具有促粘玻璃的导电浆料的制作方法_3

文档序号:9731548阅读:来源:国知局
合 物。优选的聚糖为例如纤维素及其烷基衍生物,优选为甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤 维素、丙基纤维素、羟丙基纤维素、丁基纤维素及其衍生物,以及其中至少两种的混合物。其 它优选的聚合物为纤维素酯树脂,例如乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素及其任何组合。在 聚合物主链外带有官能团的优选聚合物为带有酰胺基团的聚合物、带有酸和/或酯基团的 聚合物(通常称为丙烯酸树脂)或带有上述官能团的组合的聚合物,或其组合。在主链外带 有酰胺的优选聚合物为例如聚乙烯吡咯啶酮(PVP)及其衍生物。在主链外带有酸和/或酯基 团的优选聚合物为例如聚丙烯酸及其衍生物、聚甲基丙烯酸酯(PMA)及其衍生物或聚甲基 丙烯酸甲酯(PMMA)及其衍生物,或其混合物。根据本发明的优选单体粘合剂为基于乙二醇 的单体、萜品醇树脂或松香衍生物,或其混合物。基于乙二醇的优选单体粘合剂为具有醚基 团、酯基团的粘合剂,或具有醚基团和酯基团的粘合剂,优选的醚基团为甲基、乙基、丙基、 丁基、戊基、己基和更高级的烷基醚,优选的酯基团为乙酸酯及其烷基衍生物,优选为乙二 醇单丁基醚单乙酸酯,或其混合物。在本发明的情形中,烷基纤维素,优选乙基纤维素、其衍 生物及其与来自前述粘合剂列表或其它方面的其它粘合剂的混合物是最优选的粘合剂。以 有机载体的总重量为100%计,粘合剂的存在量可介于约0.1与10重量%之间,优选介于约 0.1-8重量%之间,更优选介于约0.5-7重量%之间。
[0043] 根据本发明的优选溶剂是在烧制期间从导电浆料被大量移除的导电浆料成分,优 选地为烧制后的绝对重量相较于烧制前减少至少约80%,优选相较于烧制前减少至少约 95%的那些溶剂。根据本发明的优选溶剂为使得能够形成具有有利粘度、可印刷性、稳定性 和烧结特征的导电浆料的那些溶剂。溶剂是本领域中熟知的。本领域中已知的且被认为适 于本发明的情形中的所有溶剂均可在有机载体中用作溶剂。根据本发明,优选的溶剂为能 够实现如上所述的导电浆料的优选高水平可印刷性的那些溶剂。根据本发明的优选溶剂为 在标准环境温度和压力(SATP) (298 · 15K,25°C,77 T;)、100kPa( 14 · 504psi,0 · 986atm)下以 液体形式存在的那些溶剂,优选地为沸点高于约90°C且熔点高于约_20°C的那些溶剂。根据 本发明的优选溶剂为极性或非极性、质子或非质子、芳族或非芳族的。根据本发明的优选溶 剂为一元醇;二元醇;多元醇;单酯;二酯;聚酯;单醚;二醚;聚醚;包含这些类别的官能团中 的至少一种或多种,任选地包含其它类别的官能团,优选环状基团、芳族基团、不饱和键、一 个或多个〇原子被杂原子置换的醇基团、一个或多个〇原子被杂原子置换的醚基团、一个或 多个〇原子被杂原子置换的酯基团的溶剂;以及上述溶剂中两种或更多种的混合物。在该情 形中,优选的酯为己二酸的二烷基酯,优选的烷基成分为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基 和更高级的烷基或两种不同的此类烷基的组合,优选为己二酸二甲酯,以及两种或更多种 己二酸酯的混合物。在该情形中,优选的醚为二醚,优选为乙二醇的二烷基醚,优选的烷基 成分为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和更高级的烷基或两种不同的此类烷基的组合, 以及两种二醚的混合物。在该情形中,优选的醇为伯醇、仲醇和叔醇,优选为叔醇,萜品醇及 其衍生物是优选的,或为两种或更多种醇的混合物。组合了多于一个不同的官能团的优选 溶剂为2,2,4_三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(通常称为texanol)及其衍生物、2-(2-乙氧 基乙氧基)乙醇(通常称为卡必醇)、其烷基衍生物,优选为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己 基卡必醇,优选为己基卡必醇或丁基卡必醇,及其乙酸酯衍生物,优选为丁基卡必醇乙酸 酯,或上述至少两种的混合物。以有机载体的总重量为100%计,有机溶剂的存在量可介于 约40与90重量%之间,更优选介于约35与85重量%之间。
[0044] 有机载体也可包含表面活性剂和/或添加剂。在本发明的情形中,优选的表面活性 剂是有助于形成具有有利稳定性、可印刷性、粘度和烧结性质的导电浆料的表面活性剂。表 面活性剂为本领域的技术人员熟知的。本领域中已知的且被认为适于本发明的情形中的所 有表面活性剂均可在有机载体中用作表面活性剂。在本发明的情形中,优选的表面活性剂 为基于直链、支链、芳族链、氟化链、硅氧烷链、聚醚链及其组合的表面活性剂。优选的表面 活性剂为单链、双链或多链的。根据本发明的优选表面活性剂可具有非离子、阴离子、阳离 子、两亲或两亲离子性头。优选的表面活性剂为聚合物的和单体的或其混合物。根据本发明 的优选表面活性剂可具有颜料亲和基团,优选为具有颜料亲和基团的羟基官能化羧酸酯 (例如由BYK USA,Inc.制造的DISPERBYK?- L08)、具有颜料亲和基团的丙烯酸酯共聚 物(例如由BYK USA,Inc.制造的DISPERBYK?._116)、具有颜料亲和基团的修饰聚醚(例 如由Evonik Tego Chemie GmbH制造的TEGO?DISPERS 655)、具有高颜料亲和性基团的 其它表面活性剂(例如由Evonik Tego Chemie GmbH制造的TF:GO?DISPERS 662C)。不在 以上列表中的根据本发明的其它优选聚合物为聚环氧乙烷、聚乙二醇及其衍生物,和烷基 羧酸及其衍生物或盐,或其混合物。根据本发明的优选聚乙二醇衍生物为聚(乙二醇)乙酸。 优选的烷基羧酸为具有完全饱和的烷基链的烷基羧酸,和具有单不饱和或多不饱和烷基链 的烷基羧酸,或其混合物。具有饱和烷基链的优选羧酸为烷基链长度在约8至约20个碳原子 范围内的羧酸,优选为C 9H19C00H(癸酸)、CnH23COOH(月桂酸)、C13H 27C00H(肉豆蔻酸)、 C15H31COOH(棕榈酸hCnifeCOOiK硬脂酸),或其盐或混合物。具有不饱和烷基链的优选羧酸 为C 18H34〇2(油酸)和C18H32〇 2(亚油酸)。根据本发明的优选单体表面活性剂为苯并三唑及其 衍生物。以有机载体的总重量为100%计,表面活性剂的存在量可为约0至10重量%,优选为 约0-8重量%,且更优选为约0.01-6重量%。
[0045] 有机载体中的优选添加剂是与上述载体组分不同的且促成导电浆料的有利特性 (诸如有益的粘度和与下层基板的粘附性)的那些添加剂。本领域中已知的且被认为适于本 发明的情形中的添加剂可在有机载体中用作添加剂。根据本发明的优选添加剂为触变剂、 粘度调节剂、稳定剂、无机添加剂、增稠剂、乳化剂、分散剂或pH调节剂。在该情形中,优选的 触变剂为羧酸衍生物,优选为脂肪酸衍生物或其组合。优选的脂肪酸衍生物为C 9H19C00H(癸 酸)、&此3〇)0!1(月桂酸)、C 13H27C00H(肉豆蔻酸)、C15H31COOH(棕榈酸)、&7Η 35Ο)0Η(硬脂酸)、 C18H34〇2(油酸)、C18H32〇 2(亚油酸)或其组合。在该情形中,包含脂肪酸的优选组合为蓖麻油。
[0046] 在一个实施方案中,以浆料的总重量为100%计,有机载体的存在量为约20-60重 量%,更优选为约30-50重量%,且最优选为约40-50重量%。
[0047] 粘合增强剂
[0048] 导电浆料还可以包含粘合增强剂以改善其粘合强度。粘合增强剂可包含至少一种 选自以下的金属:碲(Te)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、锑(Sb)、镁(Mg)、锆(Zr)、银(Ag)、钴(Co)、 镍(Ni)、铈(Ce)和锌(Zn)。根据另一个实施方案,粘合增强剂可包含以下金属氧化物中的至 少一种:二氧化蹄(Te〇2)、氧化镍(NiO)、氧化镁(MgO)、二氧化错(Zr〇2)、氧化妈(W0 3)、氧化 银(AgO)、氧化钴(C〇0)和氧化铈(Ce02)。
[0049] 优选地,粘合增强剂包含碲和/或二氧化碲。粘合增强剂可分散在玻璃料内,或分 散在浆料组合物内,而与玻璃料无关。当粘合增强剂包含二氧化碲时,中值粒度d 5Q优选小于 Ιμηι,优选小于0.6μηι。作为一般性观察结果而不限制本发明的范围,较小的氧化碲粒度有助 于在浆料组合物内的分散且提供更佳的粘合性和电学性质。
[0050] 在一个优选的实施方案中,以浆料的总重量为100%计,浆料包含约0.01-5重 量%、优选约0.05-2.5重量%、更优选约0.05-1重量%的粘合增强剂。
[0051 ] 添加剂
[0052]在本发明的情形中,优选的添加剂是除明确提及的其它成分外还添加到导电浆料 中的成分,其有助于增强导电浆料、由其制成的焊盘或所得太阳能电池的性能。本领域中已 知的且被认为适于本发明的情形中的所有添加剂均可在导电浆料中用作添加剂。除玻璃料 和载体中存在的添加剂外,也可在导电浆料中存在添加剂。根据本发明的优选添加剂为触 变剂、粘度调节剂、乳化剂、稳定剂或pH调节剂、无机添加剂、增稠剂和分散剂或其中至少两 种的组合,而无机添加剂是最优选的。在该情形中,根据本发明的优选的无机添加剂为Mg、 、了6、1、211、]\%、6(1、〇6、2匕11、]\111、311、1?11、(:〇、?6、〇1和0,或其中至少两种的组合,优选为 211、313、111、附^6和1?11,或其中至少两种的组合、其氧化物、在烧制时可产生那些金属氧化 物的化合物、或上述金属中至少两种的混合物、上述氧化物中至少两种的混合物、上述在烧 制时可产生那些金属氧化物的化合物中至少两种的混合物、或上述任何两种或更多种的混 合物。
[0053]根据一个实施方案,除玻璃料、金属颗粒和有机载体外,导电浆料组合物还包含金 属铜、铝、铋、锌、锂和碲或由其形成的氧化物。在一个优选的实施方案中,添加金属化合物, 诸如铝-硅化合物、铝-磷化合物和铜化合物,以改善导电浆料的总体粘合性。以浆料的总重 量为100%计,此类添加剂的存在量为约0.01-1重量%。
[0054] 形成导电浆料组合物
[0055] 为了形成导电浆料组合物,可使用本领域中已知的用于制备浆料组合物的任何方 法将玻璃料材料与金属颗粒和有机载体组合。制备方法并不重要,只要其产生均匀分散的 浆料即可。可混合各组分(诸如用混合器),接着使其通过三辊磨机,例如以制备分散的均匀 浆料。
[0056] 太阳能电池
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