包含氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的配制品、其制备方法及其用图_2

文档序号:9552752阅读:来源:国知局
同于由环状氢化硅烷形成的低聚物,由非环状氢化硅烷制成的相应低聚物使得基底表面在溶液中良好润湿,可以特别有效地用于制造薄层并产生均匀和光滑的表面。由非环状支化氢化硅烷形成的低聚物表现出更好的结果。
[0017]一种特别优选的氢化硅烷低聚物是可通过包含至少一种具有最多20个硅原子的非环状氢化硅烷的组合物在没有催化剂的情况下在<235°C的温度下的热转化获得的低聚物。在W0 2011/104147 A1中描述了相应的氢化硅烷低聚物及其制备,其关于该化合物及其制备的内容经此引用并入本文。这种低聚物具有比由非环状支化氢化硅烷形成的其它氢化硅烷低聚物更好的性质。
[0018]该氢化硅烷低聚物还可具有除氢和硅以外的其它残基。因此,当该低聚物含有碳时,可能产生用该配制品制成的层的优点。可以通过氢化硅烷与烃的共低聚来制备相应的含碳氢化硅烷低聚物。但是,该氢化硅烷低聚物优选是只含氢和硅的化合物,因此其没有卤素或烧基。
[0019]为了制备掺杂含硅层,此外优选掺杂的氢化硅烷低聚物。该氢化硅烷低聚物优选是硼-或磷-掺杂的且相应的配制品适用于制造P-或η-掺杂的硅层。相应的氢化硅烷低聚物可通过在其制备期间就已添加相应的掺杂剂来制备。或者,也可以借助高能法(例如紫外线照射或热处理)用选自Ρ掺杂剂的物质,优选硼氢化试剂(尤其是B2H6、BH3*THF、BEt3、BMe3) p掺杂已制成的未掺杂氢化硅烷低聚物,或用η掺杂剂(尤其是ΡΗ3、Ρ4) η掺杂它们。
[0020]基于该配制品的总质量计,一种或多种氢化硅烷的比例优选为0.1至99重量%,更优选1至40重量%,非常特别优选1至30重量%。
[0021]基于该配制品的总质量计,一种或多种氢化硅烷低聚物的比例优选为0.1至99重量%,更优选1至60重量%,非常特别优选1至40重量%。
[0022]基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计,为了实现特别好的结果,该配制品中的氢化硅烷低聚物比例优选为40-99.9重量%,更优选60-99重量%,非常特别60-80重量%。该氢化娃烧低聚物的比例还更优选为60-低于70重量%,基于存在的氢化娃烷和氢化硅烷低聚物的总质量计。该氢化硅烷低聚物的比例同样更优选为70-80重量%,基于存在的氢化娃烧和氢化娃烧低聚物的总质量计。
[0023]在60重量%以下,可能产生不均匀的、粗糙的层。此外,相应的配制品可能造成问题,因为其可能太稀并在涂覆过程中展现出润湿问题。尽管通常可以通过改变溶剂比例和溶剂组成消除这一问题,但这是昂贵和不便的。
[0024]在80重量%以上,可能产生不均匀、不完整或结成块的层,且该膜在涂覆工艺中断裂。此外,在该层中形成缺陷(“彗星”)。
[0025]因此,在该配制品中氢化硅烷低聚物的最佳比例是60-80重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计。
[0026]本发明的配制品不需要含有任何溶剂。但是,其优选具有至少一种溶剂。如果其含有溶剂,则基于该配制品的总质量计,其比例优选为0.1至99重量%,更优选25至95重量%,非常特别优选60至95重量%。
[0027]非常特别优选的是基于该配制品的总质量计,具有1-30重量%的氢化硅烷、10-40重量%的氢化硅烷低聚物和50-85重量%的溶剂的配制品,用此可获得最好的结果。
[0028]优选可用的溶剂是选自具有1至12个碳原子的直链、支链或环状的、饱和、不饱和或芳族的烃(任选部分或完全齒化)、醇、醚、羧酸、酯、腈、胺、酰胺、亚砜和水的那些。特别优选的是正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、环己烷、环辛烷、环癸烷、二环戊烷、苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、均三甲苯、二氢化茚、茚、四氢化萘、十氢化萘、二乙醚、二丙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚、四氢呋喃、Ρ-二氧杂环己烷、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氯甲烷和氯仿。
[0029]此外,本发明的配制品除所述至少一种氢化硅烷和所述至少一种氢化硅烷低聚物和一种或多种任选存在的任何溶剂之外还可包含其它物质,尤其是掺杂剂(优选β2η6、BH3*THF、BEt3、BMe3、PH3、P4)、纳米颗粒或用于调节流变性质的添加剂。相应的物质是本领域技术人员已知的。
[0030]本发明还提供一种制造本发明的配制品的方法,其中将通式SinH2n+2的氢化硅烷(其中η = 7-10)与氢化硅烷低聚物和任选的溶剂混合。
[0031]本发明还提供一种制造含硅层的方法,其中将本发明的配制品,尤其是涂料组合物从气相或液相施加到未涂覆或预涂覆的基底上,并热转化和/或借助电磁辐射转化成含娃层。
[0032]许多基底可以用于本发明的方法。优选的是由玻璃、石英玻璃、石墨、金属、硅构成或由存在于耐热载体上的硅、氧化铟锡、Zn0:F、Zn0:Al或Sn02:F的层构成的基底。优选的金属是铝、不锈钢、Cr-钢、钛、铬或钼。此外,在选择合适的转化条件下,也可以使用塑料膜(例如PEEK、PEN、PET或聚酰亚胺)。
[0033]该配制品的施加优选经由选自印刷法(尤其是柔性版/凹版印刷、纳米压印或微米压印、喷墨印刷、胶版印刷、反向胶版印刷、数字胶版印刷和丝网印刷)、喷涂法、气溶胶辅助的化学气相沉积、直接液体注射化学气相沉积、旋涂法、浸涂法的气相或液相涂覆法和选自弯月面涂覆(Meniscus Coating)、狭缝涂覆、狭缝-模头涂覆和幕涂的方法进行。在上文提到的方法中,气溶胶辅助的化学气相沉积和直接液体注射化学气相沉积应包括在气相法中。优选经由液相涂覆法施加。
[0034]在施加该配制品后,优选可经由基底上的液体薄膜的紫外线照射进行预交联,此后仍为液体的薄膜具有交联的前体成分。
[0035]此外,在该配制品的施加和任选的预交联后,经涂覆的基底可优选在转化前干燥,以除去任选存在的溶剂。用于此用途的相应措施和条件是本领域技术人员已知的。为了仅除去挥发性配制品成分,在热干燥的情况中,加热温度应小于200°C。
[0036]本发明的方法中的热转化优选在200-1000 °C,优选250-750 °C,尤其优选300-700°C的温度下进行。热转化时间优选为0.1毫秒至360分钟。该转化时间更优选为
0.1毫秒至10分钟,尤其优选1秒至120秒。
[0037]例如,可以通过使用红外灯、热板、烘箱、闪光灯、具有合适气体组成的等离子体、RTP装置、微波装置或电子束处理(如果需要,在各自的预热或温热状态下)进行相应的快速
[0038]备选或补充地,可以通过用电磁辐射,尤其用紫外线照射实现转化。转化时间可优选为1秒至360分钟。
[0039]此外,在转化过程中或在转化后,可以优选进行含硅层的氢富集。这被称作“氢钝化”,其消除材料中的缺陷并可以例如用反应性氢通过热丝法、用含氢等离子体(远程或直接;在真空中或在大气压下)或借助在供氢下的电晕处理或电子束处理进行。此外,也可以在富氢气氛中进行已提到的干燥和/或转化步骤,以使该材料从一开始就富氢。
[0040]为了制造含氧化硅的层,也可以在氧化条件下进行施加、预交联、干燥和/或转化。怎样能建立氧化条件是本领域技术人员已知的。
[0041]为了制造完全或部分结晶的含硅层,可以在转化后通过引入热能、电磁辐射和/或粒子轰击使该层结晶。用于此用途的方法是本领域技术人员已知的。
[0042]所述用于制造含硅层的方法也可以基于基底同时进行或按时间顺序依次进行多次(同时或相继沉积,在这种情况下所得薄膜部分或完全叠置)。这种制造多层系统的方法优选适用于制造例如太阳能电池所必需的由本征(即未掺杂)的层和掺杂层构成的系统。在基底上施加薄本征(即未掺杂)含硅层,然后施加与基底相反的掺杂层时,该方法特别优选适用于制造用于最佳钝化或避免与基底的界面处的缺陷的多层系统。在这种情况中,因此首先在掺杂基底上施加基本无掺杂剂的配制品,然后在其上施加具有与基底相反的掺杂剂的配制品。此外,该基底可以在两面都被涂覆。
[0043]可根据本发明制造的氢化硅烷配制品适合多种用途。它们特别适用于-独自或与其它配制品一起-制造电子或光电部件层。本发明因此还提供本发明的氢化硅烷配制品用于制造光电或电子部件层的用途。本发明还提供本发明的氢化硅烷配制品用于制造电子和光电部件的用途。可通过本发明的方法获得的氢化硅烷配制品优选适用于制造光电或电子部件中的电荷传输部件。可通过本发明的方法获得的氢化硅烷配制品此外适用于制造含娃层。
[0044]本发明的配制品和本发明的方法特别适用于制造下列层或部件:
-异质发射(Heteroemitter)太阳能电池
-HIT (具有固有薄层的异质结)太阳能电池 -选择性发射极太阳能电池 -背接触太阳能电
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