JP6570249B2 - 導電性ポリマー組成物、コンタクト、部品、および方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、どちらも２０１１年１２月１３日付で出願され、参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許仮出願第６１／５６９，８５３号および同第６１／５６９，８８９号の優先権を主張する。

本発明は、コア−シェル伝導性粒子を使用して低温で硬化することができる導電性ポリマー組成物に関する。組成物を太陽電池などの様々な電子部品で使用することができる。本発明はさらに、結果として得られる部品および関連する使用法にも関する。

導電性ポリマー組成物は周知であり、多種多様な方面で応用される。これらの組成物を使用して、例えば電子デバイスにおいて導電性フィルムおよびパターンを形成することができる。そのような応用の一例は、光電池の製造でのペーストの使用である。低接触抵抗を有する銀電極はこれらの伝導性組成物から形成することができる。しかしながら、結晶シリコンに基づく光電池を作成するために使用される銀ペーストは、７００℃より高い焼成温度などの高い温度を硬化のために必要とする。このことはあるデバイスにとっては問題である。なぜなら、多くの電子デバイスはそのような高温にさらされるべきではないからである。例えば、Ｓｉ：Ｈ層を有する太陽電池を形成する場合、感熱材料を分解させないように加工温度は２５０℃を超えてはならない。したがって、多くの既知導電性組成物をそのような応用のために使用することはできない。高い導電率は、高効率を達成するために太陽電池などの応用における別の要件である。したがって、２５０℃未満などの比較的低温で熱硬化させることができる高導電性組成物を提供することが望ましい。

既知システムに関連する困難および難点は本発明で克服される。

概して、本発明は、伝導性粒子、例えば銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金属でコーティングされた粒子、例えばＡｇでコーティングされた銅（Ｃｕ）、ＡｇでコーティングされたＮｉを含む硬化性伝導性ポリマー組成物、および太陽電池用バスバーとしてのそれらの使用を特徴とする。

典型的には、結晶シリコン光電池のバックバスバーを作成するために用いられる銀ペーストは、Ｓｉウエハ表面と直接接触するために高温焼成を必要とし、このことはＢＳＦ（裏面電界）範囲を減少させ、ＢＳＦの連続性を中断する。Ａｌのフルバック範囲は、ＢＳＦ範囲が良好なほど高い太陽電池効率に至るために望ましい。スズは、低温硬化性伝導性ペーストをバックバスバーとして使用することによって可能となり、これらは焼成Ａｌの上面上にプリントされ、その後２５０℃以下で硬化される。

この概念は、窒化ケイ素パッシベーションを有するものなど非焼成アルミニウム（Ａｌ）バックコンタクトを有する電池にも当てはまる。本発明の組成物は２５０℃以下で硬化可能であるので、それらはパッシベーション層を通して発火せず、これはパッシベーションの完全性および品質を保存する。

１つの態様において、本発明は（ａ）有効量の導電性粒子であって、コアとシェルとを含む粒子；および（ｂ）２５０℃以下で硬化することができる有効量の硬化性ポリマー組成物を含む導電性熱硬化性組成物提供する。

別の多様において、本発明は、基体上に導電性層を形成する方法であって；（ａ）（ｉ）有効量の導電性粒子であって、コアとシェルとを含む粒子；（ｉｉ）有効量の２５０℃以下で硬化することができる硬化性ポリマー組成物を含む組成物を形成し；（ｂ）組成物を基体上に約１〜約１００ミクロンの厚さに施用し；そして（ｃ）施用された組成物を２５０℃未満の温度まで加熱して導電性層を形成することを含む方法を提供する。フリーラジカル開始剤が場合によって含まれていてもよい。

さらに別の態様において、本発明は、導電性ポリマー材料の薄層を有する基体を提供し、この材料は、２５０℃で硬化することができる硬化性ポリマー組成物を熱硬化させることによって形成される有効量のポリマーマトリックス中に分散された約７０重量％〜約９２重量％の導電性粒子を含み、この粒子はコアおよびシェルを含む。

さらに別の態様において、本発明は複数の層、および導電性部材を含む光起電デバイスを提供し、この導電性部材は、（ａ）有効量の導電性粒子、および（ｂ）２５０℃以下で硬化することができる硬化性ポリマー組成物を熱硬化させることによって形成される有効量のポリマーマトリックスを含む組成物から形成され、この粒子はコアとシェルとを含む。

（ａ）基体；（ｂ）基体上の透明導電酸化物の層；および（ｃ）透明導電酸化物の層と電気的に連通した導電性部材であって、（ｉ）有効量の導電性粒子であって、コアとシェルとを含む粒子、および（ｉｉ）２５０℃以下で硬化することができる硬化性ポリマー組成物を熱硬化させることによって形成される有効量のポリマーマトリックスを含む組成物から形成される導電性部材を含む層状アセンブリ。

本発明のさらに別の態様は、（ａ）その第１面上に配置されたｎ−エミッターを有するｐ型シリコン基体、（ｂ）その第２面上に配置されたＡｌ含有バックコンタクト層、（ｃ）ｎ−エミッター上に配置されたパッシベーション層、（ｄ）パッシベーション層の少なくとも一部の上に配置されているか、もしくはパッシベーション層の少なくとも一部を通して焼成されるフロント銀系コンタクト、（ｅ）Ａｌ含有バックコンタクト層上に配置された複数のポリマー系伝導性バスバーであって、（ｉ）有効量の導電性粒子であって、コアとシェルとを含む粒子；および（ｉｉ）２５０℃以下で硬化することができる有効量の硬化性ポリマー組成物を含む導電性熱硬化性組成物を含むポリマー系伝導性バスバーを含む太陽電池である。

本発明の１つの態様は、（ａ）その第１面上に配置されたｎ＋エミッターを有するｎ型シリコン基体、（ｂ）その第２面上に配置されたｐ＋Ａｌ−Ｓｉ含有バックコンタクト層、（ｃ）エミッター上に配置されたパッシベーション層、（ｄ）パッシベーション層の少なくとも一部の上に配置されているか、またはパッシベーション層の少なくとも一部を通して焼成されるフロント銀系コンタクト、（ｅ）バックコンタクト層上に配置された複数のポリマー系伝導性バスバーであって、（ｉ）導電性粒子であって、コアとシェルとを含む粒子；および（ｉｉ）２５０℃以下で硬化することができる有効量の硬化性ポリマー組成物を含む導電性熱硬化性組成物を含むポリマー系導電性バスバーを含む太陽電池である。

さらに別の態様において、本発明の太陽電池は、（ａ）アルミニウムバックコンタクト、および（ｂ）バックコンタクト上に配置された少なくとも１つのバスバーであって、伝導性金属粒子と２５０℃以下で硬化させることができる硬化性ポリマー組成物とを含む伝導性組成物を２５０℃以下の温度で硬化させることによって形成されるバスバーコンタクトを含む。

当然のことながら、本発明は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、全て本発明から逸脱することなく様々な点で修飾が可能である。したがって、説明は例示的であって、制限的ではないと見なされるべきである。

図１は、本明細書中で記載される組成物から形成されるコンタクトを有する代表的な好ましい実施形態の層状アセンブリの概略的断面図である。 図２は、本明細書中で記載される組成物から形成されるアタッチメントタブを有する別の代表的な好ましい実施形態の層状アセンブリの概略的断面図である。 図３は、本明細書中で記載される組成物から形成される上側および下側バスバーを利用する代表的な好ましい太陽電池の概略的透視図である。 図４は、本明細書中で記載される組成物から形成される下側バスバーを有する別の代表的な好ましい実施形態の層状アセンブリの概略的断面図である。

本発明は、加工温度が２５０℃を超えてはならないものなどの多くの適用で使用することができる導電性低温熱硬化性ポリマー組成物を提供する。本発明のあるバージョンでは、組成物は無溶媒である。本発明はさらに、本発明の組成物を使用して、導電性フィルム、回路、トレース、コンタクトなどを形成する方法を提供する。本発明は、本発明の組成物および方法を使用して形成されるデバイス、製品および／またはコーティングされた基体を含む。

本発明は伝導性Ａｇ電極を２５０℃より低い温度で形成することを可能にする。ペーストは７０℃より高いが２５０℃より低い温度にて１０分以内で熱硬化することができる。薄膜太陽電池以外に、本発明は、他の感熱性基体表面上でも同様に使用することができる。

太陽電池、または光電池は本発明の主な用途である。光電池の３つの重要な要素は、光子を吸収し、それらを励起子に変換する半導体、励起子を電子とホールとに分割する半導体接合部、および電流を外部回路へ流れさせるデバイスのフロントおよびバック上のコンタクトである。半導体材料は伝統的に光電装置の種類を規定し、したがって様々なテクノロジーとしては、結晶シリコンから作成される光電装置、薄膜半導体から作成される光電装置、および完全または部分的有機半導体を用いて作成される光電装置が挙げられる。

結晶シリコン。結晶性Ｓｉ光電装置には、アモルファスシリコンの薄膜を使用するものを除く、シリコンを半導体として使用する全ての光起電デバイスが含まれる。それらは、ポリ／多結晶性Ｓｉ、モノ／単結晶Ｓｉ、およびリボン成長Ｓｉを含む。結晶シリコンは、実際の光電池で使用される第１半導体材料であり、常に世界的光起電市場で優勢であった。

結晶性光電装置に関して、半導体ホモ接合部は一般的にｐ型ホウ素ドープケイ素の上面にｎ型リンをドープすることによって形成される。プリントされたコンタクトを次いでセルの上部および底部に施用し、上部（フロント）コンタクトは、通常、反射防止コーティング（ＡＲＣ）の施用によって光吸収を促進するように特別に設計されている。

現在のＰＶ市場は単結晶および多結晶シリコンウエハに基づく太陽電池が優位を占めている。対応する加工技術はマイクロエレクトロニクス業界とともに開発されてきた。しかしながら、太陽電池とマイクロエレクトロニクスとの間の本質的な差はスケーラビリティーにある。トランジスタがさらに小さくなると、さらに安くなり、さらに高速になる一方で、太陽電池はサイズを縮小することはできない。なぜなら、太陽光を集めるために大きな面積が必要であるからである。面積あたりのデバイスの数を増加させることは、光電装置に対してプラスの効果はない。その代わり、デバイスの効率を増大させなければならず、これは全ての太陽電池の構想で当然試みられるが、１．１ｅＶのエネルギーギャップについて約３０％に限定される。

結晶性Ｓｉは他のクラスの光電装置と比べて様々な利点および短所を有する。結晶性Ｓｉ光電装置はアモルファスＳｉ薄膜太陽電池に比べて安定である。結晶性Ｓｉ光電装置は一般的に１１〜１６％の範囲内の良好な電力変換効率で動作する。短所には、結晶性Ｓｉの比較的低い光子吸収効率が含まれ、これはさらに厚い（約数百ミクロン）半導体を必要とする。

結晶性Ｓｉ光起電モジュールの製造は、４つの主要なプロセス：スライシング、ウエハスライシング、セル加工およびモジュール製造を含む。

薄膜太陽電池。結晶性光電装置に関連する高コストおよび比較的低い光吸収は、薄膜半導体材料、つまり非常によく光を吸収するので約１ミクロンの薄膜しか必要とされない材料の開発に至った。材料はアモルファスシリコン、ＣｄＴｅ、およびＣｕＩｎＧａＳｅ２（ＣＩＧＳとしても知られる）を含む。薄膜太陽電池の半導体接合部は、アモルファスＳｉのＰ−Ｉ−Ｎ接合部またはＣｄＴｅおよびＣＩＧＳのバルクヘテロ接合部のいずれかである。透明導電酸化物（ＴＣＯ）をフロントコンタクトとして使用し、そして金属をバックコンタクトとして使用する。

薄膜太陽電池は大量生産に適している：薄膜デバイスはコーティングされたポリマー、ガラスまたはステンレス鋼のいずれかのシート上に連続してロール焼き付けすることができる。適切な電力変換効率が達成可能である：実験室試験で１３％超、および５〜８％の平均モジュール効率。残念なことに、電力変換は時間とともに低下する。

薄膜太陽電池は、光電池の材料の量と、したがってコストを減少させることを目的として開発された。ウエハベースのセルの厚さは、ウエハ取り扱い中の機械的安定性によって制限される。機械的安定性問題をガラスなどの安価な基体に換えることで、はるかに薄いフィルムの使用が可能になる。ＰＶ応用のほかに、薄膜はディスプレイおよびセンサーのような大面積電子デバイスにとっても魅力的である。非常に大規模なガラス基体上の薄膜の均一な堆積は、鏡、色付ガラス（ｔｏｎｅｄ ｇｌａｓｓ）などのような様々な応用のためにガラス工業によってすでに開発されている。これらのテクノロジーを用いる薄膜堆積によって、材料コスト削減が可能になる。さらに、ウエハベースのモジュールにおいて、太陽電池は追加の接続ストリップ（ｅｘｔｒａ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒｉｐ）と相互接続されなければならない。接続ストリップのアセンブリは労働集約的であり、故障に敏感である。ガラスのような異質基体上の大面積デバイスの利点は、相互接続が太陽電池のモノリシック集積化によって実現することができることである。このことは、ＰＶにおける費用限界を減少させる高い可能性を提供する太陽電池モジュールデザインの全く新しい概念をもたらす。

ガラスのような安価な基体を使用する場合の１つの主な課題は、加工温度における制限である。典型的なガラスは、約６００℃で歪み点を有する。このことは、全プロセスステップがこの限界以下でなければならないことを意味する。Ｓｉウエハは１４１４℃のＳｉの高融点のためにはるかに高い温度で操作することが可能である。低温で薄膜テクノロジーを実現するために、様々な材料系が研究されてきた。銅インジウムジセレニド（ＣＩＳ）およびテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）のような化合物半導体は有望な候補である。シリコンはその存在量および無毒性のために特に魅力的である。プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）によって堆積された水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜は部分的に成功を収めた。現在のところ、それは大量生産を妨げる障壁を克服した唯一の薄膜テクノロジーである。しかし、それは今までのところウエハベースのテクノロジーに取って代わることはできず、市場占有率は１０％以下である。低電力応用（例えば、腕時計および電卓）に関して、アモルファスシリコン太陽電池は主要なテクノロジーとして確立されている。それらは、結晶性ウエハ材料と比較して劣ったそれらの電子特性および劣化（ステブラー・ロンスキー効果）のために効率が低い。したがって、改善された電子特性を有するシリコン薄膜の製造が、研究者の関心を集めている。微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ−Ｈ）を２００℃より低い温度で堆積させることができる。１０％を上回る太陽電池効率が得られた。４５０ｍｍ×９１０ｍｍまでのサイズのμｃ−Ｓｉ：Η／ａ−Ｓｉ：Ηタンデム太陽電池モジュールで、１３．５％の初期効率が得られた。多結晶性およびａ−Ｓｉの利点を組み合わせたハイブリッドテクノロジーにおいて、例えばＨＩＴセルにおいて、約２０〜２３％の効率を実現することができる。ＨＩＴセルは本発明のペーストを適用することができる応用である。微結晶シリコン構造は多結晶性Ｓｉウエハ材料と比較して全体的に限定されると考えられる。粒子境界での再結合を最小限に抑えるために、大きな粒子サイズが望ましい。

理想的には、粗粒（ｌａｒｇｅ ｇｒａｉｎｅｄ）シリコン薄膜をガラスのような安価な異質基体上に形成しなければならない。粗粒とは、層厚さよりも横方向に大きいと定義することができる。この場合、効率はフロントおよびバックコンタクトでの再結合によって制限される。これによってはるかに低コストでシリコンウエハに匹敵する効率がもたらされることが望まれる。６００℃付近のガラスの軟化点のために、シリコン薄膜は低温で形成されなければならない。

本発明の光起電デバイスは、アモルファスシリコン、結晶シリコン、銅インジウムガリウムジセレニド、Ｐ−Ｎダイオード、またはＰ−Ｉ−Ｎダイオードの１つまたは複数の層を含み得る。アルミニウムも層中に含まれていてもよい。ケイ素の高融点のために、ガラス軟化点より低い温度でのアモルファスシリコンの結晶化は固相反応である。アモルファスシリコンと接触した金属は結晶化時間および温度を減少させることも判明している。さらに、結果として得られるＳｉ粒子サイズを増大させることができる。残念なことに、結果として得られる結晶シリコン中の金属不純物は、非常に高いドーピングレベル（たとえば、Ａｌの場合）をもたらす可能性がある。結果として得られる高再結合率のために、金属誘起結晶化（ＭＩＣ）から得られる結晶シリコンは吸収体層には適さない。しかしながら大きな粒子サイズのために、そのような層はその後の低温でのエピタキシャル肥厚化（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ）のためのテンプレートとして使用することができる。そのようにするために、結晶化シリコンの連続した平滑層が必要である。アルミニウム誘起層交換（ＡＬＩＬＥ）として知られるプロセスが開発された。このプロセスでは、ガラス基体上のアルミニウムおよびアモルファスシリコン二重層がそれらの位置を交換し、同時にシリコンの結晶化が起こる。結果として得られる多結晶シリコン層は平滑で、連続し、優先的（１００）配向を有する大きな粒子（＞１０μｍ）を特徴とする。したがって、ＡＬＩＬＥ層はその後の低温エピタキシーのためのテンプレート（シード層）としてふさわしい。

本発明の主要成分は、導電性粒子、硬化性ポリマー組成物、エチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマー、ブロック化イソシアネート、反応性希釈剤、溶媒、フリーラジカル開始剤、触媒、および添加剤を含み得る。

導電性粒子。組成物はさらに、導電性粒子、および好ましくは少なくとも部分的に金属性である粒子も含む。

導電性粒子は単一金属構造を有し得るか、またはコア−シェル構造を有し得る。単一金属またはコア−シェル粒子のコアとして使用されるかどうかにかかわらず、本明細書中で有用な金属としては、銀、金、白金、パラジウム、銅、およびニッケルが挙げられる。概して、コア−シェル粒子は、高伝導性コーティングまたはシェルによっておおわれたより低伝導性コアを有する。あるいは、卑金属（ｌｅｓｓ ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌ）コアは貴金属（ｍｏｒｅ ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌ）コーティングまたはシェルによっておおわれている。ＡｇでコーティングされたＣｕもしくはＡｇでコーティングされたＣｕ合金、またはＡｇでコーティングされたＮｉもしくはＡｇでコーティングされたＮｉ合金は良い例である。それらは費用便益ならびにＡｇ粒子よりも良好な浸出耐性（ｌｅａｃｈ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を提供する。さらに、貴金属（ｍｏｒｅ ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌ）コーティングは卑金属の耐酸化性を改善する。

コア−シェル粒子において、コアは、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、遷移非貴金属、遷移非貴金属の合金、ポリマー、シリカ、アルミナ、ガラス、グラファイトおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される組成物から作成されることが想定される。単一金属粒子は、コアおよびシェルが同じ金属である場合を間接的に想定し得る。好ましい実施形態において、コアは銅であり、シェルは銀である。

特に、本発明のコア−シェル粒子は、銀でコーティングされたニッケル粒子、銀でコーティングされた銅粒子、銀でコーティングされたポリマー粒子、銀でコーティングされたシリカ粒子、銀でコーティングされたアルミナ粒子、銀でコーティングされたガラス粒子、銀でコーティングされたグラファイト粒子、金でコーティングされたニッケル粒子、金でコーティングされた銅粒子、金でコーティングされたポリマー粒子、金でコーティングされたシリカ粒子、金でコーティングされたアルミナ粒子、金でコーティングされたガラス粒子、金でコーティングされたグラファイト粒子、白金でコーティングされたニッケル粒子、白金でコーティングされた銅粒子、白金でコーティングされたポリマー粒子、白金でコーティングされたシリカ粒子、白金でコーティングされたアルミナ粒子、白金でコーティングされたガラス粒子、白金でコーティングされたグラファイト粒子、パラジウムでコーティングされたニッケル粒子、パラジウムでコーティングされた銅粒子、パラジウムでコーティングされたポリマー粒子、パラジウムでコーティングされたシリカ粒子、パラジウムでコーティングされたアルミナ粒子、パラジウムでコーティングされたガラス粒子、パラジウムでコーティングされたグラファイト粒子、およびそれらの組み合わせであり得る。

本発明の組成物は、金属粒子を約７０重量％〜約９２重量％、好ましくは約７５〜約８５重量％、さらに好ましくは約８４〜約８６重量％、そしてなお一層好ましくは約８５重量％の濃度で含み得る。

１つの実施形態において、コア−シェル粒子で、コアは粒子の約７０〜約９８重量％、好ましくは約８０〜約９８重量％、さらに好ましくは約８５〜約９１重量％を占める。シェルは粒子の約２〜約２０重量％、好ましくは約５〜約２０重量％、さらに好ましくは約９〜約１５重量％を占める。

上述のとおり、幅広い金属を使用することができ、その優れた特性を考慮して、銀が好ましい。金属粒子はフレークまたは粒子などの様々な異なる形態であり得る。多くの応用で、フレークが好ましい。本明細書中で有用な粒子は、フレークであるかまたはほぼ回転楕円体であるかまたは他の形状の粒子であるかにかかわらず、約０．０１ミクロン〜約５０ミクロン、好ましくは約０．１ミクロン〜約２０ミクロン、好ましくは約３ミクロン〜約２０ミクロン、そしてさらに好ましくは約２ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内のＤ_５０サイズを有する。

別の実施形態において、約２０ミクロンまでの長さおよび約２ミクロン以下の厚さを有するフレークなどの細長い形状を有する伝導性微粒子を使用する。これらの微粒子の伸長は、それらのアスペクト比によって表され、アスペクト比とは横方向または直交軸に沿った粒子の寸法に対する最長の軸に沿った粒子の寸法の比である。本発明によるポリマー組成物の伝導性は、概して伝導性微粒子のアスペクト比とともに増加する。

ある実施形態において、金属粒子は０．２〜５ｍ^２／ｇ、好ましくは０．５〜２ｍ^２／ｇの表面積を有する。ある実施形態において、金属粒子は０．１〜６ｇ／ｃｃ、好ましくは２．５〜４．５ｇ／ｃｃのタップ密度を有する。本発明で用いられる伝導性金属材料の実例は、例えば、Ｆｅｒｒｏ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎまたはＤｅｇｕｓｓａ Ｍｅｔｚ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な銀フレークである。

硬化性ポリマー組成物。ポリマー組成物は、熱可塑性プラスチック、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリイミド、ポリ尿素、セルロース、熱硬化性物質、アクリレート、エポキシ、イソシアネート、ブロック化イソシアネート、ポリエステル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される成分を含む。

１つの実施形態において、ポリマー組成物は、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマー、および２００℃より低い非ブロッキング温度（ｕｎｂｌｏｃｋｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有するブロック化イソシアネートを含み得る。

エチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマー。本明細書中で有用なエチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマーはヒドロキシル基を含む。そのようなものは、脂肪酸修飾ポリエステル（メタ）アクリレートモノマー（複数可）またはオリゴマー（複数可）、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、グリセロールモノ（メタ）アクリレート、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ヒドロキシエトキシアリルエーテルからなる群から選択される。他の有用なエチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマーは概して「エポキシ（メタ）アクリレートモノマーまたはオリゴマーを含み、これは、エポキシ樹脂と１以上のアクリレート／メタクリレート（またはアクリル酸もしくはメタクリル酸）とから形成されるモノマーまたはオリゴマーを含む。したがって、「エポキシアクリレートオリゴマー」という用語は、限定されないが、芳香族二官能性エポキシアクリレートおよびメタクリレート、ノボラックエポキシアクリレートおよびメタクリレート、アクリル化油エポキシアクリレートおよびメタクリレート、脂肪族エポキシアクリレートおよびメタクリレート、アクリレートおよび／またはメタクリレートを含有する特殊エポキシオリゴマーなどの様々な材料の種類を包含する。モノマーおよび／またはオリゴマーは排他的にアクリレートもしくは排他的にメタクリレートを含み得るか、またはアクリレートおよびメタクリレートの両方を含み得る。芳香族二官能性エポキシアクリレートの一例は、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル系エポキシアクリレートである。好ましくは、本明細書中で記載される好ましい実施形態の組成物で使用されるエポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートオリゴマーは遊離エポキシ基が残っていない。しかしながら、使用されるエポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートオリゴマーはある割合の未反応エポキシ基を含み得ると理解される。好ましくは、未反応エポキシ基の割合は３０％未満であり、さらに好ましくは１０％未満である。

本明細書中で用いられる「オリゴマー」という用語は、一般的に、約２５０〜約２０，０００、好ましくは約５００〜約１０，０００の数平均分子量を有するポリマーまたは対応する構造を指す。

本明細書中に記載されるエポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートは、典型的には１０以下の官能基を有し、１〜８が好ましく、２〜６が最も好ましい。

ブロック化イソシアネート。本発明の組成物はブロック化イソシアネートを含む。非ブロッキング温度と呼ばれる、ブロッキング基が除去され、イソシアネートが反応し得るある温度以下での反応を防止するために、イソシアネートをブロックする。有用なブロック化イソシアネートとしては、イソシアネート修飾エポキシ（メタ）アクリレートモノマー（複数可）またはオリゴマー（複数可）、マロネートブロック化脂肪族イソシアネート、マロネートブロック化芳香族イソシアネート、ピラゾールブロック化脂肪族イソシアネート、ピラゾールブロック化芳香族イソシアネート、カプロラクタムブロック化脂肪族イソシアネート、カプロラクタムブロック化芳香族イソシアネート、オキシムブロック化脂肪族イソシアネート、オキシムブロック化芳香族イソシアネート、およびそれらの組み合わせが挙げられる。好ましい実施形態において、ブロック化イソシアネートは脂肪族である。ブロック化イソシアネートは、約０．１重量％〜約１０重量％、好ましくは約０．５〜約５重量％、そしてさらに好ましくは約１〜約４重量％の濃度で使用することができる。まとめると、（ｉ）ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマーおよび（ｉｉ）ブロック化イソシアネートの組み合わせを約０．１％〜約３０％の濃度で使用する。

脂肪酸修飾（メタ）アクリレート。本発明の好ましい実施形態の組成物は１以上の脂肪酸を含む特定のエポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートオリゴマーを含む。したがって、これらの脂肪酸含有オリゴマーを本明細書では「脂肪酸修飾エポキシアクリレートまたはメタクリレートオリゴマー」と称する。脂肪酸修飾エポキシアクリレートオリゴマーは、典型的にはエポキシ樹脂を、アクリレートおよび／またはメタクリレート（またはアクリル酸および／もしくはメタクリル酸）と１以上の脂肪酸との混合物と反応させることによって形成される。脂肪酸基（複数可）はアクリレートおよび／またはメタクリレート基（複数可）を置換する。最も好ましくは、エポキシアクリレートまたはメタクリレートオリゴマーは２〜６個の官能基を有する脂肪酸修飾アクリレートまたはメタクリレートエポキシオリゴマーである。脂肪酸修飾エポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートは、選択的に重合されてオリゴマーを形成するモノマー、またはモノマーとオリゴマーとの組み合わせであり得る。好ましい実施形態のある任意のバージョンでは、脂肪酸修飾エポキシジアクリレートオリゴマーとエポキシトリアクリレートオリゴマーとの組み合わせを使用する。この特定の組み合わせは、著しく高レベルの導電率を提供することが判明している。無溶媒および溶媒含有組成物はどちらも特定の脂肪酸修飾エポキシアクリレートを使用して高導電率を示す。

様々な脂肪酸を好ましい脂肪酸修飾エポキシアクリレートオリゴマーで使用することができる。例えば、脂肪酸基の炭化水素鎖長は１０〜３０個の炭素で変化し得、典型的には１２〜１８の範囲内である。脂肪酸は飽和または不飽和のいずれかであり得る。さらに、二量体脂肪酸を脂肪酸修飾エポキシアクリレートまたはメタクリレートオリゴマーに組み入れることもできることも想定される。

好ましくは、脂肪酸修飾ジアクリレートエポキシオリゴマーはＲａｈｎ ＵＳＡから入手可能な名称Ｇｅｎｏｍｅｒ ２２５９で市販されている。他の好ましい市販の脂肪酸修飾ジアクリレートエポキシオリゴマーの例には、限定されないがＧｅｎｏｍｅｒ ２２５５が含まれ、これもＲａｈｎ ＵＳＡから入手可能である。Ｇｅｎｏｍｅｒ ２２５５および２２５９は修飾ビスフェノールＡエポキシアクリレートである。Ｇｅｎｏｍｅｒ ２２５５は、２２５９よりも修飾の程度が低い。Ｇｅｎｏｍｅｒ ２２５９は２個の平均官能基を有するラウリン酸修飾エポキシアクリレートであると考えられる。エポキシジアクリレートオリゴマーは導電率の増加をもたらす任意の量で使用することができ、したがって「有効濃度」で使用することができる。脂肪酸修飾エポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートモノマー（複数可）もしくはオリゴマー（複数可）の有効濃度は、典型的には、約０．１％〜約３０％の濃度である（本明細書中で表されるすべてのパーセンテージは、別段の記載がない限り、硬化前の組成物に基づく重量パーセンテージである）。

好ましい市販のエポキシオリゴマーのさらなる例としては、限定されないが、ＣＮ１１３Ｄ７０およびＣＮ２１０１が挙げられる。これらはどちらもＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。ＣＮ１１３Ｄ７０は脂肪酸修飾三官能性エポキシアクリレートであり、３０％のＳＲ９０２０（プロポキシル化グリセロールトリアクリレート）を有する修飾エポキシノボラックアクリレートであると考えられる。ＣＮ１１３Ｄ７０は５１℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。ＣＮ２１０１は脂肪酸修飾エポキシアクリレートである。ＣＮ２１０１は６３℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。ＣＮ２１０１はエポキシアクリレートオリゴマーとアクリル酸エステルとのエステルとして供給される。

任意のエポキシトリアクリレートオリゴマーは脂肪族であり、好ましくはＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｉｎｃ．から入手可能なＣＮ１３３である。ＣＮ１３３は、トリメチロールプロパノールおよび／またはグリセロールグリシジルエーテル系エポキシアクリレートであると考えられ、一般的に三官能性脂肪族エポキシアクリレートであるとみなされる。ＣＮ１３３は６０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。それは主に硬化速度を増大させるために用いられる。エポキシトリアクリレートオリゴマーは、もし使用される場合、好ましくは約０．１％〜約２５％の濃度で使用される。

脂肪酸修飾エポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートに加えて、またはその代わりに、本発明は脂肪酸修飾ポリエステルアクリレートおよび／またはメタクリレートの組み入れを含み得る。組み合わせて使用する場合、脂肪酸修飾ポリエステルアクリレートおよび／またはメタクリレートを脂肪酸修飾エポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートに対してほぼどのような割合でも使用することができる。脂肪酸修飾ポリエステルアクリレートまたはメタクリレートは１以上のポリオールをポリカルボン酸、アクリル酸および／またはメタクリル酸、ならびに脂肪酸の混合物と反応させることによって形成される。脂肪酸は前述のとおりである。アクリル酸および／またはメタクリル酸は当業者に公知である。そして、ポリカルボン酸は一般的に２以上のカルボン酸基を含有する化合物である。ポリカルボン酸の一例は、２つの−ＣＯＯＨ基を有するジカルボン酸である。一般的に、ポリカルボキシル成分の官能価は２〜１０であり、好ましくは２〜６である。ポリオール成分は、当該技術分野で公知のほぼすべてのポリオールから選択することができる。脂肪酸修飾ポリエステルアクリレートおよび／またはメタクリレートモノマー（複数可）またはオリゴマー（複数可）の有効濃度は、典型的には約０．１％〜約３０％の濃度である。上述のように、本発明の組成物は、脂肪酸修飾エポキシアクリレートおよび／またはメタクリレートモノマー（複数可）またはオリゴマー（複数可）、および脂肪酸修飾ポリエステルアクリレートおよび／またはメタクリレートモノマー（複数可）またはオリゴマー（複数可）の組み合わせを使用することができる。これらのクラスの脂肪酸修飾成分の組み合わせを使用する場合、それらの合計濃度は約０．１％〜約３０％である。

脂肪酸修飾ポリエステルアクリレートは、例えばＲａｈｎ ＵＳＡから名称Ｇｅｎｏｍｅｒ ３６１１で商業的に入手することができる。Ｇｅｎｏｍｅｒ ３６１１は、ステアレート末端基を有する６官能性ポリエステルアクリレートオリゴマーであると考えられる。

反応性希釈剤。本発明の組成物はさらに、場合によって有効量の反応性希釈剤を含み得る。ジアクリレートエポキシオリゴマーとトリアクリレートエポキシオリゴマーとの顕著な組み合わせを使用する場合、そのような反応性希釈剤の一例は、ヘキサンジオールジアクリレートである。ヘキサンジオールジアクリレートはＲａｈｎ ＵＳＡ Ｃｏｒｐから名称Ｍｉｒａｍｅｒ Ｍ２００で入手可能である。他の反応性希釈剤を使用することができる。有効量の一例は、約１％〜約１０％、さらに好ましく約２％〜約８％、さらに好ましくは約２重量％〜約７重量％の濃度である。約４％〜約７％の濃度が最も好ましい。しかしながら、ある適用において、例えば、硬化前の結果として得られる組成物の粘度が好適であり、その後の加工および適用操作に好適で、適合性である場合、反応性希釈剤を使用する必要はない可能性があると理解される。

フリーラジカル開始剤。本発明の組成物は、１以上のフリーラジカル開始剤、たとえばＳｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能な２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３−ヘキシンも含む。他のフリーラジカル開始剤、たとえば過酸化ジクミル、過酸化ジベンゾイル、１，１−ジ（ｔ−アミルペルオキシ）シクロヘキサン、類似の薬剤、およびそれらの組み合わせを使用することができる。本発明またはその好ましい実施形態がこれらの特定のフリーラジカル開始剤に決して限定されないことは理解されるであろう。組成物の成分および硬化条件と適合性であるように選択されるほぼ全ての有機ペルオキシドを使用することができることが企図される。さらに、ある適用に関して、ハロゲン分子および／またはアゾ化合物などの他の種類のフリーラジカル開始剤を使用することが可能であり得ることも企図される。選択されたフリーラジカル開始剤（複数可）は、系の重合を開始するために概ね有効な濃度で使用される。そのような濃度は、典型的には、約０．０１重量％〜約２重量％、好ましくは約０．０５重量％〜１．５重量％、さらに好ましくは約０．１〜約１重量％であり、０．３％が好ましい。

ウレタン触媒。ウレタン触媒は、イソシアネート基がヒドロキシル基と反応してウレタン結合を形成し得るように、イソシアネート基の遊離を支援するのに有用である。有用なウレタン触媒としては、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジラウリルメルカプチド、コバルトビス（２−エチルヘキサノエート）、ビスマストリス（２−エチルヘキサノエート）、第３アミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、有機金属化合物、ビスマスオクタノエート、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯまたはＴＥＤＡとも呼ばれる）、ビス−（２−ジメチルアミノエチル）エーテル、カリウムオクトアート、およびそれらの組み合わせが挙げられる。

ウレタン触媒を約０．０１〜約５重量％、好ましくは約０．０５〜約３重量％、さらに好ましくは約０．１〜約１重量％の量で使用することができる。

溶媒。無溶媒適用が好適であるが、溶媒は場合によっては有利である。有用な溶媒としては、グリコールエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、グリコールエーテルエステル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、アジピン酸のジメチルエステル、グルタル酸のジメチルエステル、およびコハク酸のジメチルエステル、テルペンアルコール、エステルアルコール、テキサノール、水、キシレン、ＤＯＷＡＮＯＬ ＰＭＡ（プロピレングリコールメチルエーテルアセテート）、ＤＰＧＭＥ（ジプロピレングリコールメチルエーテル）、ブチルアセテート、Ｃ_９芳香族、エチルトルエン、トリメチルベンゼン、およびそれらの組み合わせが挙げられる。

幅広い他の添加剤、成分、および／または薬剤を添加することができるか、あるいは本発明の組成物に組み込むことができる。例えば、さまざまな湿潤剤、消泡剤および粘度調節添加剤を添加することができる。例えば、コネチカット州ウォリングフォードのＢＹＫ ＵＳＡから商業的に入手可能なＢＹＫ（登録商標）３２１を湿潤剤として使用することができる。ＢＹＫ（登録商標）３２１は、ポリエーテル修飾メチルアルキルポリシロキサンコポリマーであると考えられる。

本発明の組成物は、好ましくはフリーラジカル開始剤と反応性希釈剤とを組み合わせ、続いて、前述のように好ましくはエポキシジアクリレートオリゴマーおよびエポキシトリアクリレートオリゴマーであるエポキシアクリレートオリゴマーを添加することによって好ましくは形成される。中間混合物を、均質な樹脂混合物が得られるまで充分に混合する。好ましくは銀フレークである導電性金属微粒子を次いで添加し、続いてさらなる混合および場合によってミリングをおこなう。

例えば本発明の組成物を使用する、コーティングされた基体、層状アレイ、またはデバイスを、所望の領域において所望の厚さに組成物を施用し、次いで組成物を硬化させることによって調製することができる。組成物の施用は、様々なやり方で好ましい可能性があるが、スクリーン印刷が好ましい。当業者には理解されるように、様々なパターンを施用して、様々なコンタクト、トレース、回路および／または他の導電性領域を形成することができる。

フィルムまたはコーティング厚さは様々であり得るが、約１〜約１００ミクロンが典型的であり、約１０〜約７０ミクロンが好ましく、約１５〜約５０ミクロンが多くの応用で最も好ましい。

上述のように、好ましい実施形態の組成物は、２５０℃未満などの比較的低温で熱硬化可能である。典型的な硬化パラメータは約１４０℃〜２００℃の温度を約５秒〜約２０分の時間利用し、約１０分が好ましい。ある実施形態において、２００℃までの温度を使用することができる。６０分程度またはそれ以上の硬化時間を利用することができることが企図される。硬化および加熱は好ましくは空気中で実施される。しかしながら、多くの応用で、硬化は不活性ガス雰囲気中で実施され得ることが企図される。

本発明の組成物は、先述のような開始剤の代わりに有効量のＵＶ硬化剤を組み入れて、ＵＶ線放射に暴露することによって硬化させることができることも企図される。

ある適用では、本発明および好ましい実施形態の組成物を無溶媒状態で提供することができ、使用することができる。先述のとおり、溶媒、特に炭化水素系溶媒は、関連する溶媒除去および回収設備および操作のために望ましくない可能性がある。したがって、組成物は無溶媒であるのが一般的に好ましい。しかしながら、本発明は、溶媒、たとえばエチレングリコールエーテルおよびアセテート、たとえばｎ−ブチルジエチレングリコールを含有するか、または溶媒と混合もしくは他の方法で組み合わせられる組成物を包含する。

本発明はさらに、本明細書中で記載される本発明の組成物を利用する太陽電池などの光起電デバイスなどの電気アセンブリも提供する。本明細書中で用いられる「光起電デバイス」という用語は、光を電気に、好ましくは直流（ｄｃ）電気に直接変換するデバイスを指す。組成物を使用して、層状アセンブリと、特に太陽電池と連結した導電性コンタクト、バスバー、パッド、アタッチメントタブ、および類似のコンポーネントを形成することができる。

太陽電池は、一般に、太陽光を有用な電気エネルギーに変換するシリコン（Ｓｉ）などの半導体材料から作成される。太陽電池は、一般に、必要とされるＰＮ接合部が、好適なリン源からＰ型Ｓｉウエハへリン（Ｐ）を拡散することによって形成される、Ｓｉの薄いウエハで作られている。太陽光が入射するシリコンウエハの面は、一般的に反射防止コーティング（ＡＲＣ）でコーティングされて、入射する太陽光の反射による損失を防止し、かくして太陽電池の効率を増大させる。フロントコンタクトとして知られる２次元電極格子パターンはケイ素のＮ面と接続し、そして他の面（バックコンタクト）上のアルミニウム（Ａｌ）のコーティングはケイ素のＰ面と接続する。これらのコンタクトはＰＮ接合部から外部ロードへの電気取出口である。

図１は、本発明による好ましい実施形態のアセンブリ１０を示す。アセンブリ１０は、例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）フォトレジスタの層であり得るオプトエレクトロニクス層などの上層３０と、モリブデンなどの金属から形成されるバックコンタクトであり得る下層５０との間に配置された銅インジウムガリウム（ジ）セレニド（ＣＩＧＳ）などの半導体材料の層４０を含む。上層３０上に配置されているのは、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または当該技術分野で公知の他の好適な材料から形成され得る透明導電酸化物（ＴＣＯ）の層２０である。ＴＣＯ層の最上面は上面２２を規定する。１以上の電気接続６０または他の伝導性コンポーネントが層状アセンブリ上に配置される。コンタクト６０は本明細書中で記載される本発明の組成物から形成される。

図２は、本発明による別の好ましい実施形態アセンブリ１１０を示す。アセンブリ１１０は、少なくとも実質的に透明な最上部基体１２０を含み、これはたとえばガラスから形成することができる。透明なコンダクタ１３０の１以上の層は、好ましくは最上部基体１２０とアモルファスシリコン層１４０との間に位置する。アモルファスシリコン層１４０とバックコンタクト層１６０との間に配置されるのは、微結晶シリコンの層１５０である。１以上の電気部品、たとえばアタッチメントタブ１７０を、たとえばバックコンタクト１６０と電気的に連通したタブ１７０をアセンブリ１１０に組み入れることができる。アタッチメントタブ１７０は本明細書中で記載される本発明の組成物から形成される。

図３は、本発明によるさらに別の好ましい実施形態アセンブリ２１０を示す。アセンブリ２１０は一般的に太陽電池の形態であり、例えばｎ型半導体材料である中間層２４０を含む。中間層２４０の一面上に配置されるのは、ｐ型／ｉ型材料層２３０であり、これは例えば薄いアモルファスシリコン層であり得る。中間層２４０の反対面上に配置されるのは、ｉ型／ｎ型材料層２５０であり、これは例えば薄いアモルファスシリコン層であり得る。層２３０上に配置されるのはフロントサイド電極層２２０である。そして、層２５０上に配置されるのはリアサイド電極層２６０である。アセンブリ２１０は１以上の導電性コンポーネント、例えばフロントサイド電極２２０上に配置されたバスバー２７０をさらに含む。アセンブリ２１０は１以上の導電性コンポーネント、例えばリアサイド電極２６０上に配置されたバスバー２８０をさらに含み得る。様々な導電性コンポーネント、たとえばバスバー２７０および２８０は本明細書中で記載される組成物から形成される。アセンブリ２１０の厚さは比較的薄い。例えば、層２２０、２３０、２４０、２５０、および２６０の集まりの合計厚さは約１００μｍ〜約４００μｍであり、典型的には約２００μｍである。

図４は、本発明による別の好ましい実施形態アセンブリ３１０を示す。アセンブリ３１０はたとえば、ｎ−エミッター材料の層３３０に沿って配置されたｐ型シリコン材料の中間層３４０を含む多結晶性および単結晶シリコンセルの形態であり得る。窒化ケイ素材料の最上層３２０およびたとえばアルミニウムで形成されるバックコンタクト層を構成する最下層３５０がセル３１０に含まれる。１以上のコンタクト３６０は層３２０の上面すなわちフロント面にそって提供される。そして１以上の導電性バスバー３７０は最下層すなわちリアコンタクト層３５０に沿って提供される。バスバー３７０は本発明の組成物から形成される。コンタクト３６０も本発明の組成物から形成することができることも想定される。Ｐ−Ｎ接合部と接触させるために、本発明の伝導性ポリマー組成物を、シリコンウエハ全体にわたってあらかじめ形成されたビア（不図示）中に、そしてあらかじめ形成されたビア（不図示）を通って注入または他の方法で流入させることができることも想定される。伝導性ポリマー組成物はさらに、あらかじめ固定されたフィンガーの上面上にプリントすることによってフロント銀コンタクトを接触させることもできる。

本発明の組成物は、アモルファスまたは結晶シリコンを含む光起電デバイス；および／またはＣＩＧＳ材料を含む光起電デバイスとの組み合わせで特定の使用を見出す。本発明の組成物はさらに、結晶シリコン太陽電池中のアルミニウムコンダクタ層の上面上のバックサイドコンダクタとして使用することもできる。加えて、本発明の組成物を使用して、（ｉ）基体上のＩＴＯなどの透明コンダクタおよび（ｉｉ）シリコン基体上のアルミニウム上に低電気抵抗を有するコンタクトを形成することができる。

本発明はさらに、本明細書中で記載される本発明の組成物を選択的に硬化させることによって、特定のまたは所望の導電率特性を達成するための方策も提供する。すなわち、１以上の指定された硬化プロフィールを追跡することによって、特定の導電率レベルを有する電気部品、たとえばコンタクト、バスバー、タブなどを形成することができる。好ましい実施形態の組成物の調製後、組成物を所望の温度で所望の時間硬化させて、結果として得られる硬化組成物の所望の電気抵抗率特性を達成する。一般的に、より高い温度で加熱することによって、硬化の程度は増大し、結果として得られる硬化組成物の抵抗率は減少する。任意の特定の理論に拘束されることを望まないが、硬化時間を増加させることも抵抗率値が減少した硬化組成物をもたらすことが企図される。しかしながら、本明細書中でさらに詳細に説明されるように、硬化温度（および硬化の程度）が増加すると、結果として得られる硬化組成物の抵抗率がある最小値に到達すると考えられる。

本発明の組成物を使用して、さまざまな層状アセンブリは、著しく低い接触抵抗率を示す導電性部材で形成することができる。例えば、導電性コンタクトが、硬化後に２０未満、好ましくは１０未満、さらに好ましくは未満、そして最も好ましくは１オーム・ｃｍ^２未満の接触抵抗率を示す好ましい実施形態の組成物から形成される電気コンタクトを有する層状アセンブリを調製することができる。導電性部材はさらに、１００未満、好ましくは９０未満、さらに好ましくは７５未満、そして最も好ましくは５０ミリオーム／平方／ｍｉｌ未満の体積抵抗率を示す。

本発明の特質をさらに評価するために、一連の調査を行った。実施例１で記載されるＡｇでコーティングされたＣｕを有する本発明のペーストの組成（重量％）を本明細書中で記載されるようにして調製し、表１で後述する。

ＡｇでコーティングされたＣｕを有する本発明のペーストの組成（重量％）の一例は次のとおりである：

表１

ヘキサンジオールジアクリレートはＲａｈｎ ＡＧから商品名Ｍｉｒａｍｅｒ Ｍ２００で得られるものである。Ｇｅｎｏｍｅｒ ２２５９はＲａｈｎ ＡＧからのものであり、２つのアクリレート官能基を有する脂肪酸修飾エポキシアクリレートオリゴマーである。ＣＮ１３３はＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．， Ｉｎｃ．から得られるものであり、３つのアクリレート官能基を有するエポキシアクリレートオリゴマーである。過酸化ジクミルは、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから購入し、フリーラジカル開始剤である。ＡｇでコーティングされたＣｕフレークはニュージャージー州サウスプレインフィールドのＦｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのものである。ペルオキシドをまずヘキサンジオールジアクリレートと混合し、続いてＧｅｎｏｍｅｒ ２２５９、ＣＮ１３３を添加する。上記構成要素を均一な樹脂混合物が得られるまで充分に混合する。伝導性フィラーを樹脂混合物に添加し、続いて混合およびミリングを実施する。

抵抗率測定の試料調製は次の通りである：ペーストを１５〜２０ミクロンのフィルム厚さでガラス基体上にスクリーン印刷し、続いて２００℃にて空気中で１０分間硬化させる。

実施例１の導電率を表２に記載する：

表２

ＡｇでコーティングされたＣｕは優れた導電率をもたらす。それは、１８０℃〜２００℃の温度で１０分〜３０分でプリント可能であり、硬化可能である。

表３中の以下のデータは、Ａｇ充填ポリマーペーストをバックバスバーとして使用する太陽電池の一例である。ポリマーバスバーが所定の場所にある前後で電気データを採取した。

表３

上述のように、電気的特性はポリマーバスバーが所定の位置で硬化した後に改善される。

本発明は、バック表面全体の上にＢＳＦを形成することによって光電池がさらに高効率を達成することを可能にすると理解される。バックパッシベーションされたセルデザインに関して、２５０℃以下で硬化可能であるので、本発明のペーストはパッシベーション層に損傷を与えず、したがって、パッシベーション品質を保存する。

さらに、本発明のコーティングされた伝導性粒子は、より良好な浸出耐性を伴う低コストの解決策を提供する。ペーストシステムはさらに、熱開始剤の代わりに光開始剤を使用することによってＵＶ硬化性にすることもできる。

本発明に適用可能であり得る公知導電性ポリマー組成物のさらなる態様および詳細は、米国特許第４，９９９，１３６号；同第５，５１４，７２９号；同第６，０７１，４３７号；同第６，７１３，０００号；同第７，１５７，５０７号；および同第７，３２３，４９９号；ならびに特許公開第２００８／０１１４０８９号；および同第２００８／０１７８９３０号で記載されている。

組成物、電気アセンブリ、たとえば太陽電池、コンタクト、ならびに関連するコンポーネントおよび方法に関するさらなる詳細および説明は、２００５年６月３日付で出願され、ＵＳ２００６／０２８９０５５として公開された米国特許出願第１１／１４５，５３８号；および２００４年１１月１１日付で出願され、ＵＳ２００６／０１０２２２８として公開された米国特許出願第１０／９８８，２０８号で記載されている。

多くの他の利益はもちろんこのテクノロジーの将来の応用および開発から明らかになるであろう。本明細書中で記載されるすべての特許、公開出願、および論文はそれらの全体が参照することによって本明細書中に組み込まれる。

本明細書中で前述のように、本発明は以前の種類のデバイスに関連する多くの問題を解決する。しかしながら、発明の性質を説明するために本明細書中に記載・例示した、詳細、材料および処方における様々な変更が、添付の請求項で表されるような発明の原理や範囲から逸脱することなく当業者によってなされる可能性があることは理解されるであろう。

Claims (12)

1. 導電性熱硬化性組成物であって：
   ７０重量％〜９２重量％の導電性粒子であって、導電性粒子は、０．２〜２ｍ^２／ｇの表面積を有する銀でコーティングされた銅の粒子であり、銅合金コアと銀シェルとを含む、導電性粒子；および
   ７０℃より高い温度および２５０℃以下の温度で硬化することができる硬化性ポリマー組成物であって、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマー、および２００℃より低い非ブロッキング温度を有するブロック化イソシアネートを含む硬化性ポリマー組成物；
   を含む、前記組成物。
2. コアが前記銀でコーティングされた銅の粒子のそれぞれの８０〜９８重量％を占め、そしてシェルが前記銀でコーティングされた銅の粒子のそれぞれの２〜２０重量％を占める、請求項１記載の組成物。
3. 導電性粒子が０．０１ミクロン〜５０ミクロンのＤ_５０粒子サイズを有する、請求項１記載の組成物。
4. 導電性粒子が銀でコーティングされた銅合金のフレークである、請求項１記載の組成物。
5. 導電性粒子が０．１〜６ｇ／ｃｃのタップ密度を有する、請求項１記載の組成物。
6. 硬化性ポリマー組成物が無溶媒である、請求項１記載の組成物。
7. 基体上に導電性層を形成する方法であって：
   ７０重量％〜９２重量％の導電性粒子であって、導電性粒子は、０．２〜２ｍ^２／ｇの表面積を有する銀でコーティングされた銅合金の粒子であり、銅合金コアと銀シェルとを含む、導電性粒子；および
   ７０℃より高い温度および２５０℃以下の温度で硬化することができる硬化性ポリマー組成物であって、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマーおよび２００℃より低い非ブロッキング温度を有するブロック化イソシアネートを含む硬化性ポリマー組成物；
   を含む組成物を形成し；
   組成物を基体上に１〜１００ミクロンの厚さに施用し；そして
   施用された組成物を２５０℃未満の温度まで加熱して導電性層を形成することを含む、前記方法。
8. 複数の層、および導電性部材を含む光起電デバイスであって、前記導電性部材が
   ７０重量％〜９２重量％の導電性粒子であって、導電性粒子は、０．２〜２ｍ^２／ｇの表面積を有する銀でコーティングされた銅合金の粒子であり、銅合金コアと銀シェルとを含む導電性粒子、および
   ７００℃より高い温度および２５０℃以下の温度で硬化することができる硬化性ポリマー組成物であって、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマーおよび２００℃より低い非ブロッキング温度を有するブロック化イソシアネートを含む硬化性ポリマー組成物を熱硬化させることによって形成されるポリマーマトリックス
   を含む組成物から形成された、前記デバイス。
9. 複数の層がアモルファスシリコン、結晶シリコン、または両者の層を含む、請求項８記載の光起電デバイス。
10. 複数の層がＰ−Ｉ−Ｎダイオードを含む、請求項８記載の光起電デバイス。
11. 複数の層が銅インジウムガリウム（ジ）セレニド（ＣＩＧＳ）の層を含む、請求項８記載の光起電デバイス。
12. 複数の層がアルミニウムの層と、結晶シリコン材料の層とを含む、請求項８記載の光起電デバイス。