括如下材料的层：比如铜铟/镓二硒化物、碲化镉、 硫化镉、铜锌锡硫化物、非晶硅或有机半导体化合物。
[0034] 非金属导电层的示例包括基于或包括有机导电材料如聚苯胺、 PED0T:PSS(聚-3, 4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸）、聚噻吩或聚二乙炔的层；或基于或包 括透明导电材料如氧化铟锡（ΙΤ0)、铝掺杂的氧化锌、氟掺杂的氧化锡、石墨烯或碳纳米管 的层。
[0035] 在一个实施例中，基底为热敏基底。这意指构成基底的材料或所述材料中的一种 或多种为热敏的。为避免疑义，这包括如下情况，其中基底包括前述层中的至少一个，其中 所述层或一个，多个或所有层均为热敏的。
[0036] 本文所用的与"耐热的"相对的术语"热敏的"有关于基底、基底材料（=构成基 底的本体材料或所述本体材料之一）或基底的层和其在暴露于热时的行为。因此，所用"热 敏的"涉及基底、基底材料或基底的层，其不耐受>130°C的高目标峰值温度，或换句话讲在 >130°C的高目标峰值温度下发生不期望的化学和/或物理改变。此类不期望的改变现象 的示例包括降解、分解、化学转化、氧化、相变、熔化、结构改变、变形以及它们的组合。所述 >130°C的目标峰值温度发生在例如常规干燥或焙烧过程中，所述干燥或焙烧过程通常用于 制造由包含常规聚合物树脂粘合剂或玻璃质粘合剂的金属浆料施涂的金属化物。
[0037]因此，本文所用术语"耐热的"涉及基底、基底材料或基底的层，其耐受> 130°C的目 标峰值温度。
[0038] 基底材料的第一组示例包括有机聚合物。有机聚合物可为热敏的。合适的有机聚 合物材料的示例包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯）、PP(聚丙 烯）、PC(聚碳酸酯）和聚酰亚胺。
[0039] 基底材料的第二组示例包括有机聚合物之外的材料，具体地无机非金属材料和金 属。无机非金属材料和金属通常为耐热的。无机非金属材料的示例包括无机半导体材料如 单晶硅、多晶硅、碳化硅；以及无机介电材料，如玻璃、石英、基于氧化锆的材料、氧化铝、氮 化硅和氮化铝。金属的示例包括铝、铜和钢。
[0040] 基底可采用各种形式，所述各种形式的示例包括膜形式、箱形式、片形式、面板形 式和晶片形式。
[0041] 在本发明方法的步骤（2)中，将导电组合物施涂在基底上。在基底具有前述层中 的至少一者的情况下，可将导电组合物施涂在此类层上。导电组合物可被施涂至例如0. 1 至100μL?的干膜厚度。导电组合物的施涂方法可为印刷，例如柔性版印刷、照相凹版印刷、 喷墨印刷、胶版印刷、丝网印刷、喷嘴/挤出印刷、气溶胶喷射印刷，或其可为笔写的。所述 多种施涂方法使得导电组合物能够被施涂成覆盖基底的整个表面或仅一个或多个部分。有 可能例如以某种图案来施涂导电组合物，其中所述图案可包括细小结构比如点或细线，所 述细线具有低至例如10或20μm的干线宽度。
[0042] 在其施涂于基底上之后，导电组合物可在执行步骤（3)之前在额外的工艺步骤中 干燥，或者其可直接（即不刻意拖延且不经历特别设计的干燥步骤）经受光子烧结步骤 (3)。此类额外的干燥步骤将通常意指在50至< 130Γ范围内的低目标峰值温度下的温和 干燥条件。
[0043] 本文所用的术语"目标峰值温度"在所述任选的干燥环境下意指在由本发明的导 电组合物施涂到基底上的导电金属化物的干燥期间所达到的基底峰值温度。
[0044] 所述任选干燥的主要目标是除去溶剂；然而，其还可支持金属化基质的压实。任 选的干燥可在，例如，50至< 130 °C的范围内，或在一个实施例中，在80至< 130 °C的范围 内的目标峰值温度下执行1至60分钟的时间段。技术人员将考虑乙基纤维素树脂和步骤 (1)中提供的基底的热稳定性以及本发明的导电组合物中包含的稀释剂类型来选择目标峰 值温度。
[0045] 任选的干燥可利用例如带式、旋转式或固定式干燥机或烘箱来进行。所述热可通 过对流和/或利用IR(红外）辐射来施加。可通过鼓风来支持所述干燥。
[0046] 另选地，任选的干燥可使用如下方法来进行，所述方法在金属化物中比在作为整 体的基底中引起更高的局部温度，即在此类情况下，基底的目标峰值温度在干燥期间可低 至室温。此类干燥方法的示例包括光子加热（经由吸收高强度的光来加热）、微波加热和感 应加热。
[0047] 在本发明方法的步骤（3)中，使在步骤（2)中施涂并任选在前述额外的干燥步骤 中干燥的导电金属组合物经受光子烧结以形成导电金属化物。
[0048] 光子烧结（其也可被称为光子固化）使用光或更精确的高强度光以提供高温烧 结。所述光具有在例如240至lOOOnm范围内的波长。闪光灯通常用于提供光源并以短时 间的尚功率和范围为几赫兹至几十赫兹的占空比进彳丁操作。每个单独的闪光脉冲可具有在 例如100至2000微秒范围内的持续时间和在例如30至2000焦耳范围内的强度。闪光脉 冲持续时间可以例如5微秒的增量调节。每个单独的闪光脉冲的剂量可在例如4至15焦 耳/cm2的范围内。
[0049] 整个光子烧结步骤（3)是短暂的，并且其仅包括少量闪光脉冲，例如最多5个闪光 脉冲，或在一个实施例中，1或2个闪光脉冲。已经发现，本发明的导电组合物，不同于已知 的现有技术导电组合物，能够使光子烧结步骤（3)在例如< 1秒，例如0. 1至1秒，或在一 个实施例中，<〇. 15秒，例如0. 1至0. 15秒的异常短时间段内执行；即，从第一闪光脉冲开 始并从最后闪光脉冲结束的整个光子烧结步骤（3)可短至例如< 1秒，例如0. 1至1秒，或 在一个实施例中，< 〇. 15秒，例如〇. 1至〇. 15秒。
[0050] 根据本公开所形成的导电膜可用作用于光伏应用的供体基底，并且本身可与受体 基底相连使用。
[0051] 在本发明方法的步骤（3)结束之后获得的金属化基底可表示电子设备，例如印刷 电子设备。然而，也有可能其在制备电子设备的过程中仅形成电子设备的部件或中间体。所 述电子设备的示例包括RFID(射频识别）设备；PV(光伏）或0PV(有机光伏）设备，具体 地太阳能电池；光发射设备，例如显示器、LED(发光二极管）、0LED(有机发光二极管）；智 能包装设备；和触摸屏设备。如果金属化基底仅形成所述部件或中间体，则对其进行进一步 加工。所述进一步加工的一个示例可为封装金属化基底以保护它免受环境影响。所述进一 步加工的另一个示例可为向金属化物提供前述介电或有源层中的一者或多者；其中在有源 层的情况下，在金属化物和有源层之间建立直接或间接的电触点。所述进一步加工的另一 个示例为对金属化物进行电镀或光诱导电镀，所述金属化物随后用作晶种金属化物。
【主权项】
1. 一种导电组合物，所述导电组合物包含： a. 40至90重量％的银粒子，所述银粒子具有在10至450nm范围内的平均粒度并具有 3至1:1的纵横比， b. 2至20重量％的烷基羰基树脂，所述烷基羰基树脂具有4, 000至200, 000的重均摩 尔质量，以及 c. 10至58重量％的稀释剂。2. 根据权利要求1所述的导电组合物，其中所述银粒子为所述组合物的40至90重 量％，并且所述组合物固化成自支撑的柔性膜，所述自支撑的柔性膜具有小于50纳米的Ra 表面粗糙度。3. 根据权利要求2所述的导电组合物，其中所述银粒子具有在15至130nm范围内的平 均粒度，并且所述Ra表面粗糙度小于50纳米。4. 根据权利要求3所述的导电组合物，其中所述烷基羰基树脂为乙基纤维素树脂，其 量为所述导电组合物的2至15重量％。5. 根据权利要求4所述的导电组合物，其中所述乙基纤维素树脂具有4, 000至50, 000 的重均摩尔质量。6. 根据权利要求1所述的导电组合物，其中所述稀释剂为所述导电组合物的10至40 重量％。7. 根据权利要求1所述的导电组合物，其中所述稀释剂选自水、水与一种或多种有机 溶剂的混合物、单一有机溶剂、以及两种或更多种有机溶剂的混合物。8. 根据权利要求4所述的导电组合物，所述组合物基本上由以下组成： a. 40至90重量％的银粒子，所述银粒子具有在10至450nm范围内的平均粒度并具有 3至1:1的纵横比， b. 2至20重量％的乙基纤维素树脂，所述乙基纤维素树脂具有4, 000至200, 000的重 均摩尔质量， c. 10至58重量％的用于所述乙基纤维素树脂的稀释剂，以及 d. 0至2重量％的至少一种添加剂，其中所述重量％的总和为100重量％。9. 一种用于在基底上制备导电金属化物的方法，所述方法包括以下步骤： A. 提供基底， B. 将导电组合物施涂在所述基底上，所述导电组合物包含： a. 40至90重量％的银粒子，所述银粒子具有在10至450nm范围内的平均粒度并具有 3至1:1的纵横比， b. 2至20重量％的烷基羰基树脂，所述烷基羰基树脂具有4, 000至200, 000的重均摩 尔质量，以及 c. 10至58重量％的稀释剂，以及 C. 使所述步骤（B)中施涂的导电组合物经受光子烧结以在所述基底上形成导电金属 化物。10. 根据权利要求10所述的方法，其中所述基底包含一种材料或多于一种的材料。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述基底为热敏基底。12. 根据权利要求10所述的方法，其中通过印刷或笔写来施涂所述导电组合物。13. 根据权利要求10所述的方法，其中在执行步骤（C)之前将施涂的所述导电组合物 干燥。14. 根据权利要求10所述的方法，其中步骤（C)在小于或等于1秒内执行。
【专利摘要】本发明公开了一种导电组合物，在一个实施例中，所述组合物包含40至90重量％的银粒子，所述银粒子具有在10至450nm范围内的平均粒度并具有3至1:1的纵横比；2至20重量％的烷基羰基大分子树脂，所述烷基羰基大分子树脂具有4,000至200,000的重均摩尔质量；和10至58重量％的用于所述树脂的稀释剂。在一个实施例中，所述树脂为乙基纤维素。
【IPC分类】H01L31/0216, C08L1/28, C08K3/08, H05K1/09, H01B1/22, B05D3/06, C09D11/52
【公开号】CN105358261
【申请号】CN201480038053
【发明人】D·慧, G·J·格里菲斯
【申请人】E.I.内穆尔杜邦公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年5月22日
【公告号】EP2999550A1, US20140349025, WO2014190125A1