ^ 了補仂較厚 法。 "、、作。本發明提供此元件及其形成方 此外，正在進行努力 元件之電學效能及盆他相… 而同時維持 組合物，及… 本發明者創造新穎含銘 半導體元件，以及提#優^@ #料電干效能之 ^ + ^ 供優良電學效能之新穎組合物。此 卜，本發明之組合物在本發 少。 I月之某些貫施例中引起彎曲減 【發明内容】 本：明係關於一種用於形成㈣電極之厚膜導體組合 ，二進—步係關於形成該等組合物之方法，及該組合物 在半導體元件中及半導體元件本身之用途。 本發明係關於-種厚膜導體組合物，其包含：⑷含紹粉 末，（b)至少一種玻璃粉組合物；其分散於（⑽機介質 中，其中該玻璃粉組合物在燃燒之後經受再結晶過程，且 釋放玻璃及結晶相，且其中該再結晶過程之該玻璃相包含 具有低於該玻璃粉組合物之原始軟化點之軟化點的玻璃。 本發明進-步係關於一種利用具有p型及η型區域及㈣ 接點之矽基板形成太陽電池之方法，該方法包含絲網印刷 該基板之後侧，絲網印刷如上文詳述之組合物，且在5〇〇_ 990°C之溫度下燃燒經印刷表面。 【實施方式】 本發明之厚膜組合物的主要組份為含紹粉末、玻璃粉及 HJ870.doc 〇 1353062 =太Γ貫施例中，組合物中之玻璃粉為無-玻璃 效且:物:本發明之組合物賦予與先前技術相比更優之電學 :…4組合物亦提供與先前技術系統相比較低之彎 含鋁粉末 金屬粉末為含_末。在—實施财，含紹粉 霧化之紹。可在空氣或惰性氣氛下霧化經霧化之 内二務化紹粉末之平均粒徑分佈在3至5。微米之範圍 内。』粉末之平均粒徑分佈在3至2〇微来之範圍内。 本發明之含鋁粉末可進—步 銀粉末。 4心其他金屬粉末’諸如含 無機黏合劑-玻璃粉 本文以上所述之含銘粉末良好分散於有機媒介中，且另 1:;=Γ無機黏合劑，言之，可用於本發明之 =黏：：為玻璃粉；本發明必須包含至少-種破璃粉組 〃在燃燒之後，該玻璃粉組合物經受再处Β 分離並釋放具有分離相之玻璃料， 2阳或相 斂仆fi夕私k /圾碉科具有低於原始 工後rZ 因此’包含此玻璃粉之厚膜組合物經加 工後仔到較低之f曲特性。玻璃粉組合物之原始軟化點一 般在325。〇至600°c之範圍内。 實施例尹，本發明之玻璃粉為無外破^粉，其 燒之後經受再結晶或相分離並釋放具有分離相之破:.、 »亥玻璃料具有低於原始軟化點之軟化點。可能為 玻璃料之混合物。 A夕種 H1870.doc 1353062 無機黏合劑在結組合物中之功能主要在⑨提供增加效率 之方式，藉由此效率在燃燒過程期間由炫融紹來評估石夕。 除此功能之外，黏合劑提供額外與基板之内聚及黏著特 性。在此情況下，對於具有作為晶圓加工剩餘物之二氧化 石夕層或石夕質玻璃的石夕基板而言’最重要的是需要無機黏合 劑。無機黏合劑影響原裝電池中鋁層的管曲。黏合劑亦可 i曰加鋁於矽中之合金化深度，因此增強或增加共晶成長矽 層中之鋁摻雜劑濃度。 重要的是本發明之玻璃粉的化學性質。基於玻璃粉改良 鋁厚膜膏之電學效能的有效性，而不違背其他考慮因素來 選擇玻璃粉’該等考慮、因素諸如環境法規或公眾需求以排 除潛在私境顧慮之重金屬。 作為無機黏合劑之玻璃粉的含量較為重要，因為其影響 所得電池之電學效能。藉由玻璃或無機物含量確定此含 畺，且其基於總厚膜組合物計介於〇. 〇丨重量。與5重量％之 間，視玻璃粉之化學性質而定，對於電學效能及彎曲而言 之較佳水平在0.01重量❶/〇至2重量❶/〇之範圍内。 此項技術中已知可用於組合物中之玻璃黏合劑。一些實 例包括硼矽酸鹽及鋁矽酸鹽玻璃。實例進一步包括氧化物 之組合，諸如 B2〇3、Si〇2、Al2〇3、Cd0、Ca〇、Ba〇、
ZnO、Si02、Na2〇、Li2〇、抑〇及Zr〇，其可單獨或組合使 用以形成玻璃黏合劑。已知可用於厚膜組合物中之典型金 屬氧化物，且可為（例如）Zn〇、Mg〇、c〇〇、Ni〇、Fe〇、
MnO及其混合物。影響彎曲特性之玻璃黏合劑在組合物中 111870.doc 具有特異性。 圭使用之習知玻填粉為棚石夕酸鹽玻璃料，諸如删石夕酸 j玻璃料、卿酸⑭玻璃料、财㈣麵料、㈣酸領 玻璃料、棚石夕酸妈玻璃料或其他鹼土金屬硼石夕酸睡玻璃 枓°熟知該等玻璃粉之製備，且例如由以下步驟 一 起炫融呈氧化物組份形式之玻璃組份，且將該溶融組合物 傾入水中以形成玻璃料。當然，批量成分可為在玻璃料生 f之普通條件下產生所需氧化物之任何化合物。舉例而 言，可自侧酸獲得氧化爛，可自縫石產生二氧化石夕，可自 碳酸鋇產生氧化鋇等。 玻璃較佳在球磨機中以水或惰性低黏度、低彿點有機液 體研磨以減小玻璃料之粒徑，並獲得A體上均—尺寸之玻 璃料。其隨後在水巾或該有機液體中沉心分離精細物 質，且移除含有該等精細物質之上清流體。亦可使用其他 分類方法。 ~ 藉由習知玻璃生產技術，藉由以所需比率混合所需組份 且加熱混合物以形成熔融物來製備玻璃。如此項技術所熟 知，在峰值溫度下進行加熱且歷時一定時間以使熔融物變 為70全液體且均勻。所需玻璃轉移溫度在325°C至600°C之 範圍内。 杈佳為至少85%無機黏合劑粒子為0.1 -1 Ο μηι。此原因在 於具有大表面積之較小粒子傾向於吸附有機物質，且因此 阻止清潔分解。另一方面，較大尺寸之粒子傾向於具有較 差的燒結特徵。無機黏合劑與總膏含量之重量比較佳在 I11870.doc 1353062 Ο.1至-2.0之範圍内，且更佳在0.2至1.25之範圍内。 有機介質 一般藉由機械混合將無機組份與有機介質混合以形成稱 為”膏”之黏性組合物’其具有合適之稍度及流變性以供印 刷。多種惰性黏性物質可用作有機介質。有機介質必須為 其中無機組份可以足夠之穩定程度分散的有機介質。介質 之流變學特性必須在於其賦予該組合物良好之塗覆特性， 包括.固體之穩定分散、適當之黏度及觸變性以供絲網印 刷、基板及膏固體之適當可濕性、良好的乾燥速率及良好 的燃燒特性。用於本發明之厚膜組合物中之有機媒劑較佳 為=水惰性液體。可使用任何可含有或可不含有增稍劑、 I、疋劑及/或其他普通添加劑之各種有機媒劑。有機介質 -般為聚合物於溶劑中之溶液。此外，少量諸如界面活性 $之添加射為有機介質之—部分。為達成此目的，最經 :使用之聚合物為乙基纖維素。亦可使用之聚合物之其他 實=包括乙基輕乙基纖維素、木松香、乙基纖維素與盼系 ，脂，混合物'低碳醇之聚甲基丙烯酸酯及乙二醇單乙酸 …單丁基ϋ。發現在厚膜組合物中最廣泛使用之溶劑為 醋酵及結類’諸如α部結品醇或其與其他溶劑之混合 ::其他溶劑諸如煤油、鄰苯二甲酸二丁醋、丁基卡必 :丁基卡必醇乙酸_二醇及高滞，點醇及醇醋。此 。用於在塗覆於基板上之後促進快速硬化之揮發性液體 二 於嫖劑中。5亥等及其他溶劑之各種組合經調配以獲 得所需之黏度及揮發性要求。 ni870.doc
-13- ·- S 1353062 百機介質中所存在之窀 重量w本發明=物之0重量。如】 物之介質調節為預定;::::合物可經含有有機聚合 J，，.乐網印刷之黏度。 厚膜組合物中之有機介質與分 取決於塗覆膏之方法及所用有 ：：，二比率 ,, 、 q揭為之種類，且其可鑤 化：散液通常含有4"5重量%之無機組份及 之有機介質(媒劑)以獲得良好濕濁。 。
在申凊專利範圍内，當認為在280<5(:與90代之間提供放 熱化學反應之聚合物或有機物質或無機物質對於經摻雜石夕 系統之半導體特性而言非毒物時’發現該等物質對於系統 之總體效能有益。 ’' · ，發明之導電膏—般藉由粉末混合來便利製造，亦可使 用等同於傳統㈣法、輥壓法或其他混合技術之分散技 術。本發明之導電膏較佳藉由絲網印刷而塗佈於太陽電池 背面之所需部分上；在以此方法塗佈中，較佳具有規定範 圍内之黏度。可使用其他塗覆方法，諸如聚矽氧墊印刷。 當使用布絡克菲爾德（Brookfield)HBT黏度計及#14軸藉由 效用杯在10 rpm之軸速及25。〇下量測時，本發明之導電膏 的黏度較佳為20-200 PaS。 在稱為共燃燒之製程中，銀/鋁或銀膜可與本發明之鋁 膏同時共燃燒。接著，參照圖（圖2)，解釋其中使用本發明 之導電膏（鋁導電膏）製備太陽電池之實例。 首先，製備Si基板102。在Si基板之光接收側面（表面） 上，P-n接點通常靠近表面，安裝電極（例如，主要由Ag組 111870.doc -14- 1353062 成之電極）Η)·2(Α))。在基板之背面上，塗佈Ag^g/Ai 導電膏（儘管在其用於太陽電池時不特別限制，例如pv2〇2 或PV502或PV58wPV581(可賭自£^ p〇nt心心则阳 及C〇nipany))以形成匯流排或接頭片以可與其他電池組以 平行電學組態互連。在基板之背面上，使用可使得與上文 提及之導電Ag或Ag/A1膏等少許重疊之模式，藉由絲網印 刷來塗佈本發明之用作太陽電池後面（或p型接觸件）電極之 新穎鋁膏106’隨後乾燥（圖2(B)卜在靜態乾燥器中，各種 膏之乾燥溫度較佳為15(TC或更低歷時2〇分鐘或7分鐘，在 溫度高於200t之帶式乾燥器中歷時3分鐘（DEK乾燥器i2〇9 型設置：燈設置9及速度3)。鋁膏亦較佳具有厚度為15_6〇 μπι之乾燥膜，且本發明之銀/鋁導電膏之厚度較佳為丨^^^ μη。鋁膏與銀/鋁導電膏之重疊部分亦較佳為約〇 5_2 5 mm ° 接著，例如在70(M〇〇(TC之溫度下燃燒所獲基板歷時約 3秒鐘-15分鐘，以獲得所需之太陽電池（圖2(D))。自本發 明之組合物形成電極，其中該組合物已經燃燒以移除有機 介質且燒結玻璃粉。 如圖2(D)所示，使用本發明之導電膏所獲得之太陽電池 具有位於基板（例如，Si基板）1〇2之光接收面（表面）上之電 極1 04主要由A丨組成之AI電極11 〇，及位於後面上之主要 由A g及A1組成之銀/紹電極11 2。 將藉由給出實施實例來進一步詳細討論本發明。然而， 本發明之範疇並不以任何方式受該等實施實例之限制。 111870.doc 實例 本文所引用之實例係基於在具有氮化石夕抗反射塗層之晶 圓上燃燒該等實例膏，且為具有前紙型接觸厚膜銀膏之 習知電池設計。根據電學特性且另外根據燃燒後電池之彎 曲來界定膏之效能(界定為室溫下經燃燒電池之偏轉，及 在晶圓中心穿越至抵達平面電池之距離）。 (1)具有玻璃粉之鋁膏 本文描述鋁粉與玻璃粉之混合物。相對於鋁粉含量及粒 徑之相對玻璃含量影響較薄電池之電學特性及彎曲程度。 在此貫例中，吾人引用四（4)種玻璃組合物，其中三種 為硼矽酸鉛組合物，而一種為不含鉛之玻璃。該等系統之 區別在於A及B為可軟化及凍結之玻璃系統’ c及d軟化， 但在冷卻期間内可結晶，玻璃C將保持液體直至溫度低於 350C時。玻璃A代表先前技術之玻璃組合物。玻璃b、c 及D代表新賴厚膜組合物中所包含之玻璃。 表1所引用之玻璃組合物 氧化物之重量％ A B C D Si〇2 5.40 6.00 3.50 32.72 Al2〇3 4.10 PbO 78.10 80.50 42.40 Zr02 2.90 B2O3 12.40 12.00 3.60 2.90 ZnO 1.50 2.91 111870.doc •16-
MgO 1.17 Ti〇2 5.23 Na20 3.10 Li2〇 0.87 Bi203 50.50 48.20 a 9.2 10.5 18.6 12.9 膨脹測定軟化點(°c) 400 365 404 460 a=膨脹溫度係數(ppm/K) 以與製造銘膏之技術相同之方式將該等玻璃混合於來自 Silbedine (UK)Ltd之含有鋁粉的產物[2〇261中。基於鋁粉 之74重量。/。計’以重量計加入之玻璃料a、b、C及D在 0.25%與2.5%之間變化，且隨後在27〇微米厚之晶圓上印刷 為125 mm1之多晶矽，其經預加工至當下一步驟為印刷及 燃燒時。藉由在Centrotherm 4區域熔爐中燃燒而將晶圓轉 化為電池，其區域溫度界定為區域l=45〇〇c、區域 111870.doc 1 = 520°C、區域3 = 575°C且最終區域設置為925。(：或950。(：， 其帶速為2500 mm/min。進行電學效能及彎曲量測，表2及 表3展示效率之量測，且表4及表5展示填充因子（FF)，且 表6展示彎曲。 由Young等人（PVSEC大會New Orleans)所報導之著作鹿 注思到’當存在電學效能嚴重降低之一點時，若重量低於 此值，則在電學效能與重量沉積（或厚度）之間存在關係， 因此在以大於此所謂飽和值之厚度印刷膏時，在表7中報 1353062 導該層之厚度。
表2 925°C之峰值溫度下的效率（％) N型導體有機物％ A1% 玻璃料％ A B C D PV147 26.0 74 0 13.09 13.09 13.09 13.09 PV147 25.7 74 0.3 12.97 12.94 13.26 13.40 PV147 25.5 74 0.5 13.31 13.44 13.50 13.22 PV147 25.0 74 1 13.14 13.27 13.28 13.10 PV147 24.5 74 1.5 13.35 13.18 13.21 13.45 PV147 23.5 74 2.5 13.01 13.46 13.11 12.37
表3 950°C之峰值溫度下的效率（％) N型導體有機物％ A1·% 玻璃料％ A B C D PV147 26.0 74 0 12.88 12.88 12.88 12.88 PV147 25.7 74 0.3 13.25 12.85 12.87 13.28 PV147 25.5 74 0.5 13.29 13.10 13.22 13.13 PV147 25.0 74 1 13.30 13.10 13.35 13.40 PV147 24.5 74 1.5 13.33 13.25 13.19 13.22 PV147 23.5 74 2.5 12.80 13.08 13.04 13.07 表4 925°C之峰值溫度下的填充因子（％) N型導體有機物％ A1% 玻璃料％ A B C D PV147 26 74 0 70.76 70.76 70.76 70.76 PV147 25.7 74 0.3 69.98 71.01 72.38 72.32 PV147 25.5 74 0.5 71.26 71.88 72.23 72.85 PV147 25 74 1 70.95 72.34 72.30 71.68 PV147 24.5 74 1.5 72.43 72.85 71.93 72.35 PV147 23.5 74 2.5 71.16 73.07 72.07 68.29 111870.doc -18- 示心粉中單獨加入玻璃一、C及 燃燒溫二:數學效能。效能為玻璃粉含量、… 产：：雙金屬條模型’預期與基板具有增加差異之膨脹严 方將有的物貝可預期具有較大彎曲，且增加凍結點之物質 亦將有助於姑士 4該1 初質 士 、 。對於向系統中增加加入破螭料 D ’預叶雙金屬條模型之弯曲可變得更大。雙金屬條 差方程式由下式給出： δ = ^ΖΓ7-逆〔^gf-T)(tb + ta)d2 其中δ為偏差（m)、L為頂層厚度（m)、ib為底層厚度（m)、心 為床結溫度（。〇、Γ為量測溫度fC)、％為頂部組份之 TCE(l〇 6 κ·1)、％為底部組份之tce(10_6 K·11)、£a為頂部 組份之彈性模數（Pa)、五6為底部組份之彈性模數（Pa)且d為 較小組份之寬度（m)。 表8具有作為玻璃含量。/。函數之膨脹溫度係數數據 (以ppm/K計）及軟化數據。C(SP)的玻璃A、B、C及 D之270 μηι厚之晶圓的弩曲數據（以微米計） 玻璃料 α SP 0% 0.3% 0.5% 1% 1.5% 2.5% A 9.2 400 655 551 570 772 852 1053 B 10.5 365 655 530 610 818 850 1031 C 18.6 404 655 499 528 637 733 957 D 12.9 460 655 538 556 565 460 388 111870.doc -20- 因此在本文引用之實例中，可見： -符合雙金屬條之預測的增加玻璃料的彎曲程度一般增 加0 _與石夕（2.4 PPm/K)相比，預期具有較高CX之玻璃的彎曲程 度將增加。由於彎曲較小，因此玻璃。及D不遵循雙金 屬模型之預期特性。 -當玻璃之軟化點增加時，彎曲程度減小。由於彎曲小於 較低軟化點系統，因此玻璃〇及D不遵循雙金屬模型之 此預期特性。 -在低於0.5%添加下之彎曲程度可小於完全無玻璃之系 統，且為添加之特性，而非該等實例中所引用之玻璃料 化學性質。 -已知玻璃粉C及D在冷卻期間再結晶（相分離）為由與初始 添加至系統中之系統相比具有較低軟化點或凌結點之相 ° 包圍之玻璃内的結晶沉澱物。圖4表示作為軟化點（t)函 數之彎曲。 如玻璃D所示，本文引用之結晶系統的彎曲程度可獨特 隨著玻璃料含量之增加而降低。在玻璃〇之情形下，大 約如圖5所示之膨脹測定跡線所示，在室溫與^ $〇它之間 α為負。系統促使與習知玻璃料相比較低之彎曲的能力 使得此系統在低於225微米厚度之矽電池中提供極低彎 曲，且因此使得生產者在燃燒後處理期間加以使用，且 由於處理難度而對模塊生產者提供較少之破壞傾向。圖 6表明每一經識別玻璃粉之27〇微米晶圓（125χΐ25 的 1353062 彎曲效能。 太陽電池之製造 儘管本發明在諸如光電二極體及太陽電池之光接收元件 中尤其有效，但其可應用於多種半導體元件中。下文討論 描述如何利用本發明之組合物來形成太陽電池。熟習此項 技術者認識到太陽電池形成之各種實施例均可用於本發 明。 使用所獲得之鋁導電膏，以以下順序形成太陽電池。 (1) 在具有位於前表面之銀電極之Si基板的背面上㈠列 如’ PV147 Ag組合物，可購自E. j du p〇nt仏心则⑽及
Company)印刷並乾燥。典型乾燥厚度在15至25微米之範圍 内。隨後，將Ag或Ag/Al膏（例如，PV202為Ag/Al組合 物’其可購自 Ε· I. du Pont de Nemours及 Company)印刷且 乾燥為5-6 mm寬之匯流排。隨後，將太陽電池之背面電極 的鋁膏（代表本發明之新穎組合物）經絲網印刷為3〇_6〇卩m 厚度之乾燥膜，提供鋁膜與Ag/Al匯流排兩邊緣各丨mm之 重豐’以確保電連續性。在燃燒之前乾燥鋁膏。 (2) 隨後在峰值溫度設置為gw至965t：之熔爐中燃燒經印 刷之BB圓歷時3秒鐘至1 〇分鐘’此取決於炫爐尺寸及溫度 設置。在燃燒之後形成太陽電池。 測試程序-效率 將根據上文所述方法構建之太陽電池置於市售IV測試器 中以供量測效率（IEET Ltd)。IV測試器中之燈以已知強度 模擬陽光’並照射電池之前表面，將印刷於電池前側之匯 111870.doc 22· 1353062 排連接至ιν測試器之多探針，且經由探針將電訊號傳輸 至電腦以供計算效率。 藉由使用標準前側接觸膏PV147 Ag導體製備太陽電池晶 圓（"T 購自 E. I. du Pont de Nemours及 Company)。
將樣品印刷於由PV電池製造商供應之晶圓上，其經加 工至厚膜膏經塗覆且燃燒之時。隨後量測經加工晶圓之電 學效能。結果指示當添加至A1粉時，使用玻璃料A、B、c 及D相對於未燒結系統具有經改良之電學效能。 【圖式簡單說明】 圖UAHF)解釋說明半導體元件之製造的流程圖。 下文解釋圖nA)-(F)中所示之參考數字。 10 P型矽基板 氮化矽膜、氧化鈦臈或氧化矽膜 Ρ +層（背面電場，BSF)
30 40 60 61 70 71 500 501 形成於後側上之鋁膏 鋁後電極（藉由燃燒後側鋁膏而獲得） 形成於後側上之銀/鋁膏 銀/鋁後電極（藉由燃燒後側銀/鋁膏而獲得） 形成於前側上之銀膏 銀前電極（藉由燃燒前側銀膏而形成） 圖2⑷-(F)解釋使用本發明之導電膏製造太陽電池 造方法。下文解釋圖2中所示之參考數字。 10 矽基板 111870.doc
•23- i. S 1353062 60 第一電極之膏組合物 61 第一電極 70 第二電極之導電膏 71 第二電極 500 光接收表面側電極 圖3詳述作為a(ppm/K)之函數的彎曲。 圖4詳述作為軟化點之函數的彎曲。 圖5展示對於玻璃D之膨脹特徵的膨脹測定評估。
圖6詳述作為270微米晶圓内之玻璃粉百分比之函數的彎 曲。 【主要元件符號說明】 10 p型矽基板/矽基質 20 η型擴散層 30 氮化矽膜、氧化鈦膜或氧化矽膜 40 ρ +層（背面電場，BSF) 60 後側鋁膏
61 銘後電極 70 後側銀或銀/鋁膏 71 銀或銀/鋁後電極 500 前電極之銀膏 501 銀前電極 111870.doc -24-

Claims (1)

1353062
第095120144號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(98年12月） 十、申請專利範圍： 1. 一種厚膜導體組合物，其包含： (a) 含鋁粉末， (b) 至少一種玻璃粉組合物，其分散於 (c) 有機介質中， 其中該玻璃粉組合物在燃燒後經受再結晶過程，且釋 放玻璃相及結晶相， 其中該再結晶過程之該玻璃相包含具有低於該玻璃粉 組合物之原始軟化點之軟化點的玻螭， 其中該原始軟化點係在3251至600。(：之範圍内， 其中以總厚膜組合物計，該總玻璃粉含量係在〇 〇 1重 量0/〇至5重量。/。之範圍内， 其中該玻璃粉組合物係無鉛玻璃粉組合物，及 其中該組合物進一步包含在2〇。(：至2〇〇它之溫度範圍 内展示負膨脹溫度係數之玻璃粉組合物。
3.如咕求項丨之厚膜導體組合物，其中該有機介質包含聚 合黏合劑及揮發性有機溶劑。 4.如請求項丨之厚膜導體組合物，其中在燃燒之後，該 合物提供介於280。(：與90(rC2間之放熱化學反應。
111870-981218.doc 1353062 一種利用具有P型及η型區域及p-n接點之矽基板形成太陽 電池之方法，其包含絲網印刷該基板之後側，絲網印刷 如請求項1之組合物，及在500至99〇t之溫度下燃燒該 經印刷之表面。 7. -種電極，其係、利用如請求们之厚膜導體組合物。 8· 一種太陽電池’其包含如請求項1之厚膜導體組合物 111870-981218.doc
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