Стеклянные фритты

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2494983:

БАСФ СЕ (DE)

Изобретение относится к стеклянным фриттам, проводящим пастам, содержащим фритту, и изделиям, на которые нанесены такие проводящие пасты. Техническим результатом изобретения является снижение температуры обжига фритты. Фритта для проводящей пасты для применения в просветляющем покрытии на полупроводнике для использования в качестве фотогальванического элемента содержит: ТеО2, В2О3, Bi2O3 и SiO2. При этом данная фритта не содержит целенаправленно добавленного свинца, так что при обжиге, фритта проникает через просветляющий слой, позволяя тем самым формировать омический контакт между проводящей пастой и полупроводником. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

 

Область техники изобретения

Варианты выполнения настоящего изобретения относятся к стеклянным фриттам, проводящим пастам, содержащим фритту, и изделиям, на которые нанесены такие проводящие пасты.

Предшествующий уровень техники изобретения

В проводящих пастах, матовых эмалях и декоративных эмалях обычно используют стеклянные фритты на основе свинца, так как они обладают низким интервалом плавления, низкой вязкостью расплава и устойчивостью относительно неконтролируемого расстеклования. Матовые эмали используют в автомобильной промышленности, а проводящие пасты используют в электронной промышленности, в том числе в производстве фотоэлементов или фотогальванических элементов.

Фотогальванические (ФГ) элементы превращают солнечный свет в электричество за счет переноса носителей заряда из валентной зоны полупроводника в проводящую зону полупроводника. При взаимодействии фотонов солнечного света и легированных полупроводниковых материалов образуются пары электрон-дырка, являющиеся носителями заряда. Эти пары электрон-дырка, являющиеся носителями заряда, мигрируют в электрическом поле, генерируемом p-n полупроводниковым переходом, и собираются посредством проводящей сетки или металлического контакта, отпечатанных или нанесенных на поверхность полупроводника, через который ток идет во внешнюю цепь. Кристаллические кремниевые ФГ элементы в современной промышленности обычно покрывают просветляющим покрытием для способствования поглощению света, что повышает эффективность ФГ элементов. Однако просветляющее покрытие обуславливает высокое электрическое сопротивление носителю заряда, движущемуся от полупроводника к металлическому контакту. Такие просветляющие покрытия обычно содержат нитрид кремния, диоксид титана или оксид кремния.

Проводящие пасты используют для формирования упомянутых проводящих сеток или металлических контактов. Проводящие пасты обычно содержат стеклянную фритту, проводящий материал, такой как частицы серебра, и органическую среду. Для формирования металлических контактов проводящие пасты наносят на субстрат в форме линий сетки или в другой форме посредством трафаретной печати или другим способом. Субстрат затем обжигают, во время чего возникает электрический контакт между линиями сетки и субстратом. Образовавшийся контакт усиливается за счет образования отдельных кристаллитов серебра на границе между стеклом и субстратом. Не ограничиваясь какой-либо теорией, считают, что носители заряда переносятся из субстрата к кристаллитам серебра и затем переносятся к линиям сетки через слой стекла посредством туннельного перехода или непосредственно к серебру линий сетки, если существует прямой контакт кристаллита и с сеткой, и полупроводником. В данном способе желательны более низкие температуры обжига ввиду более низкой стоимости и экономии энергии.

Как указано в настоящем тексте, просветляющее покрытие усиливает поглощение света, но также выступает в качестве изолятора, который предотвращает движение возбужденных электронов от субстрата к металлическим контактам. Соответственно, проводящая паста должна проникать через просветляющее покрытие для формирования металлических контактов, имеющих омический контакт с субстратом. Для этого проводящие пасты содержат стеклянные фритты для содействия спеканию частиц серебра с субстратом и улучшения адгезии и омического контакта между сформированным металлическим контактом и субстратом. При разжижении стеклянная фритта приобретает склонность к течению в направлении границы между частицами серебра и просветляющим покрытием субстрата. Расплавленное стекло растворяет вещества просветляющего покрытия, а также некоторые металлические частицы и субстрат. При снижении температуры расплавленное серебро и расплавленный или растворенный субстрат кристаллизуются из жидкой фазы. В результате, некоторые из кристаллитов серебра способны проникать через просветляющий слой и образовывать омический контакт с субстратом. Данный способ называется "fire-through", он облегчает формирование низкого сопротивления контакта и более прочной связи между токопроводящей сеткой или металлическим контактом и субстратом.

В автомобильной, электронной промышленности и в производстве солнечных фотоэлементов придается большое значение использованию безопасных для окружающей среды компонентов и способов. Это также было вызвано необходимостью соответствия природоохранному законодательству. В результате, индустрия солнечных фотоэлементов стремится избежать использования свинца в компонентах и материалах, используемых в панелях солнечных фотоэлементов.

Соответственно, существует потребность в стеклянной фритте, не содержащей свинец, которую можно обжигать при более низкой температуре, и которая может проникать через просветляющий слой и формировать металлические контакты в омическом контакте с субстратом.

Краткое описание изобретения

Варианты выполнения настоящего изобретения касаются теллурсодержащих фритт без целенаправленного добавления свинца и их применения. По одному или более вариантам выполнения изобретения описанные здесь фритты обладают очень низкой вязкостью и являются особенно коррозионными. Например, в одном или более вариантах выполнения изобретения фритты имеют тенденцию растворять огнеупорные материалы, обычно используемые в ФГ применениях в качестве просветляющих слоев, такие как SiO2, TiO2 и SiNx.

Частные варианты выполнения изобретения включают фритту без целенаправленного добавления свинца, которая включает TeO2 и Bi2O3 и/или SiO2. При использовании в тексте настоящей заявки термины "без целенаправленного добавления свинца" и "по существу не содержащая свинца" означают фритту, содержащую свинец в количестве менее около 1000 чнм. В одном или более вариантах выполнения изобретения ТеО2 присутствует в количестве от около 0.01 масс.% до около 10 масс.%. Другой вариант выполнения изобретения также включает B2O3. По одному варианту выполнения изобретения фритта также включает по меньшей мере один первый оксидный компонент. Второй вариант выполнения настоящего изобретения также включает по меньшей мере один второй оксидный компонент, в то время как третий вариант выполнения включает по меньшей мере один оксид щелочного металла. По меньшей мере один оксид щелочноземельного металла включен в другой вариант выполнения по настоящему изобретению.

Первый оксидный компонент по одному или более вариантам выполнения изобретения может включать ZnO и/или Al2O3. ZnO присутствует в одном варианте выполнения в количестве от около 0 масс.% до около 15 масс.%, в то время как Al2O3 присутствует в количестве от около 0 масс.% до около 3 масс.% в другом варианте выполнения изобретения. Второй оксидный компонент по одному варианту выполнения изобретения включает Ag2O, Sb2O3, GeO2, In2O3, P2O5, V2O5, Nb2O5 и Ta2O5 и может присутствовать в следующих количествах: Ag2O, P2O5, V2O5, Nb2O5 и/или Ta2O5 присутствуют в количестве от около 0 масс.% до около 8 масс.%; In2O3 и/или Sb2O3 присутствуют в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 5 масс.%; и GeO2 присутствует в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 10 масс.%. В вариантах выполнения с применением по меньшей мере одного оксида щелочного металла используются Na2O, Li2O и/или K2O в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 3 масс.%, в то время как в вариантах выполнения с по меньшей мере одним оксидом щелочноземельного металла используются ВаО, СаО, MgO и/или SrO в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 8 масс.%.

По другому аспекту настоящего изобретения проводящая паста содержит по существу не содержащую свинца фритту, содержащую TeO2 и Bi2O3 и/или SiO2, вместе с проводящими материалами, и без целенаправленного добавления свинца. Один или более вариантов выполнения проводящей пасты включают ТеО2 в количестве в диапазоне от около 0.01 масс.% до около 10 масс.%. В другом варианте выполнения изобретения в качестве проводящего материала используют серебро. По одному или более вариантам выполнения проводящая паста включает фритты, которые также содержат В2О3. Другие варианты выполнения проводящей пасты могут включать фритту, которая содержит по меньшей мере один первый оксидный компонент, по меньшей мере один второй оксидный компонент, по меньшей мере один оксид щелочного металла и/или по меньшей мере один оксид щелочноземельного металла. По одному варианту выполнения изобретения фритта присутствует в проводящей пасте в количестве в диапазоне от около 1 масс.% до около 5 масс.%.

Другой аспект настоящего изобретения включает изделие, содержащее субстрат и проводящую пасту, описанную в настоящем тексте, нанесенную на субстрат. По одному или более вариантам выполнения изобретения субстрат представляет собой полупроводник, листовое стекло и/или эмаль, нанесенную на листовое стекло. Варианты выполнения изобретения с использованием полупроводникового субстрата также включают просветляющий слой, нанесенный на субстрат, с проводящей пастой, нанесенной на просветляющий слой. В более частном варианте выполнения просветляющий слой содержит SiO2, TiO2 или SiNx.

В одном или более вариантах выполнения данного изделия проводящая паста содержит по существу не содержащую свинца фритту и проводящий материал. В частном варианте выполнения фритта содержит B2O3 и TeO2.

Выше довольно широко были очерчены некоторые признаки и технические преимущества настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что описанные частные варианты выполнения можно легко использовать в качестве основы для изменения или разработки других структур или способов в рамках объема настоящего изобретения. Также специалистам в данной области техники будет понятно, что такие эквивалентные конструкции не выходят за рамки сущности и объема настоящего изобретения, описанных в прилагаемой формуле изобретения.

Подробное описание изобретения

Перед описанием некоторых иллюстративных вариантов выполнения настоящего изобретения, необходимо понимать, что настоящее изобретение не ограничивается деталями конструкции или стадиями способов, описанными далее в данном тексте. Возможны другие варианты выполнения настоящего изобретения, которые можно осуществлять или выполнять различными способами.

Частные варианты выполнения настоящего изобретения включают фритту без целенаправленного добавления свинца, которая содержит TeO2 и Bi2O3 и/или SiO2. В одном или более вариантах выполнения изобретения TeO2 присутствует в количестве от около 0.01 масс.% до около 10 масс.%. В более частном варианте выполнения изобретения TeO2 присутствует в количестве от около 0.5 масс.% до около 5 масс.%. В еще более частном варианте выполнения ТеО2 присутствует в количестве от около 0.5 масс.% до около 2 масс.%. В одном или более вариантах выполнения изобретения B2O3 содержится во фритте в количестве в диапазоне от около 40 масс.% до около 95 масс.%. В частном варианте выполнения изобретения B2O3 присутствует в диапазоне от около 50 масс.% до около 80 масс.%, в то время как в более частном варианте выполнения, В2О3 содержится в диапазоне от около 60 масс.% до около 75 масс.%.

Один или более вариантов выполнения изобретения фритты включают SiO2 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 30 масс.%. В частных вариантах выполнения SiO2 может содержаться в количестве в диапазоне от около 1 масс.% до около 4 масс.%.

По одному или более вариантам выполнения изобретения в состав фритты также включен B2O3. В частном варианте выполнения B2O3 содержится в количестве в диапазоне от около 0.1 масс.% до около 10 масс.%. В более частном варианте выполнения, B2O3 содержится в количестве в диапазоне от около 0.5 масс.% до около 8 масс.%. В еще более частном варианте выполнения В2О3 содержится в количестве в диапазоне от около 1 масс.% до около 4 масс.%.

Один вариант выполнения настоящего изобретения включает фритту, содержащую TeO2, Bi2O3, SiO2 и B2O3. Другой пример фритты содержит TeO2, Bi2O3, SiO2, B2O3, ZnO и Al2O3. Дополнительный вариант выполнения фритты содержит от 0.01% до 10 масс.% TeO2, от 40% до 95 масс.% B2O3, от 0% до 30 масс.% SiO2, от 0.1% до 10 масс.% B2O3, от 0% до 15 масс.% ZnO и от 0% до 3 масс.% Al2O3. Другой вариант выполнения настоящего изобретения включает фритту, содержащую TeO2, Bi2O3, SiO2, ВэОз, ZnO и второй оксидный компонент. В одном или более вариантах выполнения ZnO замещен Al2O3, в то время как другой вариант выполнения содержит как ZnO, так и Al2O3.

Один вариант выполнения настоящего изобретения включает но меньшей мере первый оксидный компонент, такой как:

ZnO в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 10 масс.%; и/или

Al2O3 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 2 масс.%.

Другой вариант выполнения настоящего изобретения включает по меньшей мере один второй оксидный компонент, включая:

Ag2O в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%;

Sb2O3 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%;

GeO2 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%;

In2O3 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%;

P2O5 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%;

V2O5 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%;

Nb2O5 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%; и/или

Ta2O5 в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%.

Один или более варианты выполнения настоящего изобретения включают по меньшей мере один оксид щелочного металла, включая:

Na2O в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 2 масс.%;

Li2O в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 2 масс.%; и/или

К2О в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 2 масс.%.

Дополнительные варианты выполнения настоящего изобретения также включают по меньшей мере один оксид щелочноземельного металла, такой как:

ВаО в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%;

СаО в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 2 масс.%;

MgO в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 2 масс.%; и/или

SrO в количестве в диапазоне от около 0 масс.% до около 4 масс.%.

Один или более варианты выполнения настоящего изобретения включают проводящие пасты, в которых используются описанные в настоящем тексте фритты и проводящие материалы. В одном или более вариантах выполнения в проводящей пасте используется проводящий материал, такой как серебро в порошкообразной или дисперсной форме. В одном или более вариантах выполнения частицы серебра могут быть сферическими, хлопьевидными или аморфными, или могут находиться в коллоидной суспензии. Другие неограничивающие примеры подходящих проводящих материалов включают проводящие металлы, такие как золото, медь и платина в порошкообразной или дисперсной форме.

Соединения серебра, используемые в одном или более вариантах выполнения, могут иметь вид тонкоизмельченного порошка металлического серебра или сплавов серебра. В других вариантах выполнения некоторую часть серебра можно добавлять в виде оксида серебра (Ag2O), солей серебра, таких как хлорид серебра (AgCl), нитрат серебра (AgNO3) и/или ацетат серебра.

Проводящие пасты по одному или более вариантам выполнения настоящего изобретения также содержат порошки теллурата висмута и/или силиката висмута. Было обнаружено, что добавление порошков теллурата висмута и/или силиката висмута может управлять кристаллизацией стеклянной фритты за счет смещения начала кристаллизации в сторону более низких температур. Хотя настоящее изобретение не связано с какой-либо теорией, считают, что порошки теллурата висмута и/или силиката висмута обеспечивают центры кристаллизации для роста кристаллов. При фотогальваническом применении стеклянная фритта должна проникать через просветляющий слой или растворять его, чтобы обеспечить образование серебром омического контакта, однако желательно регулирование агрессивности стеклянной фритты для предотвращения ее проникновения через полупроводниковый переход, что приведет к шунтированию устройства. В других вариантах выполнения изобретения используются другие известные фазы, которые производят такой же или аналогичный эффект, как и теллурат висмута и/или силикат висмута, такие как диоксид титана, диоксид циркония, фосфорные соединения и другие.

Проводящая паста по одному или более вариантам выполнения также может включать жидкий носитель. Считают, что жидкий носитель диспергирует дисперсные компоненты и облегчает перенос композиции пасты на поверхность. В частности, жидкий носитель, который по одному или более вариантам выполнения, изобретения состоит из растворителя (растворителей) и растворенного органического полимера (полимеров), диспергирует проводящие материалы и фритту с получением пасты, имеющую подходящую вязкость. Помимо влияния на вязкость пасты считают, что полимер (полимеры) улучшают адгезию и дообжиговую прочность пасты после нанесения на субстрат и сушки. Различные жидкие носители с загустителями, стабилизаторами, поверхностно-активными средствами, противовспенивателями и/или другими обычными добавками или без них могут использоваться в получении вариантов выполнения настоящего изобретения. Примеры жидких носителей, которые можно использовать, включают спирты (включая гликоли), сложные эфиры данных спиртов, такие как ацетаты, пропионаты и фталаты, например, дибутилфталат, терпены, такие как сосновое масло, терпинеол и тому подобные. Более частные примеры жидких носителей включают монобутиловый эфир диэтиленгликоля, терпинеол, изопропанол, тридеканол, воду и 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол моноизобутират. В некоторых вариантах выполнения используются носители, которые также содержат летучие жидкости для способствования быстрому осаждению после нанесения на субстрат.

Примеры подходящих органических полимеров, растворенных в жидком носителе, включают этилцеллюлозу, метилцеллюлозу, нитроцеллюлозу, этилгидроксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу и другие производные целлюлозы. Другие примеры включают такие полимеры, как эфиры акриловой кислоты, эфиры метакриловой кислоты, поливиниловые спирты, поливинилбутирали, полиэфиры и поликетоны.

В одном частном варианте выполнения изобретения используют растворы полимеров, таких как полиметакрилаты низших спиртов, в то время как в более частном варианте выполнения жидкий носитель включает этилцеллюлозу, растворенную в растворителях, таких как сосновое масло и монобутиловый эфир диэтиленгликоля.

Соотношение жидкого носителя и твердого остатка в проводящей пасте по одному или более вариантам выполнения может значительно варьироваться и определяется вязкостью конечного требуемого состава, которая, в свою очередь, определяется требованиями системы к трафаретной печати. В одном или более вариантах выполнения изобретения проводящая паста может содержать от около 50 до около 95 масс.% твердого остатка и от около 5 до около 50 масс.% жидкого носителя.

Один или более вариантов выполнения проводящих паст могут также дополнительно содержать другие добавки, известные в данной области техники, такие как красители и красящие вещества, модификаторы реологии, средства, повышающие адгезию, ингибиторы спекания, модификаторы дообжиговой прочности, поверхностно-активные вещества и так далее.

В одном или более вариантах выполнения настоящего изобретения в композицию покрытия включен консервант. В некоторых вариантах выполнения используются такие консерванты, как борная кислота, фосфорная кислота, соляная кислота, азотная кислота, серная кислота и/или их комбинации, в то время как в других вариантах выполнения используются другие консерванты, известные в данной области техники.

Другой аспект настоящего изобретения касается изделий, включающих субстрат и проводящую пасту, нанесенную на субстрат. Один или более вариантов выполнения включают проводящую пасту, содержащую описанную в данном тексте фритту, то есть, фритту, содержащую TeO2, без целенаправленного добавления свинца. Примеры субстратов включают полупроводниковые пластины, листовое стекло и другие подходящие субстраты, используемые в фотогальванической промышленности для получения фотоэлементов. В одном варианте выполнения полупроводниковый субстрат легируют фосфором, в то время как другой вариант выполнения включает легированные проводящие пасты. По одному варианту выполнения настоящего изобретения полупроводниковый субстрат содержит аморфный, поликристаллический или монокристаллический кремний.

В одном или более вариантах выполнения изобретения полупроводниковый субстрат имеет нанесенное на него просветляющее покрытие, и проводящая паста отпечатана на поверхности просветляющего покрытия. Просветляющее покрытие по некоторым вариантам выполнения содержит диоксид кремния, диоксид титана, нитрид кремния или другие покрытия, известные в данной области техники.

Для получения полупроводниковых субстратов с нанесенной на них проводящей пасты можно использовать способы, известные в данной области техники. В одном или более вариантах выполнения используется кристаллический кремний, который может быть аморфным, монокристаллическим или поликристаллическим. Покрытия можно наносить на субстраты, и такие покрытия или слои можно получать известными способами, такими как химическое осаждение из паровой среды, осаждение из плазмы и так далее. Просветляющие покрытия также можно наносить с использованием методик химического осаждения из паровой среды. В некоторых вариантах выполнения изобретения для нанесения просветляющего покрытия на субстрат используют усиленные плазмой методики химического осаждения из паровой среды. Полупроводниковые изделия по одному или более вариантам выполнения изобретения также могут быть протравлены или текстурированы для уменьшения отражения солнечного света и повышения степени поглощения света. По одному или более вариантам выполнения после этого на поверхность субстрата или на просветляющее покрытие наносится проводящая паста трафаретной печатью или другими методиками. Субстрат нагревают или обжигают до температуры от около 750° до 850°С для спекания частиц проводящей пасты в линии сетки. Как описано в настоящей заявке, обжигание позволяет стеклянной фритте расплавиться и проникнуть через просветляющее покрытие, нанесенное на субстрат, или растворить его. В одном или более вариантах выполнения изобретения проводящие материалы формируют кристаллиты на границе с фриттой и с поверхностью субстрата, что улучшает электрический или омический контакт между металлическими контактами, сформированными проводящей пастой, и полупроводниковым субстратом.

Один или более варианты выполнения настоящего изобретения включают субстраты в виде листового стекла с нанесенной на них методом печати проводящей пастой. В частном примере листовое стекло представляет собой автомобильный задний фонарь. В других примерах на листовое стекло нанесена эмаль, и на эмаль нанесена проводящая паста. Используемые в некоторых вариантах выполнения эмали могут представлять собой матовые эмали, обеспечивающие защиту от ультрафиолетовых лучей, способных повреждать адгезивные клеи, которыми крепятся автомобильные ветровые стекла к корпусу машины. Варианты выполнения субстратов в виде листового стекла также могут включать гибкий промежуточный слой, обычно изготовленный из поливинилбутирата ("PVB").

Как и в вариантах выполнения изобретения, касающихся полупроводниковых изделий с нанесенной на них проводящей пастой, проводящую пасту можно наносить на субстрат в виде листового стекла или эмалевый субстрат методом трафаретной печати или другим известным способом. В других вариантах выполнения субстраты обжигают при температуре от около 600° до 750°С для спекания частиц проводящей пасты в линии сетки.

Не ограничивая настоящее изобретение каким-либо образом, в представленных далее примерах более полно описаны варианты выполнения изобретения.

ПРИМЕРЫ

Получали две пасты (Паста А и Паста В), содержащие по меньшей мере фритту и проводящий материал. Пасты А и В получали по общей методике. Общая методика включает дозирование и диспергирование образцов с помощью трехвалковой мельницы. Альтернативные способы диспергирования, известные в данной отрасли промышленности, такие как помол в шаровой мельнице, помол в песчаной мельнице и помол в коллоидной мельнице, также можно использовать для диспергирования твердых частиц в органической связующей среде.

Обе пасты А и В имели содержание фритты 3 масс.% и серебро в количестве 97 масс.% (из расчета на массу твердого вещества). Обе фритты представляли собой висмут-боросиликатные композиции, имели одинаковые коэффициенты термического расширения и температуры стеклования. Паста А содержала известную в данной области техники фритту без целенаправленного добавления свинца. Паста В содержала известную в данной области техники фритту без целенаправленного добавления свинца, которая также содержала TeO2.

Использовали восемь текстурированных, монокристаллических кремниевых пластин с 40 ом/квадрат фосфор-легированным эмиттером и бор-легированной базой, имеющих просветляющее покрытие из нитрида кремния. На задних поверхностях этих восьми пластин отпечатывали коммерчески доступную алюминиевую пасту для задних поверхностей и серебряную пасту контакта с тыльной поверхности. Обе пасты тщательно высушивали. Затем на фронтальной поверхности четырех пластин отпечатывали пасту А с помощью сита 325 меш (Элементы 1-4). На фронтальной поверхности четырех остальных пластин аналогичным образом отпечатывали пасту В (Сравнительные Элементы 5-8). ФГ элементы затем высушивали и обжигали в печи с инфракрасным излучением до пиковой температуры обжига, указанной в Таблице 1. Каждую пластину обжигали при пиковой температуре приблизительно от 3 до 5 секунд. После охлаждения полученные части тестировали на предмет их вольт-амперных (ВА) характеристик.

ТАБЛИЦА 1:
СРАВНЕНИЕ СЛОЕВ ЭМАЛИ
Элемент 1 Элемент 2 Элемент 3 Элемент 4
Коэффициент заполнения(FF) 0.467 0.523 0.494 0.562
Эффективность (Eff) 9.8 11.4 10.8 12.3
Пиковая температура обжига 800°C 820°C 820°C 820°C
Сравнительный Элемент 5 Сравнительный Элемент 6 Сравнительный Элемент 7 Сравнительный Элемент 8
Коэффициент заполнения (FF) 0.591 0.659 0.659 0.681
Эффективность (Eff) 11.2 14.3 14.3 14.8
Пиковая температура обжига 800°С 820°С 820°С 820°С

"Коэффициент заполнения" и "эффективность" относятся к измерениям производительности полупроводника. Термин "коэффициент заполнения" определяют как соотношение максимальной мощности (Vmp×Jmp), деленной на ток короткого замыкания (Isc) и напряжение разомкнутой цепи (Voc) в характеристиках плотности фототока-напряжения (J-V) для фотоэлементов. Напряжение разомкнутой цепи (Voc) представляет собой максимальное напряжение, получаемое в нагрузке в режиме холостого хода. Плотность тока короткого замыкания (Jsc) представляет собой максимальный ток через нагрузку в режиме короткого замыкания. Коэффициент заполнения (FF), таким образом, определяют как (VmpJmp)/(VocJsc), где Jmp и Vmp представляют собой плотность тока и напряжение при максимальном значении мощности. КПД гальванического элемента, η, задается уравнением η=(IscVocFF)/Pin где Isc равно току короткого замыкания, Voc равно напряжению разомкнутой цепи, FF равно коэффициенту заполнения и Pin представляет собой мощность падающего солнечного излучения.

Коэффициент заполнения и эффективность Сравнительных Элементов 5-8, которые содержат TeO2, была значительно выше, чем у Элементов 1-4, которые не содержали TeO2. Данное улучшение наблюдали при обеих температурах обжига. Без опоры на какую-либо теорию, считают, что использование TeO2 снижает вязкость расплавленной фритты, таким образом позволяя фритте проникать через просветляющий слой ФГ элемента, растворять и/или разъедать его, улучшая омический контакт между серебром или сформированным металлическим контактом и субстратом элемента.

Упоминание в настоящем описании "одного варианта выполнения изобретения", "некоторых вариантов выполнения изобретения", "одного или более вариантов выполнения изобретения" или "варианта выполнения изобретения" означает, что конкретный признак, структура, материал или особенность, описанные в связи с данным вариантом выполнения, включены по меньшей мере в один вариант выполнения данного изобретения. Таким образом фразы, такие как "в одном или более вариантах выполнения изобретения", "в некоторых вариантах выполнения изобретения", "в одном варианте выполнения изобретения" или "в варианте выполнения изобретения" в различных местах настоящего описания необязательно касаются одного и того же варианта выполнения изобретения. Кроме того, частные признаки, структуры, материалы или особенности могут комбинироваться любым подходящим образом в одном или более вариантах выполнения.

Несмотря на то, что изобретение в данном тексте было описано со ссылкой на частные варианты выполнения, необходимо понимать, что данные варианты выполнения только иллюстрируют принципы и области применения настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники понятно, что возможны различные модификации и изменения способа и аппаратного оформления настоящего изобретения без выхода за рамки сущности и объема изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение включает модификации и изменения, которые находятся в рамках прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

1. Фритта для проводящей пасты для применения в просветляющем покрытии на полупроводнике для использования в качестве фотогальванического элемента, причем фритта содержит: ТеО2, В2О3, Bi2O3 и SiO2, при этом данная фритта не содержит целенаправленно добавленного свинца, так что при обжиге фритта проникает через просветляющий слой, позволяя тем самым формировать омический контакт между проводящей пастой и полупроводником.

2. Фритта по п.1, дополнительно содержащая по меньшей мере один первый оксидный компонент, выбранный из одного или более из следующих: ZnO, Al2O3 и их комбинаций.

3. Фритта по п.1 или 2, дополнительно содержащая по меньшей мере один второй оксидный компонент, выбранный из одного или более из следующих: Ag2O, Sb2O3, GeO2, ln2O3, P2O5, V2O5, Nb2O5, Ta2O5 и их комбинаций.

4. Фритта по п.1, дополнительно содержащая по меньшей мере один оксид щелочного металла, выбранный из одного или более из следующих: Na2O, Li2O, K2O и их комбинаций.

5. Фритта по п.1, дополнительно содержащая по меньшей мере один оксид щелочноземельного металла, выбранный из одного или более из следующих: BaO, CaO, MgO, SrO и их комбинаций.

6. Фритта по п.1, где ТеО2 присутствует в количестве в диапазоне от около 0,1 мас.% до около 10 мас.%.

7. Фритта по п.6 дополнительно содержащая по меньшей мере один первый оксидный компонент, выбранный из одного или более из следующих:
ZnO в количестве до около 15 мас.% и
Аl2О3 в количестве до около 3 мас.%.

8. Фритта по п.6 или 7, дополнительно содержащая по меньшей мере один второй оксидный компонент, выбранный из одного или более из следующих:
Ag2O в количестве до около 8 мас.%;
Sb2O3 в количестве до около 5 мас.%;
GeO2 в количестве до около 10 мас.%;
In2О3 в количестве до около 5 мас.%;
Р2О5 в количестве до около 8 мас.%;
V2O5 в количестве до около 8 мас.%;
Nb2O5 в количестве до около 8 мас.% и
Та2О5 в количестве до около 8 мас.%.

9. Проводящая паста, содержащая, по существу, не содержащую свинца фритту по любому из пп.1-8 и проводящий материал.

10. Паста по п.9, где фритта содержится в количестве в диапазоне от около 1 мас.% до около 5 мас.%.

11. Паста по п.9, дополнительно содержащая один или более из следующих: теллурат висмута и силикат висмута, диоксид титана, диоксид циркония, соединения фосфора и их комбинации.

12. Изделие, содержащее субстрат и проводящую пасту по п.9, нанесенную на субстрат.

13. Изделие по п.12, в котором субстрат представляет собой один из следующих: полупроводник, листовое стекло или эмаль, нанесенную на листовое стекло.

14. Изделие по п.13, в котором просветляющий слой, содержащий TiO2 и Si3N4, нанесен непосредственно на субстрат, и проводящая паста нанесена на просветляющий слой.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к составам масс, используемых в производстве строительной керамики. .
Изобретение относится к технологии силикатов, в частности к составу легкоплавкой глазури для нанесения на керамику. .
Глазурь // 2329969
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов фриттованных глазурей, используемых в производстве облицовочной плитки, изделий хозяйственно-бытового назначения.
Изобретение относится к составам фритт для керамических красок, используемых при декорировании изделий из фарфора, фаянса, стекла, других материалов. .
Эмаль // 2323900
Изобретение относится к составам эмалей, используемых для покрытия изделий из чугуна и стали. .
Глазурь // 2318756
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов глазури, которая может быть использована в производстве облицовочной плитки, изделий декоративно-художественного и хозяйственно-бытового назначения, посуды.
Эмаль // 2318755
Изобретение относится к составам эмалей для стали и чугуна. .
Эмаль // 2317958
Изобретение относится к составам эмалей для нанесения на изделия из стали. .
Глазурь // 2316514
Изобретение относится к области технологии силикатов, в частности к составам фриттованных глазурей, которые могут быть использованы для покрытия изделий электротехнической керамики.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов глазурей для нанесения на керамический кирпич. Кирпичная глазурь включает, вес.ч.: глина 100; свинцовый глет 100; пиролюзит 10; костяная зола 50; бура 10. Технический результат: повышение морозостойкости кирпичной глазури.
Наверх