Composición para un material de electrodo, utilización de la misma y procedimiento para producir una célula solar.

Composición para un material de electrodo destinada a ser utilizada en un dispositivo semiconductor, que comprende por lo menos un polvo de plata, una frita de vidrio y un vehículo orgánico, en la que una tasa de contenido en Ag del material de electrodo es del 75% en peso al 95% en peso; caracterizada por que el polvo de plata es un polvo de plata de dos clases de granos de Ag que presentan diferentes tamaños de granos de Ag, granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de 0,5 mm a 3 mm y granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de 4 mm a 8 mm; y una razón de contenido de los granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de 0,5 mm a 3 mm y los granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de 4 mm a 8 mm en el material de electrodo es

(los granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de 0,5 mm a 3 mm): (los granos de Ag q

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2005/010931.

Solicitante: SHIN-ETSU CHEMICAL COMPANY, LTD.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 6-1, OHTEMACHI 2-CHOME, CHIYODA-KU TOKYO 100-0004 JAPON.

Inventor/es: OJIMA,SATOYUKI, ISHIKAWA,NAOKI, OHTSUKA,HIROYUKI, KANO,HARUHIKO, YANO,MASANOBU.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/0224 (Electrodos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES... > Conductores o cuerpos conductores caracterizados... > H01B1/16 (el material conductor contiene metales o aleaciones)

PDF original: ES-2523660_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Composición para un material de electrodo, utilización de la misma y procedimiento para producir una célula solar. Campo técnico

La presente invención se refiere a una composición para un material de electrodo tal como se define en las reivindicaciones, que contiene un polvo de plata con dos clases de granos de Ag, para su utilización en un dispositivo semiconductor tal como una célula solar cuyo electrodo se forma utilizando el material de electrodo, y a un procedimiento para producir una célula solar tal como se define en las reivindicaciones.

Antecedentes de la técnica

Para un dispositivo semiconductor en el que se forma un electrodo tal como una célula solar, es necesario formar un electrodo con baja resistencia que presente un área ocupada estrecha sobre una superficie de aceptación de luz para no bloquear la luz. Por tanto, para el fin de alargar el área de sección transversal del electrodo controlando la anchura del electrodo hasta un determinado tamaño, se ha producido una célula solar o similar formando una ranura de electrodo predeterminada sobre una superficie de sustrato y luego formando un electrodo enterrado dentro de la ranura. Como ejemplos del mismo, se han desarrollado y dado a conocer células solares de electrodo de tipo enterrado (células solares de tipo contacto enterrado), por ejemplo, en la solicitud de patente japonesa abierta al público (kokai) n.° H8-37318 y n.° H8-191152, y similares.

En el caso de formar un electrodo de dedo sobre una superficie frontal de una célula solar, por ejemplo, un electrodo de dedo formado mediante un método de serigrafía generalmente presenta aproximadamente una anchura de 12 pm y una altura de 15 pm. Sin embargo, en el caso de formar un electrodo de tipo enterrado dentro de una ranura tal como la Invención descrita anteriormente, puede formarse un electrodo de dedo que presenta aproximadamente una anchura de 3 pm y una profundidad de 6 pm combinando un método de metalización.

Formando un electrodo de tipo enterrado (electrodo de dedo) tal como se describió anteriormente, puede producirse una célula solar con una anchura de electrodo estrecha y un área de sección transversal de electrodo que es casi igual a la de un electrodo formado mediante un método de serigrafía. De ese modo, sin pérdida de resistencia creciente en la porción de electrodo de dedo, la pérdida por sombra del dedo se reduce drásticamente y el área de aceptación de luz puede ampliarse. Por tanto, se hace posible que se mejore la potencia de la célula solar.

Sin embargo, en la formación de un electrodo de tipo enterrado utilizando un método de metalización tal como se describió anteriormente, con el fin de mantener la condición de formación de electrodo constante, concretamente, con el fin de mantener la tasa de precipitación o la composición de la película constante, es necesario que los componentes del baño tales como la concentración de una sal de metal del electrodo y la concentración de un agente reductor de la misma se analicen estrictamente y se administren con pH y temperatura, y ha sido difícil formar de manera estable un electrodo que presente una calidad deseada. Además, en el caso de utilizar un método de metalización no eléctrico, el coste de formación del electrodo se reduce. Sin embargo, ha habido una desventaja crucial en que la formación de un área de sección transversal predeterminada requiere tiempo y que la productividad es muy baja. Además, se provoca fácilmente precipitación anómala frente a un defecto menor sobre la superficie del dispositivo. Por tanto, también es difícil perseguir un aspecto físico bonito del mismo.

Con respecto a tales desventajas, en Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Conversión, "Buried Contact Solar Cells on Multicrystalline Silicon with Optimized Bulk and Surface Passivation" o la solicitud de patente japonesa abierta al público (kokai) n.° 21-223372, se han dado a conocer invenciones para formar un electrodo con la anchura de electrodo estrecha enterrando el electrodo en una ranura de electrodo mediante un método de serigrafía. Otro ejemplo se da a conocer en la patente US n° 6.71.437. Sin embargo, por ejemplo, como la solicitud de patente japonesa abierta al público (kokai) n.° 21-223372 o similar, cuando se forma una ranura que presenta una anchura de aproximadamente 1 pm sobre un sustrato semiconductor y luego se prensa en la ranura una composición para un material de electrodo (pasta de electrodo) para una célula solar que se utiliza generalmente por un método de serigrafía, el componente de aglutinante contenido en la composición para un material de electrodo se quema al calcinar el material de electrodo, y la composición para un material de electrodo se constriñe por la sinterización de los granos de plata. De ese modo, ha habido el problema de que la ranura no se llena suficientemente con la composición para un material de electrodo y simultáneamente se produce deslaminación de la composición para un material de electrodo en la ranura y el área de contacto con el sustrato semiconductor se reduce. Además, también se han producido problemas porque un espacio que aparece en la ranura con la composición para un material de electrodo en la impresión se expande con un estallido en la calcinación, o el gas de descomposición en el momento de la combustión pierde orificios de ventilación y se expande en la ranura, y por tanto, el electrodo en la ranura se rompe parcialmente. Tales problemas han aumentado la resistencia en serie de la célula solar y en consecuencia han producido degradación de la potencia de la célula solar.

Además, al prensar la composición para un material de electrodo en la ranura, se ¡dea disminuir la viscosidad de la composición para un material de electrodo para que sea de aproximadamente 4-1 Pas y de ese modo se hace que la composición para un material de electrodo fluya fácilmente en la ranura. Sin embargo, en este caso, la composición para un material de electrodo se sale de la ranura y genera borrosidad (infiltración). Si se genera borrosidad en la formación del electrodo tal como se describió anteriormente, la anchura del electrodo del electrodo de dedo se ensancha. Por tanto, se produce el problema de que la pérdida por sombra se aumenta degradándose la potencia de la célula solar. Por otro lado, si la velocidad de la rasqueta en la serigrafía simplemente se potencia con el fin de reducir la borrosidad del electrodo, existe el problema de que se genera irregularidad en el electrodo en la ranura y por consiguiente el electrodo de dedo se rompe más fácilmente y se degrada la potencia de la célula solar.

Divulgación de la invención

Por consiguiente, se ha concebido la presente invención en vista de los problemas anteriores. Un objetivo de la presente invención es proporcionar una composición para un material de electrodo con la que puede llenarse de manera estable una ranura de electrodo formada sobre un sustrato semiconductor y que pueda formarse así fácilmente un electrodo con anchura de línea estrecha y pérdida de resistencia pequeña, una célula solar con alta potencia que presenta un electrodo formado utilizando el material de electrodo y un procedimiento para producir la célula solar.

Con el fin de alcanzar el objetivo anterior, según la presente invención, se proporciona una composición para un material de electrodo tal como se define en las reivindicaciones que comprende por lo menos un polvo de plata de dos clases de granos de Ag, una frita de vidrio y un vehículo orgánico, en la que la tasa de contenido en Ag de la composición para un material de electrodo es del 75% en peso al 95% en peso, y la razón de contenido de granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de ,5 pm a 3 pm y granos de Ag que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Composición para un material de electrodo destinada a ser utilizada en un dispositivo semiconductor, que comprende por lo menos un polvo de plata, una frita de vidrio y un vehículo orgánico, en la que

una tasa de contenido en Ag del material de electrodo es del 75% en peso al 95% en peso; caracterizada por que

el polvo de plata es un polvo de plata de dos clases de granos de Ag que presentan diferentes tamaños de granos de Ag, granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de ,5 pm a 3 pm y granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de 4 pm a 8 pm; y

una razón de contenido de los granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de ,5 pm a 3 pm y

los granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de 4 pm a 8 pm en el material de electrodo es

(los granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de ,5 pm a 3 pm): (los granos de Ag que presentan un diámetro de grano promedio de 4 pm a 8 mm) = del 2 al 8% en peso : del 8 al 2% en peso.

2. Composición según la reivindicación 1, en la que la viscosidad de la composición es de 15 Pas a 4 Pas.

3. Composición según la reivindicación 1 o 2, en la que una tixotropía (valor de TI) en 5 rpm / 5 rpm de la composición es de ,5 a 2,5, o una tixotropía (valor de TI) en 5 rpm / 2 rpm de la misma es de ,5 a 2,.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que una temperatura de inicio de la descomposición del vehículo orgánico está comprendida entre 17°C y 25°C.

5. Utilización de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 para formar un electrodo comprendido en un dispositivo semiconductor.

6. Utilización según la reivindicación 5, en la que el dispositivo semiconductor es una célula solar.

7. Utilización de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 para formar un electrodo de

superficie frontal de una célula solar, en la que la célula solar está constituida formando por lo menos una unión pn, un electrodo de superficie frontal y un electrodo de superficie posterior.

8. Procedimiento para producir una célula solar, que comprende, por lo menos, una etapa de formación de una capa de impurezas que presenta un segundo tipo de conductividad diferente de un primer tipo de conductividad sobre una superficie frontal de un sustrato de silicio que presenta el primer tipo de conductividad, una etapa de formación de una película antirreflectante sobre la capa de Impurezas que presenta el segundo tipo de conductividad, una etapa de formación de una ranura de electrodo sobre el sustrato de silicio y una etapa de formación de un electrodo en la ranura de electrodo formada sobre el sustrato de silicio utilizando la composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

9. Procedimiento para producir una célula solar según la reivindicación 8, en el que la etapa de formación de un electrodo está realizado mediante un método de serigrafía.