制造电气装置的方法

制造电气装置的方法
【专利摘要】本发明提供了一种制造电气装置的方法，所述方法包括以下步骤：制备基板；将导电浆料施涂到基板上，其中该导电浆料包含(i)包含至少一种导电粉末的无机粉末，(ii)有机聚合物，(iii)溶剂和(iv)选自下列的胶凝剂：聚亚烷基氧基封端的聚酰胺(PAOPA)、酯封端的聚酰胺(ETPA)、聚醚多胺(PEPA)以及它们的混合物；以及加热所施涂的导电浆料以形成电极。
【专利说明】
制造电气装置的方法
技术领域
[0001] 本发明设及电气装置，更具体地，设及制造该电气装置所包含的电极的方法。
【背景技术】
[0002] 电气装置诸如太阳能电池需要具有精细的线电极。
[0003] US2013011959公开了制造太阳能电池电极的方法，该方法包括W下步骤:将导电 浆料施涂到半导体基板上，该导电浆料包含(i)导电粉末，（ii)玻璃料，（iii)用作有机聚合 物的乙基纤维素和（iv)溶剂，该溶剂包含基于其重量计30至85重量百分比（重量％)的1-苯 氧基-2-丙醇；W及赔烧该导电浆料。

【发明内容】

[0004] 本发明的目标是提供一种制造包含精细线电极的电气装置的方法。
[0005] -方面设及制造电气装置的方法，该方法包括W下步骤:制备基板;将导电浆料施 涂到基板上，其中该导电浆料包含（i)包含至少一种导电粉末的无机粉末，（ii)有机聚合 物，（iii)溶剂和(iv)选自下列的胶凝剂:聚亚烷基氧基封端的聚酷胺(PA0PA)、醋封端的聚 酷胺化TPA)、聚酸多胺(PEPA似及它们的混合物；W及加热所施涂的导电浆料W形成电极。
[0006] 另一方面设及一种导电浆料，该导电浆料包含：（i)包含至少一种导电粉末的无机 粉末，（ii)有机聚合物，（iii)溶剂和（iv)选自下列的胶凝剂:聚亚烷基氧基封端的聚酷胺 (PAOPA)、醋封端的聚酷胺化TPA)、聚酸多胺(PEPA似及它们的混合物。
[0007] 另一方面设及一种导电浆料，该导电浆料包含：（i)包含至少一种导电粉末的无机 粉末，（ii)有机聚合物，（iii)溶剂和(iv)具有1000至100000的分子量的胶凝剂。
[000引本发明能够提供一种具有精细线电极的电气装置。
【附图说明】
[0009] 图IA至图IF为阐释太阳能电池电极制造过程的示图。
【具体实施方式】
[0010] (制造电气装置的方法)
[0011] 制造电气装置的方法包括W下步骤:制备基板，将导电浆料施涂到基板上，W及加 热所施涂的导电浆料W形成电极。
[0012] 对电气装置并无限制。在一个实施例中，电气装置可为电路板、Lm)装置、显示面板 或太阳能电池。基板可为玻璃基板，聚合物膜基板或半导体基板。任何能形成精细图案的方 法都能够用于将导电浆料施涂在基板上。
[0013] 在一个实施例中，施涂方法可为丝网印刷、转移印刷、喷嘴喷射。导电浆料是一种 粘性组合物，能够出于固化或硬化该导电浆料而确定加热条件。导电浆料中的有机材料能 够在加热期间固化或蒸发。
[0014] 在另一个实施例中，加热峰值溫度为200至1000°C，在另一个实施例中为220至950 °C。在另一个实施例中，加热峰值溫度为200至400°C，在另一个实施例中为220至350°C。可 根据例如导电浆料固化类型或火类型来选择加热溫度。在另一个实施例中，加热峰值溫度 为500至950°C，在另一个实施例中为600至900°C，在另一个实施例中为700至880°C。
[0015] 下文示出了在太阳能电池作为电气装置的情况下，其制造过程的一个实施例。然 而，本发明不限于W下实施例。该方法可用于制造其他类型的太阳能电池和其他电气装置 诸如印刷电路板、光学装置和显示面板。
[0016] 图IA示出用作半导体基板的P型娃基板10。在一个实施例中，用于太阳能电池的半 导体基板可为单晶娃基板或多晶娃基板。
[0017] 在图IB中，反向导电型的n层20通过憐(P)等的热扩散而形成。通常使用=氯氧憐 (P0C13)作为憐扩散源。在不作任何特定变型的情况下，使n层20形成在娃基板10的整个表 面上。娃圆片包括P型基板10,并且n层20通常具有大约几十欧姆每平方(ohm/n)的薄片电 阻率。
[0018] 可为其他电气装置选择任何类型的基板。在另一个实施例中，基板为陶瓷基板、玻 璃基板、聚合物膜基板或半导体基板。在使用抗蚀剂等保护住n层的一个表面之后，通过蚀 刻将n层20从大部分表面上移除，使得其只保留在一个主表面上，如图IC所示。然后使用溶 剂等将抗蚀剂移除。
[0019] 接着，可在半导体基板的光接收侧上形成纯化层。在一个实施例中，纯化层30形成 于n层20的表面上，如图ID所示。能够通过诸如等离子体化学气相沉积(CVD)的过程形成纯 化层。51扼、1'1〇2、412〇3、510、或11'0可用作纯化层的材料。最常用的是513抓。有时把纯化层称 为抗反射层，特别是当该层在半导体基板的前侧(即光接收侧)上形成时尤其如此。
[0020] 如图IE所示，将前电极的导电浆料50施涂到娃基板上形成的纯化层30上，然后干 燥。在一个实施例中，将导电浆料通过丝网掩模进行丝网印刷来施涂前电极。将侣浆60和银 浆70丝网印刷到基板10的背侧上，并在60至300°C下连续加热W干燥所印刷的浆料。
[0021] 在一个实施例中，导电浆料50在25°C下的粘度为330至550Pa ? S，在另一个实施例 中在25°C下的粘度为350至520Pa ? S，在另一个实施例中在25°C下的粘度为420至500Pa ? S。能够采用带有实用杯的布氏皿T粘度计并使用#14轴来测量导电浆料50的粘度。
[0022] 通过加热所印刷的导电浆料来形成电极。在一个实施例中，在450至1000°C的峰值 溫度范围内，在红外线加热炉中进行加热。运种加热能够称为赔烧。
[0023] 在一个实施例中，从加热炉的入口到出口的总加热时间可为30秒至5分钟。在运种 加热条件下，加热对半导体基板造成的损坏能够更小。在一个实施例中，加热曲线可为在高 于400°C下10至60秒，并且在高于600°C下2至10秒。
[0024] 如图IF所示，在赔烧过程中，侣作为杂质在背侧上从侣浆扩散到娃基板10中，从而 形成包含高浓度侣渗杂剂的P+层40。赔烧将干燥的侣浆60转变为侣背电极61。与此同时，将 背侧银浆70赔烧成银背电极71。在赔烧期间，背侧侣与背侧银之间的边界呈现合金状态，从 而实现电连接。在一个实施例中，侣电极占背电极的大部分区域，部分归因于需要形成P+层 40。同时，由于很难对侣电极进行焊接，因而在一个实施例中使用银浆70在背侧的有限区域 上形成背电极71，作为用于通过铜带或类似物互连太阳能电池的电极。
[0025] 在前侧上，前电极51由导电浆料50制成，在赔烧过程中，导电浆料50能够烧透纯化 层30,从而实现与n型层20的电接触。在一个实施例中，前电极51能够包括至少指状线和汇 流条。在一个实施例中，本发明可用于形成需要为窄宽的指状线。在一个实施例中，电极的 宽度可为10至45曲1，在另一个实施例中可为20至43曲1，在另一个实施例中可为30至41]im。
[0026] 尽管作为实例示出了P基型的太阳能电池，但本发明能够用于n基型的太阳能电 池，或使用导电浆料的任何其他类型的太阳能电池。
[0027] 当电极是热固化型时，将所印刷的导电浆料加热到相对较低的溫度，从而固化成 电极。在一个实施例中，加热溫度可为100至300°C，在另一个实施例中可为120至250°C，在 另一个实施例中可为150至220 °C。在一个实施例中，加热时间可为10至90分钟，在另一个实 施例中可为15至70分钟，并且在另一个实施例中可为20至45分钟。可鉴于加热时间调节加 热溫度，诸如在低溫下长时间加热，W及在高溫下短时间加热。
[002引在一个实施例中，热固化型电极的宽度可为11至47皿，在另一个实施例中可为21 至46曲1，在另一个实施例中可为31至45]im。
[0029] 在一个实施例中，电极的纵横比（高度/宽度)可大于0.25,在另一个实施例中可大 于0.3。
[0030] (导电浆料)
[0031] 下文将详细说明用于形成电极的导电浆料。导电浆料包含（i)包含至少一种导电 粉末的无机粉末，（ii)有机聚合物，（iii)溶剂和（iv)包括聚亚烷基氧基封端的聚酷胺 (PAOPA)的胶凝胶。
[00创 (i)无机粉末
[0033] 无机粉末包含至少一种导电粉末。导电粉末为用于在电极中传输电流的金属粉 O
[0034] 在一个实施例中，导电粉末为在293开尔文下电导率为1 .OOX IO7西口子(S)/m或 更高的金属粉末。运种导电金属可包括例如铁(Fe; 1.00 X 107S/m)、侣(Al; 3.64 X 107S/m)、 儀(Ni;1.45X107s/m)、铜（Cu;5.81X107s/m)、银(Ag;6.17X107s/m)、金(Au;4.17X107s/ m)、钢(Mo;2.10 Xl〇7s/m)、儀(Mg;2.30 Xl〇7s/m)、鹤(W;1.82 Xl〇7s/m)、钻（Co;1.46 X l〇7s/m)和锋(Zn;1.64Xl〇7s/m)。
[0035] 在另一个实施例中，导电粉末可为在293°开尔文下电导率为3.00 X IO7西口子 (S)/m或更高的金属粉末。在运种情况下，导电粉末能够包括一种或多种选自AlXu、Ag和Au 的金属粉末。在另一个实施例中，导电粉末可包括银粉、侣粉、或它们的混合物。在一个实施 例中，导电粉末可包括银粉。利用此类具有高电导率的导电金属粉末能够改善电极的电属 性。
[0036] 在一个实施例中，导电粉末的形状为薄片状或球形。
[0037] 当用作典型的导电浆料时，从技术效果的观点来看，对导电粉末的粒径没有特别 限制。然而，在一个实施例中，导电粉末的粒径可为0.01至lOwn，在另一个实施例中可为0.3 至扣m，在另一个实施例中可为0.8至化m。具有运种粒径的导电粉末能够被烧结。例如，大颗 粒能够比小颗粒烧结得更慢。此外，对于用于将导电浆料施涂到半导体基板上的方法例如 丝网印刷，采用适当的粒径也是必要的。在一个实施例中，可能混合两种或更多种类型的具 有不同直径的导电粉末。
[0038] 粒径（D50)通过采用激光衍射散射法测量粒径分布而获得，并可被定义为D50。 Microtrac型X-IOO是可商购获得的装置的例子。
[0039] 在一个实施例中，导电粉末为普通高纯度(99%)。然而，取决于电极图案的电需 求，也能够使用更低纯度的导电粉末。
[0040] 对导电粉末的含量没有特别限制，然而鉴于导电性，在一个实施例中，导电粉末基 于导电浆料的总重量计为40重量百分比（重量％ )或更多，在另一个实施例中为60重量％或 更多，在另一个实施例中为75重量％或更多。对于最大导电金属含量，根据粉末的分散性， 在另一个实施例中，导电粉末基于导电浆料的总重量计可为95重量％或更少，在另一个实 施例中可为92重量％或更少，在另一个实施例中可为90重量％或更少。
[0041] 无机粉末任选地还包含玻璃料。特别是在通过赔烧导电浆料形成电极时，玻璃料 融化，W促进导电粉末烧结并使电极粘附至基板。
[0042] 在一个实施例中，玻璃料的粒径可为0.1至7皿，在另一个实施例中可为0.3至扣m， 在另一个实施例中可为0.4至3WI1，在另一个实施例中可为0.5至lym。具有运种粒径的玻璃 料能均匀分散在浆料中。通过与上文所描述的导电粉末相同的方式来获得粒径(D50)。
[0043] 在一个实施例中，玻璃料的软化点可为390至600°C，在另一个实施例中为400至 550°C，在另一个实施例中为410至460°C。当软化点处于该范围内时，玻璃料能够适当地烙 化，W得到上文所述的效果。可通过ASTM C338-57纤维伸长法获得玻璃料的软化点。
[0044] 本发明不限制玻璃料的化学组成。适用于电子材料的导电浆料的任何玻璃料是合 格的。例如，能够使用棚娃酸铅玻璃料。从软化点和玻璃融合特性来看，娃酸铅，棚娃酸铅， 铅蹄玻璃可为优异的玻璃料。此外，也能够使用棚娃酸锋或无铅玻璃。
[0045] 在一个实施例中，玻璃料可为饥-B-Si玻璃、Pb-Si-Al玻璃、Pb-Te-B玻璃、Pb-Te-Li玻璃、化-V玻璃、Bi-Si-B玻璃、Bi-Te玻璃或它们的混合物。
[0046] 在一个实施例中，Pb-B-Si玻璃可包含基于Pb-B-Si玻璃的重量计50至70重量％的 Pb0、25至30重量％的51化和5至20重量％的化化。
[0047] 在一个实施例中，Pb-Si-Al玻璃可包含基于饥-Si-Al玻璃的重量计65至90重量％ 的Pb0、9至30重量％的51〇2和0.1至5重量％的412〇3。
[004引在一个实施例中，Pb-Te-Li玻璃可包含基于饥-Te-Li玻璃的重量计25至70重量％ 的Pb0、25至70重量％的了602和0.1至5重量％的^20。
[0049] 在一个实施例中，Pb-V玻璃可包含基于饥-V玻璃的重量计50至80重量％的饥0和 10至45重量％的乂2〇5。
[0化0] 在一个实施例中，Bi-Si-B玻璃可包含基于Bi-Si-B玻璃的重量计50至90重量％的 Bi2化、5至25重量％的51化和0.1至5重量％的82化。
[0化1] 在一个实施例中，Bi-Te玻璃可包含基于Bi-Te玻璃的重量计22至42重量％的812〇3 和50至78重量％的了6〇2。
[0052] 玻璃料的量可基于导电粉末的量来确定。在一个实施例中，导电粉末与玻璃料的 重量比（导电粉末:玻璃料)可为10:1至100:1，在另一个实施例中可为25:1至80:1，在另一 个实施例中可为30:1至68:1，在另一个实施例中可为42:1至53:1。使用此量的玻璃料烧结 导电粉末，电极与基板之间的粘附力可W变得足够。
[0053] 在一个实施例中，玻璃料可为基于导电浆料的总重量计0.5至8重量％，在另一个 实施例中为0.8至6重量％，在另一个实施例中为1.0至3重量％。
[0054]在一个实施例中，无机添加剂包括诸如金属氧化物化合物的无机添加剂。无机添 加剂可为氧化钻化合物、氧化铁化合物、氧化铭化合物、氧化侣化合物、氧化错化合物、氧化 锋化合物、氧化裡化合物、氧化娃化合物、氧化铅化合物或氧化铁化合物。在一个实施例中， 无机添加剂为基于导电浆料的总重量计0.01至1重量％，在另一个实施例中为0.03至0.5重 量％。
[00巧](ii)有机聚合物
[0056] 导电浆料中包含作为有机粘合剂的有机聚合物。
[0057] 在高溫下（例如450°C)加热施涂的导电浆料时，有机聚合物可在加热过程中被烧 毁。聚合物树脂的类型没有限制。在一个实施例中，有机聚合物可包括环氧树脂、聚醋树脂、 乙締乙酸乙締醋共聚物、乙基纤维素、丙締酸树脂或它们的混合物。
[0058] 在一个实施例中，形成热固化性电极时，聚合物可为热固性的。在一个实施例中， 热固性聚合物可为酪醒树脂、脈醒树脂、=聚氯胺树脂、环氧树脂、不饱和聚醋树脂、娃树 月旨、聚氨醋树脂、聚乙締醇缩下醒树脂、聚酷亚胺树脂、丙締酸树脂或它们的混合物。
[0059] W100重量份的无机粉末计，有机聚合物在一个实施例中可为0 . Ol至5.0重量份， 在另一个实施例中可为0.02至3.0重量份，在另一个实施例中可为0.03至2.0重量份。使用 此量的有机聚合物，导电浆料可具有足够的粘度。
[0060] 基于导电浆料的总重量计，有机聚合物在一个实施例中可为0.01至5重量％，在另 一个实施例中可为0.03至2.5重量％。
[0061 ] (iii)溶剂
[0062] 导电浆料中包含用于分散无机粉末的介质的溶剂。溶剂可为分散有机聚合物的任 何液体。
[0063] 在一个实施例中，溶剂可选自乙酸下基卡必醇醋、二元醋（D肥）、祗品醇、texanol W及它们的混合物。D邸可为购自 INVISTA Inc.的DBE-2、DBE-3、DBE-4、DBE-5、DBE-6、D肥-9 或D邸-IB。
[0064] WlOO重量份的无机粉末计，溶剂在一个实施例中可为I至100重量份，在另一个实 施例中可为3至30重量份，在另一个实施例中可为5至20重量份。
[0065] 基于导电浆料的重量计，溶剂在一个实施例中可为3.0至40.0重量％，在另一个实 施例中可为4.0至30.0重量％，在另一个实施例中可为5.0至10.0重量％。使用此量的溶剂， 导电浆料可获得产生适印性的足够粘度。
[006引 (iv)胶凝剂
[0067] 导电浆料包含胶凝剂。胶凝剂选自聚亚烷基氧基封端的聚酷胺(PAOPA)、醋封端的 聚酷胺化TPA)、聚酸多胺(PEPA) W及它们的混合物。在另一个实施例中，胶凝剂可包括聚亚 烷基氧基封端的聚酷胺（PAOPA)。在另一个实施例中，胶凝剂可包括醋封端的聚酷胺 (PAOPA)。在另一个实施例中，胶凝剂可包括聚酸多胺(PEPA)。在另一个实施例中，胶凝剂可 包括PA0PA、ETPA和阳PA的混合物。
[0068] 胶凝剂可改变浆料的流变性而使浆料获得假塑性，使得浆料的粘度随着剪切速度 增加而降低。运一假塑性性质让浆料可W在施加剪切力时流动，并且在去除施加的剪切力 后恢复。
[0069] 胶凝剂的软化点在一个实施例中为70至120°C，在另一个实施例中为82至110°C， 在另一个实施例中为90至100°C。
[0070] 胶凝剂的分子量(Mw)在一个实施例中为1,000至100,000,在另一个实施例中为3， 000至60，000，在另一个实施例中为5，000至45，000，并且在另一个实施例中为9，000至30， 000。
[0071 ] ETPA包含一个聚酷胺聚合物主链和一个或多个醋基。
[0072] 在一个实施例中，ETPA包含至少一种式(1)的化合物：
[0073]
[0074] 其中n代表多个重复单元，使得醋基构成醋基和酷胺基总量的10%至50% ;Ri每次 出现时独立地选自包含至少4个碳原子的烷基或締基;R2每次出现时独立地选自C4-42控基， 前提条件是至少50 %的R2基团具有30-42个碳原子;R3每次出现时独立地选自除氨原子外包 含至少两个碳原子的有机基团，并且任选地包含一个或多个氧原子和氮原子;并且RSa每次 出现时独立地选自氨、Ci-I偏基和连接R 3或另一个护3的直接键，使得R哺护3共同键合的N原 子成为RSa-N-R3定义的杂环结构的一部分，并使得至少50%的RSa基团为氨。
[0075] 在另一个实施例中，ETPA包含至少一种上式（1)的化合物，其中n = 0,使得醋基与 醋封端的聚酷胺和二醋总量中的醋基和酷胺基总和之比为0.1至0.7。在另一个实施例中， ETPA为反应平衡水平。
[0076] 美国专利5,783,657公开了上述ETPA的结构和制造方法，可在此W引用方式并入 本文中。
[0077] ETPA的分子量(Mw)在一个实施例中为1，000至20，000，在另一个实施例中为3，000 至10,000，在另一个实施例中为5,000至8,000。
[007引 ETPA可在市场上购得，例如Croda International Plc的Crys1:aSense?LP-巧化P- 2。
[0079] PAOPA包含一个聚酷胺聚合物主链W及位于聚酷胺聚合物主链一端或两端的一个 或多个聚亚烷基氧基。聚亚烷基氧基包含由氧和碳氨组成的亚烷基氧基单元的重复结构。
[0080] 聚亚烷基氧基可表示为[Cm出m0]n，其中在一个实施例中，m为1至20,并且n为2至 400。111在一个实施例中为l-6，m在另一个实施例中为1-4,并且m在另一个实施例中为1-3。11 在一个实施例中为3,在另一个实施例中为大于5,在另一个实施例中为大于10,并且在另一 个实施例中为大于20。11在一个实施例中为小于300,在另一个实施例中为小于200,在另一 个实施例中为小于100，在另一个实施例中为小于80，并且在另一个实施例中为小于50。 [0081 ]亚烷基氧基单元可表示为Ri-O,其中Ri在一个实施例中为亚烘基。Ri在另一个实施 例中可为乙締、甲烧、乙烧、丙烷、丙締、下締或己締。
[0082] 聚亚烷基氧基可包含相同的亚烷基氧基单元或不同的亚烷基氧基单元。
[0083] 聚酷胺是具有由酷胺键[-C0NH-]连接的重复单元的大分子。聚酷胺在另一个实施 例中可为脂族聚酷胺或芳族聚酷胺。
[0084] 在另一个实施例中，PAOPA是包含至少一种下式所示的嵌段共聚物的树脂组分： 控-聚酸-聚酷胺-聚酸-控。在另一个实施例中，PAOPA包含一种或多种二元酸、二胺或控封 端的聚酸。
[0085] 在一个实施例中，聚酷胺嵌段包含式(3)的嵌段：
[0086]
[0087] 其中R3为控双基，并且R4为控或聚酸双基。在另一个实施例中，R3衍生自二聚酸。在 另一个实施例中，R 3包含从二聚酸中移除两个簇酸基团时生成的双基。
[0088] 在一个实施例中，聚酸嵌段包含式(4)的嵌段：
[0089]
[0090] 其中R2为控基。
[0091 ]在一个实施例中，至少一个控嵌段包括Ci-22控基。在另一个实施例中，控基可任选 地选自烷基、芳烷基、芳基W及烧芳基。
[0092] 在其他方面，PAOPA可为包含至少一种具有式(5)的共聚物的组分：
[0093]
[0094] 其中W下基团每次出现时，Ri独立地选自Ci-22控基;R2独立地选自C2-婚双基;R3独 立地选自C2-日2控双基，其中至少50 %的R3双基具有至少34个碳原子;R4独立地选自C2-36控双 基和C4-C1日日聚酸双基;Z选自0和NH; X为2至100的整数;y为1至10的整数。
[00巧]#且仙市而-PAflPA而兩包金杏/1> 一釉且右才的；tt坂物!的巧
[0096]
[0097] 其中W下基团每次出现时，Ri独立地为CrCs控基;护独立地为扣-C4控双基;R3独立 地为C1-C52控双基，其中至少50 %的R3双基衍生自二聚酸；R4独立地选自式一(Rii-0)g- Rii-中的Ci-Cs控双基和聚酸双基，其中Rii每次出现时独立地选自Ci-Cs控双基，并且g为2至 100的整数;Z选自0和NH;x为2至100的整数;y为大于等于1的整数，其提供2,000至50,000的 分子量;并且Z为2至100的整数。
[0098] 在其他方面，PAOPA可为包含至少一种具有式(7)的共聚物的组分：
[0099]
[0100] 其中Ri为C出;R2为C2-C4控双基;R3全部衍生自二聚酸;R4选自下式中的C2-C6控双基 或聚酸双基:一(Rii-O) g-Rii-，其中Rii (每次出现时独立地选自）C2-C4控双基，并且g为4 至50的整数;Z为一 NH;x和Z为20至50的整数;并且y为大于2的整数。
[0101] 在另一个实施例中，PAOPA包含如上所述并满足W下标准中的一条或数条的共聚 物:酸的数量小于25;酷胺的数量小于5;软化点为50-150°C ;平均分子量为2，000至20，000; 烙点在50°CW上并且在160°C下具有低于5,000cp的粘度。
[0102] 美国专利6,399,713公布了上述PAOPA的结构和制造方法，可在此W引用方式并入 本文中。
[0103] PAOPA的分子量(Mw)在一个实施例中为5，000至50，000，在另一个实施例中为8， 000至40,000,在另一个实施例中为10,000至32,000,并且在另一个实施例中为15,000至 25,000。
[0104] PAOPA可在市场上购得，例如Croda International Plc.的CrystaSense?MP和 HPSo
[0105] 在一个实施例中，PEPA具有介于60和180°C之间的软化点。PEPA包含至少两个酸键 W及至少两个氨基。在另一个实施例中，PEPA由一种或多种包含1,4-环己二簇酸(CHDA)的 二元酸化合物与一种或多种包含聚(亚烷基氧基)二胺(PAODA)的二胺化合物的反应混合物 形成。在另一个实施例中，该反应混合物包含或不包含某些与酷胺和/或簇酸基团反应的单 官能化合物。
[0106] 进一步的PEPA的例子衍生自包含一种或几种二元酸化合物W及至少两种二胺化 合物的反应混合物，所述二元酸化合物包括聚合脂肪酸，所述二胺化合物包括聚(亚烷基氧 基)二胺(PAODA)和具有2-6个碳的短链脂族二胺(SDA)。
[0107] 在一个实施例中，该反应混合物包含X克的PAODA和y克的SDA，并且x/(x+y)为 0.80-0.98;反应混合物重Z克，并且x/z为至少0.25。在一个实施例中，反应混合物不包含或 包含少量的共二酸。在一个实施例中，如果反应混合物包含少量的共二酸，则来自共二酸的 酸等同物对反应混合物中的总酸等同物的贡献少于25%。
[0108] 在另一个实施例中，PEPA包含聚酷胺-聚酸嵌段共聚物。在另一个实施例中，聚酷 胺-聚酸嵌段共聚物衍生自包含两种或更多种二元酸化合物W及两种或更多种二胺化合物 的反应混合物，所述二元酸化合物包含1,4-环己二簇酸(CHDA)，所述二胺化合物包含聚（亚 烷基氧基)二胺(PAODA)。在另一个实施例中，该反应混合物还包括与酷胺基团或簇酸基团 反应的单官能化合物，其中CHDA提供至少60 %来自二元酸化合物的酸等同物;PAODA提供至 少90%的来自二胺化合物的酷胺等同物。在一个实施例中，聚酷胺-聚酸嵌段共聚物具有介 于80°C和120°C的软化点。
[0109] 聚酷胺-聚酸嵌段共聚物衍生自聚合脂肪酸与两种或更多种二胺化合物的反应混 合物，所述二胺化合物包括PAODA和具有2-6个碳原子短链脂族二胺（SDA)，其中：对于反应 混合物，PAODA为X克，SDA为y克，x/(x+y)之比为0.85-0.98;并且反应混合物重Z克，x/z之比 大于0.40。
[0110] 美国专利6，956,099公开了上述PEPA的结构和制造方法，可在此W引用方式并入 本文中。
[0111] 阳PA的分子量(Mw)在一个实施例中为1，000至20，000，在另一个实施例中为3，000 至12，000，并且在另一个实施例中为8，000至10，000。
[0112] 阳PA可在市场上购得，例如Croda International Plc的Crys1:aSense?HP4。
[0113] 阳PA包含一个聚酷胺聚合物主链和一个或多个醋基。
[0114] 胶凝剂的量可基于溶剂的量来确定。
[0115] 溶剂与胶凝剂的重量比（溶剂:胶凝剂)在一个实施例中可为10:1至50:1，在另一 个实施例中可为14:1至45:1，在另一个实施例中可为18:1至40:1，在另一个实施例中可为 20:1至35:1。使用此量的胶凝剂，导电浆料可具有足够的流变性W形成精细线形图案。
[0116] WlOO重量份的无机粉末计，胶凝剂在一个实施例中可为0.05至20重量份，在另一 个实施例中可为0.06至15重量份，在另一个实施例中可为至0.07至10重量份，在另一个实 施例中可为0.09至5重量份，在另一个实施例中可为0.15至3重量份，在另一个实施例中可 为0.2至1重量份。
[0117] 基于导电浆料的重量计，胶凝剂在一个实施例中可为0.05至15重量％，在另一个 实施例中可为0.07至8重量％，在另一个实施例中可为0.09至6重量％，在另一个实施例中 可为0.1至4重量％，在另一个实施例中可为0.15至1重量％，在另一个实施例中可为0.2至 0.5重量％。
[0118] (V)添加剂
[0119] 增稠剂、稳定剂、粘度调节剂、流变剂、触变剂或表面活性剂可作为添加剂添加到 导电浆料中。也可W添加其他常用的添加剂，如分散剂、粘度调节剂等。添加剂的量取决于 所得导电浆料的期望特性并可由业内人±选择。也可添加多种类型的添加剂。
[0120] 实例;
[0121] 本发明通过下列实例来说明，但不限于下列实例。
[01。] 实例1和比较例1
[0123] 导电浆料使用如下材料来制备。各材料的含量示于表1中。
[0124] -导电粉末:粒径化m球状银粉(D50)
[0125] -玻璃料:粒径0.7WI1的玻璃料(D50)
[0126] -有机聚合物:乙基纤维素与丙締酷基树脂的混合物
[0127] -溶剂：texanol、INVISTA Inc.的D邸-3A、W及下基二甘醇乙酸醋混合物
[0128] -胶凝剂:聚亚烷基氧基封端的聚酷胺(PA0PA，软化溫度95°C，分子量20000，化Oda International Plc.的Cry说aS'ellS.e@ MP)。
[0129] -添加剂:流变剂、触变剂W及表面活性剂各一。
[0130] 将溶剂和PAOPA混合形成凝胶。其中溶剂和PAOPA的混合比例（溶剂:PA0PA)为约 27:1。将有机聚合物和凝胶置于混合罐中，在80°C下混合2小时。将100重量份的由银粉和玻 璃料组成的无机粉末加入到有机树脂和溶剂的混合物中，再混合15分钟，W形成导电浆料。
[0131] 充分混合之后，用S漉研磨机反复娠压导电浆料，压力从0逐渐增加至40化S i。用 研磨细度(FOG)衡量分散程度。通常将FOG值调整到20/10或更低。采用带有实用杯的布氏 皿T粘度计并使用#14轴在25°C下测量粘度。
[0132] 采用丝网印刷技术，通过丝网掩模将上述导电浆料印到多晶半导体娃基板的SiNx 层上，形成印制线路。丝网掩模的线路为35WI1宽，150mm长，15WI1厚，360个网眼，线缆直径为 1 姐HId
[0133] 印制的导电浆料在150°C下干燥5分钟。
[0134] 干燥后的导电浆料在IR加热型带式炉(CF-7210B，Despatch工业）中赔烧，峰值溫 度设为945°C。从进炉到出炉的赔烧时间78秒。烙炉的带速为550cpm。赔烧后的导电浆料冷 却后即为电极。
[0135] 赔烧前后的线路宽度分别用光学显微镜、微成像检查仪和化nasonic的A200模型 测量。宽度应为线路上随机选择的12个点处所测得的宽度的中值。
[0136] 通过宽度和高度计算赔烧后线路的的纵横比（高度/宽度）。高度通过共聚焦激光 扫描显微镜例如Lasedeca公司的OPTELICS C130测量。高度应为线路上随机选择的4个点 处所测得的高度的中值。
[0137]实例1中烧前后线路的宽度比比较例1中电极的宽度要窄一些。实例1中的纵横比 比比较例1中的电极纵横比高。
[013引莖^ (重量份）
[0139]
[0141] 实例2和比较例2
[0142] 按照实例1的方法制备电浆料，但胶凝剂改为醋封端的聚酷胺化TPA，软化溫度92 °C，分子量6500 ,Croda International Plc.的CrystaSense@ LP-I)。
[0143] 采用乳剂厚度为15微米且具有带有3根汇流条的35微米指状线的Dynamesh 360/ 16丝网，通过丝网印刷技术将导电浆料印到多晶娃圆片（152mm长，152mm宽）上。
[0144] 随后将印制的浆料放在峰值溫度为350°C的IR干燥炉中干燥，然后在Despatch多 区域炉中赔烧，其中每个区域的设置如下：区域1:500°C;区域2:550°C;区域3:610°C;区域 4:700 °C ;区域5:800 °C ;区域9:从885 °C 到930 °C。
[0145] 赔烧前后通过Lasedec H1200共聚焦显微镜测定线路尺寸。使用分步重复程序， 在整个6英寸见方的晶片区域获得印制线路尺寸的30个平均测量值。用30个单独的测量值 计算总平均值，W获得具体测试条件下的平均线条尺寸。通过宽度和高度计算赔烧后线路 的纵横比（高度/宽度）。指状线的线路尺寸数据列于表2。
[0146] 其中线路尺寸表示实例5中纵横比升高后指状线宽度的降低量。
[0147] 莖^ (重量份）
[014 引
[0149]
[0150] *银粉/玻璃料/无机添加剂的重量比为98.5/1.4/0.1 [0巧1] 实例3至7和比较例3
[0152] 按照实例2的方法制备电浆料，但浆料组成改为表3中所示。
[0153] 使用40皿丝网设计开口和100指状线将导电浆料印至AMI印刷器。W200mm/秒的印 刷速率和300mm/秒的流出速率印刷浆料。将浆料印至单晶娃圆片和多晶娃圆片上，W便评 估不同娃圆片上的线路尺寸和效率。随后按实例2的方法干燥并赔烧印好的浆料。
[0154] 用与实例2相同的方法测量指状线尺寸。
[0K5]用Berger光伏电池测试仪测量电池效率（％)。将根据上述方法制造的太阳能电池 置于用来测量效率的Berger光伏电池测试仪中。光伏电池测试仪中的氣弧灯模拟具有已知 强度的日光并福射电池的正面。测试仪利用四点接触方法测量大约400载荷电阻设置下的 电流（I)和电压(V) W确定电池的电流-电压曲线。根据电流-电压曲线计算电池效率（％， Eff) O
[0156] 实例3至7的线路宽度比比较例3的窄，但电池效率比比较例3化X. 3)的高。
[0157] 莖^ (重量份）
[015 引 [C
[0160] *银粉/玻璃料/无机添加剂的重量比为89.8/1.4/0.1
[0161] **软化溫度93°C，分子量 19000，Croda International Plc的OyslaScnsci" HP5。
[01创 实例8和9
[0163] 按照实例2的方法制备电浆料，但浆料组成改为表4中所示。
[0164] 使用40皿丝网设计开口和100指状线将导电浆料印至AMI印刷器。W200mm/秒的印 刷速率和300mm/秒的流出速率印刷浆料。将浆料印至多晶娃圆片上，W便评估不同娃圆片 上的线路尺寸和效率。随后按实例2的方法干燥并赔烧印好的浆料。
[0165] 用与实例2相同且示于表4的方法测量赔烧后的指状线尺寸。
[0166] 莖I (重量份）
[0167]
[0168] *银粉/玻璃料/无机添加剂的重量比为89.8/1.4/0.1
[0169] **软化溫度 105°C，分子量9500 ,Croda International Plc的&ystaSense? :HP4。
【主权项】
1. 一种制造电气装置的方法，所述方法包括以下步骤： 制备基板； 将导电浆料施涂到所述基板上，其中所述导电浆料包含：（i)包含至少一种导电粉末的 无机粉末，（ii)有机聚合物，（iii)溶剂和（iv)选自下列的胶凝剂:聚亚烷基氧基封端的聚 酰胺(PAOPA)、酯封端的聚酰胺(ETPA)、聚醚多胺(PEPA)以及它们的混合物；以及 加热所施涂的导电浆料以形成电极。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基板为陶瓷基板、玻璃基板、聚合物膜基板或 半导体基板。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述无机粉末还包含玻璃料。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂和所述胶凝剂的重量比（溶剂:胶凝剂)为 10:1至50:1。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述胶凝剂的软化点为70至120°C。6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述胶凝剂的分子量(Mw)为1，000至100,000。7. 根据权利要求1所述的方法，其中在25°C下，所述导电浆料的粘度为330至550Pa · s。8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述电极的宽度为10至45μπι。9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述电气装置为太阳能电池。10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述太阳能电池包含半导体基板，所述半导体基 板在其光接收侧上具有至少一层钝化层。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述导电浆料被施涂在位于光接收侧上的所述 钝化层上，并且所述导电浆料在加热期间渗入所述钝化层。12. -种导电浆料，所述导电浆料包含： (i) 包含至少一种导电粉末的无机粉末； (ii) 有机聚合物； (iii) 溶剂;和 (iv) 选自下列的胶凝剂：聚亚烷基氧基封端的聚酰胺（PAOPA)、酯封端的聚酰胺 (ETPA)、聚醚多胺(PEPA)以及它们的混合物。13. 根据权利要求12所述的导电浆料，其中所述无机粉末包含一种或多种玻璃料。14. 根据权利要求12所述的导电浆料，其中所述胶凝剂的软化点为70至120°C。15. 根据权利要求12所述的导电浆料，其中所述胶凝剂的分子量(Mw)为1，000至100， 000 〇16. 根据权利要求12所述的导电浆料，其中所述溶剂和所述胶凝剂的重量比（溶剂:胶 凝剂)为10:1至50:1。17. 根据权利要求12所述的导电浆料，其中当所述无机粉末为100重量份时，所述胶凝 剂为0.5至20重量份。18. 根据权利要求12所述的导电浆料，其中基于所述导电浆料的重量计，所述胶凝剂为 0.05至15重量％。19. 根据权利要求12所述的导电浆料，其中添加剂包括触变剂。20. -种导电浆料，所述导电浆料包含： (i)包含至少一种导电粉末的无机粉末； (ii) 有机聚合物； (iii) 溶剂;和 (iv) 具有1，〇〇〇至1〇〇，〇〇〇的分子量的胶凝剂。
【文档编号】H01B1/16GK105845749SQ201510761143
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年11月10日
【发明人】宇野光, J·D·萨默斯, E·金
【申请人】E.I.内穆尔杜邦公司