导电组合物以及所述组合物的应用制造技术

本发明专利技术提供了可用于制备导电网络的导电组合物，基于组合物的总重量，所述组合物包含：a)75～98重量％的银粉，所述银粉具有至少4.0g/cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电组合物以及所述组合物的应用
本专利技术涉及可用于制备导电网络的导电组合物。更具体地说，本专利技术涉及包含分散在粘合剂树脂中的可烧结银颗粒的导电组合物，其中当所述组合物被加热到所述银颗粒开始烧结的温度时，所述粘合剂树脂尚未处于完全固化或完全凝固的状态。
技术介绍
人们普遍认为，太阳能是一种重要的替代能源，它既有助于满足日益增长的全球能源需求，又能缓解化石燃料和核能对地球生态的不利影响。然而，太阳能发电的未来扩张与其相对于传统发电方法的竞争力相关，而这又将取决于可使得用于将阳光转化为电能的光伏(PV)太阳能电池具有更高的效率、可靠性和更低成本的技术进步。太阳能电池的效率和可靠性在很大程度上受到接触金属化——其通常被称为“电极”——的性质和品质的影响，所述接触金属化在电池的表面上提供导电路径以收集光转换电荷(photo-convertedcharge)并将其转移到外电路，从而产生可用的电能。目前，具有大约20～300微米的厚度的晶体太阳能电池(c-Si)仍然代表一种重要的技术，并且其通过使用单晶硅或多晶硅作为衬底来制造。通常将这些衬底用掺杂剂进行改性，按照惯例为：正或者p-掺杂的硅，其中空穴是主要电载流子；和负或n-掺杂的硅，其中电子是主要电载流子。此外，将要面向入射光的衬底或晶片的表面指定为前表面，将与前表面相对的表面称为后表面。重要的是，光伏电池还包含p-n结，其通常通过在硅衬底的前表面处进一步p-掺杂或n-掺杂薄发射体层而形成。块状硅——或吸收体层——通常被充当抗反射涂层的介电膜覆盖。电极在这样的晶体硅PV器件的前表面和后表面上形成，由此将被布置在前表面上的那些电极以阵列形式沉积在其上。合意的是，器件的前侧和后侧上的电极具有高导电性和低接触电阻。对于标准晶体硅PV器件而言，通常将所使用的金属化糊料在高温——例如800℃以上的温度——下烧制以形成电极。对于异质结晶体硅PV器件而言，使用低得多的温度——例如约200℃——以防止损坏下面的膜，例如对高退火温度敏感的掺杂a-Si:H膜。人们会认识到，薄膜太阳能电池技术的工业生产也很重要，其包括：薄膜非晶硅(a-Si)型太阳能电池、硅串联太阳能电池(a-Si/μ-Si)和多晶复合太阳能电池的生产，其中所述多晶复合太阳能电池例如基于碲化镉(CdTe)、硒化铜铟(CuInSe2或CIS)和硒化铜铟镓(CIGS)。薄膜太阳能电池中的光电转换层包含至少一个p-i-n结，并且有源层的叠层通常为微米量级厚。因此，薄膜太阳能电池中有源层的薄层电阻相对较高，并且这可延迟正面电极(frontelectrode)在电荷收集期间的横向电荷转移。然而，仅通过增加太阳能电池正面上栅格线的密度来补偿这种效应通常是无效的，因为这增加了光伏结的遮蔽，从而降低了电池输出。为了有效地减轻薄膜有源层的这个缺点，薄膜太阳能电池的正面电极现在通常由透明导电氧化物(TCO)组成，所述透明导电氧化物使得入射光能够到达光吸收材料并且充当欧姆接触以收集由光辐射在那里转换的电荷。TCO还充当抗反射涂层(ARC)。由于TCO的电阻固有地很高，因此必须在TCO表面上添加金属栅格线以进一步帮助电荷收集。非常需要栅格线中的金属与TCO表面之间紧密接触以确保电荷收集的效率。特别地，本专利技术涉及特别是在异质结晶体硅薄膜太阳能电池(例如CI(G)S、CdTe和α-Si/μ-Si)、非晶硅和块状异质结太阳能电池中的接触金属化，由此通过使用还包含金属颗粒的油墨、糊料或其它组合物在衬底表面上沉积聚合物膜来形成电极阵列。将组合物——例如通过印刷——沉积为网络，然后将组分聚合物粘合剂在相对较低的温度——例如低于250℃的温度——下固化或干燥。固化后，金属颗粒彼此在物理上连接并被聚合物基质固定，从而形成导电膜。当存在时，聚合物树脂或粘合剂还提供对TCO层的粘合性。然而，人们认识到这种类型的集电极的电阻率通常显著高于通过金属厚膜沉积制成的电极；这导致焦耳损失的增加并伴随着转换效率的降低。而且，所形成的电极的可焊性通常由于不足的被包埋的金属颗粒而较差。当使用这种金属或其合金作为导电填料时，银迁移可能有问题。EP2455947B1(CheilIndustries)描述了一种导电糊料组合物，其可用于形成被布置在透明导电氧化物上的低温型电极中。导电糊料组合物包含导电粉末、粘合剂树脂和溶剂，其中所述导电粉末包含重量比为1:0.4～1:2的平均粒径(D50)为≥1.2μm至≥3.0μm的薄片状粉末和平均粒径(D50)为≥0.2μm至≥2.0μm的球形粉末，并且所述导电粉末和所述粘合剂树脂以1:0.04～1:0.08的重量比存在。JP2013214733(NamicsCorporation)公开了一种导热糊料，其包含2～7重量份的热固性树脂粘合剂和100重量份的平均粒径为1～500nm的可烧结银颗粒，并且其中所述颗粒和树脂分散在有机介质中。由所述组合物通过在200℃下加热1小时而形成固化膜。US2011/0111404A1(Hwang等人)描述了一种在低温下可烧结的热固性电极糊料，该糊料包含：(a)金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)或铜(Cu)颗粒的导电粉末，所述粉末优选具有至多10μm的平均粒径；(b)热固性低聚物，通常是平均分子量为500～1500的丙烯酸低聚物；(c)热固性引发剂；(d)粘合剂；和(e)溶剂。本领域仍然需要进一步开发这样一种组合物，其能够有效地沉积与衬底欧姆接触的金属网络，从而使得接触网络的特征在于高电导率——由此使电阻损耗最小——以及与衬底的低接触电阻。这种需求的实现不应该要求容忍金属网络对衬底的粘合性降低、产品的机械稳定性降低或当覆盖时粘合剂树脂渗到衬底上。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于制备导电网络的导电组合物，基于组合物的总重量，所述组合物包含：a)75～98重量％的银粉，所述银粉具有至少4.0g/cm3的振实密度和小于1.5m2/g的比表面积；b)1～10重量％的粘合剂树脂；c)0～5重量％的硬化剂；和d)0～10重量％的溶剂，其中所述组合物的特征在于，当加热到所述银粉开始烧结的温度时，所述粘合剂树脂尚未处于完全固化或完全干燥的状态。粘合剂树脂的固化或干燥性质确保其在银颗粒烧结开始时不处于凝固状态。例如，粘合剂树脂的固化可能在银颗粒烧结起始时未开始，或者粘合剂树脂在银颗粒烧结起始时可能处于部分固化或部分干燥状态。不受理论束缚，银颗粒于烧结期间在未固化或未完全干燥的树脂基质内的质量迁移率——即，原子扩散和固结——使得基本上均匀的银微观结构形成。由此，由烧结银形成的导电特征物(feature)的特征在于低体积电阻率。组合物中所存在的银粉末的特征可以在于以下特征中的至少一个：i)质量中值直径(D50)为0.5～6.0μm，优选为0.8～5.0μm，更优选为1.0～5.0μm，更优选为1.1～4.0μm，甚至更优选为1.1～3.0μm；ii)D(10)为0.2～1.8μm，优选为0.4～1.8μm，更优选为0.4～1.7μm，甚至更优选0.6～1.7μm；iii)比表面积为小于1.0m2/g，优选小于0.7m2/g；和iv)振实密度为4.0～8.0g/cm3，优选为4.8～6.5g/cm3。出于完整性，这里本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备导电网络的导电组合物，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含：a)75～98重量％的银粉，所述银粉具有至少4.0g/cm3的振实密度和小于1.5m2/g的比表面积；b)1～10重量％的粘合剂树脂；c)0～5重量％的硬化剂；和d)0～10重量％的溶剂，其中所述组合物的特征在于，当加热到所述银粉开始烧结的温度时，所述粘合剂树脂尚未被完全固化或完全干燥。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.22 CN PCT/CN2016/0742871.用于制备导电网络的导电组合物，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含：a)75～98重量％的银粉，所述银粉具有至少4.0g/cm3的振实密度和小于1.5m2/g的比表面积；b)1～10重量％的粘合剂树脂；c)0～5重量％的硬化剂；和d)0～10重量％的溶剂，其中所述组合物的特征在于，当加热到所述银粉开始烧结的温度时，所述粘合剂树脂尚未被完全固化或完全干燥。2.如权利要求1所述的导电组合物，其中所述银粉的质量中值直径(D50)为0.5～6.0μm，优选为0.8～5.0μm，更优选为1.0～5.0μm，更优选为1.1～4.0μm，甚至更优选为1.1～3.0μm。3.如权利要求1或2所述的导电组合物，其中所述银粉的D(10)为0.2～1.8μm，优选为0.4～1.8μm，更优选为0.4～1.7μm，甚至更优选0.6～1.7μm。4.如权利要求1～3中任一项所述的导电组合物，其中所述银粉的比表面积小于1.0m2/g，优选小于0.7m2/g。5.如权利要求1～4中任一项所述的导电组合物，其中所述银粉的振实密度为4.0～8.0g/cm3，优选为4.8～6.5g/cm3。6.如权利要求1～5中任一项所述的导电组合物，其中所述粘合剂树脂包含氢化芳香族环氧树脂、脂环族环氧树脂或它们的混合物。7.如权利要求6所述的导电组合物，其中所述粘合剂树脂包含选自以下的环氧树脂：1,2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯；双(4-羟基环己基)甲烷二缩水甘油醚；4-甲基六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯；2,2-双(4-羟基环己基)丙烷二缩水甘油醚；3,4-环氧基环己基甲基-3',4'-环氧基环己烷羧酸酯；双(3,4-环氧基环己基甲基)己二酸酯；以及它们的混合物。8.如权利要求6或7所述的导电组合物，其中所述粘合剂树脂还包含选自以下的环氧树脂：氨基甲酸酯改性的环氧树脂；异氰酸酯改性的环氧树脂；环氧酯树脂；芳香族环氧树脂；和它们的混合物。9.如权利要求1所述的导电组合物，其包含：a)基于所述组合物的总重量，75～98重量％的银粉，所述银粉具有至多55μm、优选至多30μm、更优选至多10μm的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·米歇尔，A·亨肯斯，崔会旺，杨晶，G·德雷赞，姚伟，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE