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TWI390005B - 無溶劑導電膠組成物及使用該組成物之太陽能電池元件 - Google Patents

無溶劑導電膠組成物及使用該組成物之太陽能電池元件 Download PDF

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TWI390005B
TWI390005B TW097151892A TW97151892A TWI390005B TW I390005 B TWI390005 B TW I390005B TW 097151892 A TW097151892 A TW 097151892A TW 97151892 A TW97151892 A TW 97151892A TW I390005 B TWI390005 B TW I390005B
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acrylate
conductive paste
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conductive
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TW201024391A (en
Inventor
Tsai Fa Hsu
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Eternal Chemical Co Ltd
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Description

無溶劑導電膠組成物及使用該組成物之太陽能電池元件
本發明係關於導電膠組成物及使用該組成物之太陽能電池元件，尤指在矽晶太陽能電池元件之矽半導體基材上形成電極或導線所用之導電膠組成物，及以及利用該導電膠組成物製造的太陽能電池元件。
由於能源短缺、溫室效應等環保問題日益嚴重，目前各國已積極研發各種可能替代能源，尤其以太陽能發電最受各界重視。圖1即太陽能電池元件之剖面構造示意圖，其係於p型矽半導體基材1上先行將表面製作成金字塔型的粗化表面以減少光線反射(為簡化圖式，圖1未顯示粗化表面)，再將磷或類似物質以熱擴散方式於p型矽半導體基材1之受光面側形成反向導電性類型之n型雜質層2，並形成p－n介面(junction)。隨後再於n型雜質層2上形成抗反射層3與電極4。可藉由電漿化學氣相沉積等方法於n型雜質層2上形成一氮化矽(silicon nitride)膜作為抗反射層3，再於抗反射層3上以網印方式塗佈含有銀粉末之銀導電膠隨後進行烘烤乾燥及燒結之程序形成正面電極4。在燒結過程中，用以形成正面電極4之導電膠可燒結並滲透至n型雜質層2上。p型矽半導體基材1之背面側則使用含有鋁粉末之鋁導電膠以印刷方式形成鋁背面電極層5，隨後進行乾燥烘烤之程序，再於高溫下進行燒成。燒成過程中，鋁原子擴散至p型矽半導體基材1中，於鋁背面電極層5與p型矽半 導體基材1之間形成呈合金狀態之Al－Si合金層6及含有高濃度之鋁摻雜劑之p＋ 層7。p＋ 層7通常稱為後表面場(Back Surface Field；BSF)層，其可防止電子電洞再結合，有助於提升太陽能電池之能量轉換效率。此外，為了能將多個太陽能電池相互串連形成模組，因此可藉由網印方式於鋁背面電極層5上印刷一種銀鋁導電膠，經燒結後形成導線8。
背面電極之形成，可為先行印刷銀鋁導電膠且使其乾燥，再印刷鋁導電膠使其乾燥，再對兩種導電膠進行烘烤；亦可為先行印刷鋁導電膠且使其乾燥，再印刷銀鋁導電膠，再對兩種導電膠進行乾燥烘烤。
上述製程中所需的導電膠(銀膠、鋁膠、銀鋁膠)一般係含有銀粉末或鋁粉末等導電物質、玻璃粉、有機媒劑及其他添加劑，其中有機媒劑係包含接合劑及溶劑。有機媒劑之作用係在於使導電膠具有良好之相容性及流變性質，例如使導電膠具有適當黏度、良好的沾濕性及燒成性質及使導電膠中之粉末呈穩定之分散狀態。技藝中常用之接合劑係聚甲基丙烯酸酯、乙基纖維素或醇酸樹脂等等。技藝中常用之溶劑係以二醇醚類為主之有機溶劑如乙二醇單丁基醚單乙酸酯、二乙二醇單丁基醚或萜烯類(如α－萜品醇)等。技藝中所使用之有機媒劑係利用溶劑調整黏度以利於塗佈操作性。然而，由於印刷後之乾燥過程會使溶劑大量揮發，將對環境造成污染，不符環保觀念；且乾燥過程所需時間較長，成為產能提升的瓶頸之一。
太陽能電池最重要的特性為將太陽光轉變成電流，因此其光電轉換效率(efficiency)非常重要。導電膠中以正面電極之銀膠對效率影響最大，目前所知提升光電轉換效率之方法包含調整銀膠中之玻璃粉或銀粉之組成、及改變粉體粒徑等，如US 4,235,644、US 4,342,795、US 5,661,041、US 7,176,152等專利所述。印刷導線或電極之寬度及厚度、佈線密度及形狀亦會影響光電轉換效率，其與所選用之導電膠有關。導電膠會影響線路寬度及厚度，繼而影響矽晶圓之受光面積及串聯阻抗，若能使受光面積增加及串聯阻抗下降，則可提升光電轉換效率。然而，如上所述，目前所知之導電膠係含有溶劑之溶劑型配方，在受光面上製作銀電極時因晶圓表面有粗化關係，印刷時銀導電膠會因溶劑與粗化表面間的毛細現象而有暈開情形，且膠液因重力而流動或在烘烤時溶劑揮發時都會造成線路寬度增加、厚度減少，同時使遮光面積增加及串聯阻抗增加，因此降低光電轉換效率。
有鑑於此，本發明主要目的為提供一種無溶劑且塗佈性質良好之導電膠組成物。
為達上揭及其他目的，本發明乃提供一種無溶劑之導電膠組成物，其包含：(a)黏合劑；(b)起始劑；(c)玻璃粉；及(d)導電粉。
本發明亦提供一種太陽能電池，其包含由本發明之導電膠組成物所形成之電極或導線。
本發明導電膠組成物所使用之黏合劑(binder)，較佳係丙烯酸酯類樹脂、環氧樹脂或其混合物，更佳為丙烯酸酯類樹脂(acrylate resins)。
本發明所使用之丙烯酸酯類樹脂係包含：(i)單體(monomer)；及(ii)丙烯酸酯類寡聚物(oligmer)。
本發明所使用之丙烯酸酯類樹脂黏合劑無須搭配溶劑使用，藉由使用分子量較低之單體以調整導電膠組成物至適當黏度和觸變指數(thixotropic index)，其中黏度較佳介於30000~60000 cps，觸變指數較佳介於3.5~5.5。當單體之用量以黏合劑總重量計為20－70%，較佳為30－65%時，導電膠組成物較容易塗佈。本發明之導電膠組成物不含溶劑，故不會因溶劑揮發而造成塗佈後線形(pattern)改變，有助於細線化及高深寬比(high aspect ratio)的設計，可有效增加太陽能電池元件的光電轉換效率。
適用於本發明之單體係具有小於1000之分子量，較佳具有介於180~700間之分子量。適用於本發明之單體包含丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體或其混合物，較佳為丙烯酸酯類單體，例如但不限於：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、2－苯氧基乙基丙烯酸酯(2－phenoxy ethyl acrylate)、乙氧化2－苯氧基乙基丙烯酸酯(ethoxylated 2－phenoxy ethyl acrylate)、2－(2－乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(2－(2－ethoxyethoxy)ethyl acrylate)、環三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯 酸酯(cyclic trimethylolpropane formal acrylate)、β－羧乙基丙烯酸酯(β－carboxyethyl acrylate)、月桂酸(甲基)丙烯酸酯(lauryl(meth)acrylate)、異辛基丙烯酸酯(isooctyl acrylate)、硬脂酸(甲基)丙烯酸酯(stearyl(meth)acrylate)、異癸基丙烯酸酯(isodecyl acrylate)、異冰片基(甲基)丙烯酸酯(isoborny(meth)acrylate)、芐基丙烯酸酯(benzyl acrylate)、3－羥－2,2－二甲基丙酸3－羥－2,2－二甲基丙酯二丙烯酸酯(hydroxypivalyl hydroxypivalate diacrylate)、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯(polyethylene glycol(200)diacrylate)、乙氧化1,6－己二醇二丙烯酸酯(ethoxylated 1,6－hexanediol diacrylate)、二丙二醇二丙烯酸酯(dipropylene glycol diacrylate)、乙氧化二丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated dipropylene glycol diacrylate)、新戊二醇二丙烯酸酯(neopentyl glycol diacrylate)、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯(propoxylated neopentyl glycol diacrylate)、乙氧化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯(ethoxylated bisphenol－A di(meth)acrylate)、2－甲基－1,3－丙二醇二丙烯酸酯(2－methyl－1,3－propanediol diacrylate)、乙氧化－2－甲基－1,3－丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated 2－methyl－1,3－propanediol diacrylate)、2－丁基－2－乙基－1,3－丙二醇二丙烯酸酯(2－butyl－2－ethyl－1,3－propanediol diacrylate)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(diethylene glycol dimethacrylate)、2－羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(2－hydroxyethyl metharcrylate phosphate)、三(2－羥乙基)異氰脲酸三丙烯酸酯(tris(2－hydroxy ethyl)isocyanurate triacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ethoxylated trimethylolpropane triacrylate)、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(propoxylated trimethylolpropane triacrylate)、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate)、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate)、雙－三羥甲基丙烷四丙烯酸酯(ditrimethylolpropane tetraacrylate)、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(propoxylated pentaerythritol tetraacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate)、二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)、丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl acrylate,HEA)、甲基丙烯酸－2－羥基乙酯(2－hydroxyethyl methacrylate,HEMA)、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(tripropylene glycol di(meth)acrylate)、1,4－丁二醇二(甲基)丙烯酸酯(1,4－butanediol di(meth)acrylate)、1,6－己二醇二(甲基)丙烯酸酯(1,6－hexanediol di(meth)acrylate)、烯丙基化二(甲基)丙烯酸環己酯(allylated cyclohexyl di(meth)acrylate)、二(甲基)丙烯酸異氰脲酸酯(isocyanurate di(meth)acrylate)、乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(ethoxylated trimethylol propane tri(meth)acrylate)、丙氧基化甘油三 (甲基)丙烯酸酯(propoxylated glycerol tri(meth)acrylate)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(triethylene glycol dimethacrylate)、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(trimethylol propane tri(meth)acrylate)、三(丙烯醯氧乙基)異氰脲酸酯(tris(acryloxyethyl)isocyanurate)或彼等之混合物。較佳為2－苯氧基乙基丙烯酸酯、2－(2－乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、環三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、2－羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、硬脂酸丙烯酸酯、1,4－丁二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯或彼等之混合物。市售丙烯酸酯類單體之實例包含：由Eternal公司生產，商品名為EM2108、EM210、EM211、EM212、EM224、EM231、EM265、EM320、EM328、EM39者。
本發明黏合劑中之丙烯酸酯類寡聚物可作為交聯劑(Crosslinking agent)，在聚合時增加分子與分子間之交聯度，使導電膠組成物易於固化。適用於本發明之丙烯酸酯類寡聚物可具有一或多個官能基，較佳係為具多官能基者，其分子量約介於1000至100,000間，較佳係具有介於5000至100,000間之分子量。上述丙烯酸酯類寡聚物之種類例如但不限於：聚胺基甲酸酯丙烯酸酯，如脂肪族聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(aliphatic urethane acrylate)、脂肪族聚胺基甲酸酯二丙烯酸酯(aliphatic urethane diacrylate)、脂肪族聚胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aliphatic urethane hexaacrylate)、芳香族聚胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aromatic urethane hexaacrylate)；聚環氧丙烯酸酯，如聚雙酚A環氧二丙烯酸酯(bisphenol－A epoxy diacrylate)、聚酚醛環氧丙烯酸酯(novolac epoxy acrylate)；聚酯丙烯酸酯，如聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate)；以聚酯多元醇為主之丙烯酸酯(polyester polyol based acrylate)；丙烯酸酯均聚物；或彼等之混合物。可用於本發明之市售丙烯酸酯寡聚物包括：由Sartomer公司生產，商品名為SR454、SR494、SR9020、SR9021或SR9041者；由Eternal公司生產，商品名為6101－100、6148－5、6148－J75、624－100、6184T－85或6161－100者；及由UCB公司生產，商品名為Ebecryl 600、Ebecryl 830、Ebecryl 3605或Ebecryl 6700者等。根據本發明，丙烯酸酯類寡聚物之用量以黏合劑總重量計為20－60%，較佳為25－55%。
為使導電膠組成物在印刷導線時連續性佳且不易產生斷線，或增加固化後導線與基材之物理吸附以避免導線易於剝落，本發明之導電膠組成物可視需要添加高分子量的感壓膠(pressure sensitive adhesive,PSA)，例如丙烯酸酯類聚合物(acrylates polymer)，作為黏合劑組份之一。適用於本發明之丙烯酸酯類聚合物具有大於100,000之分子量且具有感壓特性(pressure sensitive)。上述丙烯酸酯類聚合物之種類例如但不限於：聚胺基甲酸酯丙烯酸酯，如脂肪族聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(aliphatic urethane acrylate)、脂肪族聚胺基甲酸酯二丙烯酸酯(aliphatic urethane diacrylate)、脂肪族聚胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aliphatic urethane hexaacrylate)、芳香族聚胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aromatic urethane hexaacrylate)；聚環氧丙烯酸酯，如聚雙酚A環氧二丙烯酸酯(bisphenol－A epoxy diacrylate)、聚酚醛環氧丙烯酸酯(novolac epoxy acrylate)；聚酯丙烯酸酯，如聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate)、聚酯六丙烯酸酯(polyester hexaacrylate)、脂肪酸改質之六官能基聚酯丙烯酸酯(fatty acid modified hexa－functional polyester acrylate)；以聚酯多元醇為主之丙烯酸酯(polyester polyol based acrylate)；丙烯酸酯均聚物；或彼等之混合物。可用於本發明之市售丙烯酸酯類聚合物包括：由Eternal公司生產，商品名6311－100、6312－100、6311－100E或6323－100者。根據本發明，丙烯酸酯類聚合物(若存在時)之用量以黏合劑總重量計為5－30%，較佳為10－20%。
根據本發明之一較佳態樣，本發明所使用之黏合劑係包含丙烯酸酯類單體及丙烯酸酯類寡聚物及丙烯酸酯類聚合物。上述丙烯酸酯類單體之用量以黏合劑總重量計為20－70%，較佳為30－65%；上述丙烯酸酯類寡聚物之用量以黏合劑總重量計為20－60%，較佳為25－55%；上述丙烯酸酯類聚合物之用量以黏合劑總重量計為5－30%，較佳為10－20%。
本發明導電膠組成物所使用之起始劑並無特殊限制，係經提供熱能或經光照射後會快速產生自由基(free radical)，而透過自由基之傳遞引發聚合反應者，較佳起 始劑的半生期約為1小時(溫度：100℃以上)。起始劑的用量，可視需要依導電組成物所包含之聚合單體/寡聚物之種類及用量進行調整。一般而言，起始劑的用量以導電膠組成物之總重量計，約為0.05重量%至10重量%，較佳為0.1重量%至5重量%。
本發明之起始劑可為熱起始劑或光起始劑。適用於本發明之熱起始劑，其例如但不限於：過氧化苯、過氧化二異丙苯、丁基過氧化氫(如第三丁基過氧化氫)、過氧化氫異丙苯、過氧化第三丁基順丁烯二酸、乙醯過氧化物、月桂醯過氧化物、上述過氧化物中一或多者與胺酸或磺酸之混合物、上述過氧化物中一或多者與含鈷化合物之混合物、偶氮二異丁腈、或彼等之混合物。較佳之熱起始劑為丁基過氧化氫、過氧化第三丁基順丁烯二酸、乙醯過氧化物、月桂醯過氧化物。適用於本發明之光起始劑，其例如但不限於：二苯甲酮(benzophenone)、二苯乙醇酮(benzoin)、2－羥基－2－甲基－1－苯基丙－1－酮(2－hydroxy－2－methyl－1－phenyl－propan－1－one)、2,2－二甲氧基－1,2－二苯基乙－1－酮(2,2－dimethoxy－1,2－diphenylethan－1－one)、1－羥基環己基苯基酮(1－hydroxy cyclohexyl phenyl ketone)、2,4,6－三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物(2,4,6－trimethylbenzoyl diphenyl phosphine oxide)、或彼等之混合物。本發明導電膠組成物較佳係使用光起始劑，其較佳係二苯甲酮或1－羥基環己基苯基酮。
本發明導電膠組成物所使用之玻璃粉可提升於燒結後之 電極/導線與矽晶圓基材之密著性，其可為任何本發明所屬技術領域具有通常知識者所已知者，例如可使用可用於電子材料之導電膠中之任何玻璃粉，較佳為矽酸鉛(PbO－SiO2 )或硼矽酸鉛(PbO－SiO2 －B2 O3 )等含鉛之玻璃粉。此外，亦可使用硼矽酸鋅或其他無鉛玻璃粉等。根據本發明，玻璃粉之粒徑較佳係介於0.5微米至15微米。可用於本發明之市售玻璃粉包括：NEG公司生產，商品名GA－8或GA－9者。
本發明導電膠組成物所使用之導電粉，可為任何本發明所屬技術領域具有通常知識者所已知者，其可為任何適當形式之導電粉，例如導電金屬、導電金屬之合金或彼等之混合物等。上述導電金屬之種類例如但不限於：銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、鈀(Pd)或鉑(Pt)等，較佳為銀或鋁，更佳為銀。可用於本發明之市售銀導電金屬粉包括：Metalor公司的AA－0014、AA－0981或EA－1001；Ferro公司的SF－7或SF－65。本發明之導電膠組成物可視其用途，選擇所需之導電粉，例如可選用銀導電金屬粉以配製成銀導電膠或銀鋁導電膠，或選用鋁導電金屬粉以配製成鋁導電膠。此外，為了使導線或電極中之金屬離子容易滲透進基材內，導電粉可視需要包含微量的導電金屬鹽類。
本發明導電膠組成物亦可視需要包含任何熟悉此項技術者已知之添加劑，其例如但不限於共起始劑(synergist)、增敏劑(sensitizer)、偶合劑、分散劑(dispersing agent)、潤濕劑、增稠劑(thickening agent)、消泡劑或搖變劑等。
根據本發明之一較佳實施態樣，本發明之導電膠組成物包含：以導電膠組成物總重量計，13－20%之黏合劑、73－80%之導電粉及3－5%之玻璃粉重量比，其餘為起始劑與視需要之添加劑成分。
本發明之導電膠組成物可使用任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之方法，應用於一太陽能電池元件中，例如，可經由包含以下步驟之方法於太陽能電池元件中形成電極或導線：(a)將黏合劑、起始劑、玻璃粉和導電粉，及適當之添加劑混合以形成一膠態導電組成物；(b)利用網印機(所用網板約具有180~400網目)，將該膠態導電組成物塗佈於基材(例如單晶矽晶圓)上，膜厚約(10~40微米)然後以印刷製程方式，形成一欲得之線形(pattern)；(c)對該線形照射能量射線或加熱或兩者併用以使其固化。
(d)利用燒結爐，進行燒結(sintering)，以去除黏合劑，並將玻璃粉、導電粉與基材熔結在一起，形成導線或電極。
上述方法中步驟(c)之固化步驟較佳係藉由照射能量射線產生光聚合反應而進行。能量射線係指一定範圍波長之光源，例如紫外光、紅外光、可見光或高能射線(電子束)等，較佳為紫外光。照射強度可為自1至5000毫焦耳/平方公分(mJ/cm2 )，較佳係自1000至2000 mJ/cm2 。
此外，可視需要重複進行步驟(b)至步驟(d)，於基材另一表面形成電極或導線。
本發明之導電膠組成物可應用於任何習知之太陽能電池元件中取代習知之導電膠組成物，作為太陽能電池元件中之電極或導線。本發明之導電膠因不含溶劑，故無溶劑揮發方面之環保問題，且不會有因導線暈開而使遮光面積增加及串聯阻抗增加的情形，有助於細線化及高深寬比的設計，可增加太陽能電池元件的光電轉換效率。此外，本發明之導電膠因不需揮發溶劑且印刷後能快速固化定型，故兼具可提高產能之優點。
下述實施例係以形成正面電極所用之銀導電膠為例，進一步說明本發明之導電膠組成物之特點及及其應用方式，唯非用以限制本發明之範圍。任何熟悉此項技藝之人士可輕易達成之修飾及改變均包括於本案說明書揭示內容及所附申請專利範圍之範圍內。
比較例
表1為一般含溶劑銀導電膠之成分配比。
將乙基纖維素先溶在溶劑(二乙二醇單丁醚及α－萜品醇)中，依序加入分散劑(TEGO公司的Rad2100)及玻璃粉(NEG公司的GA－8)，然後加入銀粉(Metalor公司的AA－0014)，再以低轉速攪拌機進行混合，待混合均勻後以陶瓷三滾輪進行分散製得一銀導電膠。
所得的膠料以Brookfield HB黏度計搭配CP51轉盤，在25℃下以5 rpm轉速測試所製得之銀導電膠之黏度及觸變指數。測得其黏度為30654 cps，觸變指數6.0。
實施例
表2為根據本發明之一無溶劑銀導電膠之成分配比。
黏合劑各成分如下：
單體1：2－苯氧基乙基丙烯酸酯(Eternal公司生產，商品名為EM210者。
單體2：三乙二醇二甲基丙烯酸酯(Eternal公司生產，商品名為EM328者)。
寡聚物：脂肪族聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(Eternal公司生產，商品名為6101－100者)
丙烯酸酯類聚合物：聚酯六丙烯酸酯(Eternal公司生產，商品名為6323－100者)。
依表2所述比例將各成分預先混合製得黏合劑後，加入分散劑(TEGO公司的Rad2100)及光起始劑(Ciba公司生產，商品名IRGACURE 907)，攪拌混合後再加入玻璃粉(NEG公司的GA－8)及銀粉(Metalor公司的AA－0014)，進行分散製得一銀導電膠。在製備過程中唯需在黃光下以免光起始劑受到影響。以Brookfield HB黏度計搭配CP51轉盤，在25℃下以5 rpm轉速測試所製得之銀導電膠之黏度及觸變指數。測得其黏度為54754 cps，觸變指數4.6。
測試方法
準備已作好擴散層級表面粗化的5吋單晶系晶圓，以一般市售的鋁導電膠及銀鋁導電膠印刷於背面，並以紅外線熱風乾燥爐乾燥。將比較例及實施例所製得之兩種導電銀膠分別印刷在兩晶圓正面上，再分別以紅外線乾燥及固化比較例之導電銀膠及以紫外線乾燥機固化實施例導電銀膠，使導線成形，兩種膠材各作3片。上述步驟中，印刷製程所用之網印機之網板為400 mesh，線路開孔為70 μm；紅外線加熱乾燥及固化之溫度範圍在150℃至200℃之間；及紫外線固化所需之能量為1500 mJ/cm2 。
乾燥後的晶圓利用Thermal Process Solution公司所生產的M－225紅外線燒結爐進行燒結製程。燒結過程先昇溫至 所需溫度後維持一段時間，最後再降至室溫，燒結過程中之最高溫度約為750℃且至少於600℃以上歷時約5秒。燒結後經雷射切邊，以顯微或照相方式觀察晶圓切面有無斷線。圖2為具有實施例之導電銀膠所製得導線9(finger)及導線10(busbar)之晶圓的相圖。如圖2所示，導線9具有良好連續，因此可知：本發明之導電膠組成物於印刷或燒結過程中，不會產生斷線問題。以SEM量測由比較例及實施例之導電銀膠所製得之導線之線寬及線高；以WACOM(WXS－220S－L2)光電模擬器在AM1.5G，1000 W/m2 下測試比較例及實施例之晶圓之短路電流(Isc)、短路電流密度(Jsc)、開路電壓(Voc)、填充因子(F.F.)及光電轉換效率(Efficiency)紀錄於表3。
由實施例與比較例相較，本發明之線路之線寬較細、線高較高，從而具有較大之深寬比。再者，本發明之導電膠組成物黏度較高，故從印刷後到曝光前之過程中並不會因 重力關係而產生明顯垂流。此外，本發明之導電膠可快速固化，也能維持印刷後的線寬及線高，印刷後以電子顯微鏡觀察其切面，發現本發明之導電膠之線路確實可以達到較小線寬及較高之高度，同時基於改善線寬及線高可以明顯提升填充因子(F.F.)，進而提昇光電轉換效率。
1‧‧‧p型矽半導體基材
2‧‧‧n型雜質層
3‧‧‧抗反射層
4‧‧‧電極
5‧‧‧背面電極層
6‧‧‧合金層
7‧‧‧p＋ 層
8,9,10‧‧‧導線
圖1係太陽能電池元件之剖面構造示意圖。
圖2係具有由本發明實施例之導電銀膠所製得導線之晶圓的相圖。
1‧‧‧p型矽半導體基材
2‧‧‧n型雜質層
3‧‧‧抗反射層
4‧‧‧電極
5‧‧‧背面電極層
6‧‧‧合金層
7‧‧‧p＋ 層
8‧‧‧導線

Claims (15)

  1. 一種無溶劑之導電膠組成物，其包含以導電膠組成物總重量計：13-20%之黏合劑、73-80%之導電粉、3-5%之玻璃粉，及0.05-10%之起始劑；其中該組合物之導電粉係導電金屬、導電金屬之合金或彼等之混合物；且其中該組合物之觸變指數係介於3.5~5.5。
  2. 如請求項1之導電膠組成物，其中該黏合劑包含：(i)包含丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體或其混合物之單體；及(ii)丙烯酸酯類寡聚物。
  3. 如請求項2之導電膠組成物，其中該黏合劑進一步包含(iii)丙烯酸酯類聚合物。
  4. 如請求項2之導電膠組成物，其中該單體之用量以黏合劑總重量計，為20-70%。
  5. 如請求項4之導電膠組成物，其中該單體之用量以黏合劑總重量計，為30-65%。
  6. 如請求項2之導電膠組成物，其中該單體為具有小於1,000之分子量之丙烯酸酯類單體，且係選自由2-苯氧基乙基丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、月桂酸丙烯酸酯、月桂酸甲基丙烯酸酯、硬脂酸丙烯酸酯、異冰片基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯及其混合物所組成之群組。
  7. 如請求項6之導電膠組成物，其中該單體具有介於180- 700間之分子量。
  8. 如請求項2之導電膠組成物，其中該丙烯酸酯類寡聚物具有介於1,000至100,000間之分子量，且係選自由聚胺基甲酸酯丙烯酸酯、聚環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、以聚酯多元醇為主之丙烯酸酯、丙烯酸酯均聚物及其混合物所組成之群組。
  9. 如請求項3之導電膠組成物，其中該丙烯酸酯類聚合物具有大於100,000之分子量且具有感壓特性，且係選自由聚胺基甲酸酯丙烯酸酯、聚環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、以聚酯多元醇為主之丙烯酸酯、丙烯酸酯均聚物及其混合物所組成之群組。
  10. 如請求項1之導電膠組成物，其中該起始劑係熱起始劑或光起始劑。
  11. 如請求項10之導電膠組成物，其中該熱起始劑係選自由過氧化苯、過氧化二異丙苯、丁基過氧化氫、過氧化氫異丙苯、過氧化第三丁基順丁烯二酸，乙醯過氧化物、月桂醯過氧化物、上述過氧化物中一或多者與胺酸或磺酸的混合物、上述過氧化物中一或多者與含鈷化合物的混合物、偶氮二異丁腈、及彼等之混合物所組成之群組。
  12. 如請求項10之導電膠組成物，其中該光起始劑係二苯甲酮、二苯乙醇酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物、及彼等之混合 物所組成之群組。
  13. 如請求項1之導電膠組成物，其中該導電膠組成物進一步包含選自由共起始劑、增敏劑、偶合劑、增稠劑、消泡劑及搖變助劑所組成之群組之添加劑。
  14. 一種太陽能電池元件，其包含電極或導線，其中該電極或導線含有經固化之如請求項1至14中任一項之導電膠組成物。
  15. 一種製備供太陽能電池元件之所使用之電極或導線之方法，其包含將如請求項1至13中任一項之導電膠組成物以所欲之線形印刷於基材上，並藉由照射能量射線及/或加熱使其固化。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI495118B (zh) * 2010-04-23 2015-08-01 日立化成股份有限公司 形成ｐ型擴散層的組成物、ｐ型擴散層的製造方法及太陽電池元件的製造方法
TW201318185A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 Motech Ind Inc 太陽能電池及其製造方法
WO2013090344A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-20 Ferro Corporation Electrically conductive polymeric compositons, contacts, assemblies, and methods
KR101348732B1 (ko) * 2012-02-03 2014-01-10 애경화학 주식회사 인쇄특성이 우수한 태양전지 전극 페이스트용 아크릴 바인더 및 이를 이용한 태양전지 전극 페이스트
CN102676040A (zh) * 2012-02-28 2012-09-19 常州天合光能有限公司 太阳能组件电路保护剂及应用该保护剂的电池片连接结构
KR101541581B1 (ko) * 2012-06-28 2015-08-03 삼성전기주식회사 인덕터 및 인덕터 제조방법
KR102025529B1 (ko) 2012-10-15 2019-09-27 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 전도성 조성물
JP6301267B2 (ja) * 2012-12-27 2018-03-28 荒川化学工業株式会社 スクリーン印刷用導電性ペースト、並びに配線の製造方法及び電極の製造方法
JP6268759B2 (ja) * 2013-06-11 2018-01-31 日立化成株式会社 太陽電池セル及び太陽電池モジュール
US20160359080A1 (en) 2015-06-07 2016-12-08 Solarcity Corporation System, method and apparatus for chemical vapor deposition
KR101974839B1 (ko) * 2015-12-15 2019-05-03 삼성에스디아이 주식회사 전극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 전극과 태양전지
JP6804255B2 (ja) * 2015-12-15 2020-12-23 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. 電極形成用組成物ならびにこれを用いて製造された電極および太陽電池
US9748434B1 (en) 2016-05-24 2017-08-29 Tesla, Inc. Systems, method and apparatus for curing conductive paste
KR102307810B1 (ko) * 2016-06-27 2021-09-30 가부시끼가이샤 쓰리본드 열경화형 도전성 접착제
US9954136B2 (en) 2016-08-03 2018-04-24 Tesla, Inc. Cassette optimized for an inline annealing system
US10115856B2 (en) 2016-10-31 2018-10-30 Tesla, Inc. System and method for curing conductive paste using induction heating
JP7373208B2 (ja) * 2018-10-29 2023-11-02 ナミックス株式会社 導電性樹脂組成物、導電性接着剤、および半導体装置
CN110190002B (zh) * 2019-07-04 2021-01-12 环维电子(上海)有限公司 一种半导体组件及其制造方法
ES3012257T3 (en) 2019-09-04 2025-04-09 Steuler Korrosionsschutz Holding GmbH Coating composition
CN114014972B (zh) * 2021-11-15 2022-11-08 上海银浆科技有限公司 一种光伏银浆中有机载体用的酮肼交联体系
CN114752012A (zh) * 2022-05-07 2022-07-15 佛山市瑞纳新材科技有限公司 一种用于正极导电银浆的聚丙烯酸酯树脂及其制备方法
CN115678202A (zh) * 2022-12-29 2023-02-03 沈阳远程摩擦密封材料有限公司 一种合成闸瓦及其制备方法
CN119381051A (zh) * 2024-12-31 2025-01-28 浙江摩克激光智能装备有限公司 一种ltcc用快速紫外光固化导电银浆及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4599293A (en) 1981-12-04 1986-07-08 Basf Aktiengesellschaft Toner transfer process for transferring and fixing a toner image by means of film
JPS63265979A (ja) * 1987-04-23 1988-11-02 Toyobo Co Ltd 光硬化型導電性焼成ペ−スト
JPH0715087B2 (ja) 1988-07-21 1995-02-22 リンテック株式会社 粘接着テープおよびその使用方法
US6951666B2 (en) * 2001-10-05 2005-10-04 Cabot Corporation Precursor compositions for the deposition of electrically conductive features
TW548683B (en) 2001-10-23 2003-08-21 Toray Industries Dielectric paste and manufacturing method of plasma display
US6985347B2 (en) * 2002-02-28 2006-01-10 Greatbatch-Sierra, Inc. EMI filter capacitors designed for direct body fluid exposure
KR100472375B1 (ko) * 2002-05-20 2005-02-21 엘지전자 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널의 광중합형 감광성 전극페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극 제조방법
CN100343297C (zh) 2003-03-10 2007-10-17 大日本油墨化学工业株式会社 导电性树脂组合物、其制造方法及燃料电池用隔膜
DE602006020138D1 (de) * 2005-06-29 2011-03-31 Compumedics Ltd Sensoranordnung mit leitfähiger brücke
US20070197362A1 (en) 2006-02-02 2007-08-23 Bridgestone Corporation Conductive elastic roller and image forming apparatus comprising the same
JP2007241158A (ja) * 2006-03-13 2007-09-20 Ricoh Co Ltd 電子写真感光体、その製造方法、それを用いた画像形成方法、画像形成装置及び画像形成装置用プロセスカートリッジ
JP4987858B2 (ja) * 2006-04-26 2012-07-25 太陽ホールディングス株式会社 二層構造のバス電極形成に用いられる光硬化性導電性ペースト、及び光硬化性黒色ペースト並びにプラズマディスプレイパネル
JP2008108724A (ja) * 2006-09-28 2008-05-08 Taiyo Ink Mfg Ltd 感光性導電ペースト及びその焼成物から形成された導電体パターン
US7569160B2 (en) * 2007-04-10 2009-08-04 Henkel Ag & Co. Kgaa Electrically conductive UV-curable ink

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