Composición de pasta usada para formar un electrodo (8) sobre un sustrato semiconductor de silicio (1),

que constituye una celda solar, que comprende: polvo de aluminio; un vehículo orgánico; y un hidróxido, en la que el contenido en polvo de aluminio contenido en la composición de pasta es mayor que o igual al 50% en masa y menor que o igual al 80% en masa

CAMPO DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere en general a composiciones de pasta y a elementos de celda solar que usan la misma. Más particularmente, la presente invención se refiere a una composición de pasta, que se usa cuando se forma un electrodo sobre un sustrato semiconductor de silicio que constituye una celda solar de silicio cristalino, y a un elemento de celda solar que usa la misma.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

Como componente electrónico que tiene un electrodo formado sobre un sustrato semiconductor de silicio, se conocen elementos de celda solar dados a conocer en la publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 2000-90734 (documento de patente 1) y la publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 2004-134775 (documento de patente 2).

La figura 1 es una vista esquemática que muestra una estructura en sección general de un elemento de celda solar.

Como se muestra en la figura 1, el elemento de celda solar está estructurado en general usando un sustrato semiconductor de silicio tipo p 1 cuyo espesor es de 220 a 300 µm. Sobre una superficie receptora de luz del sustrato semiconductor de silicio 1, se forman una capa de impurezas tipo n 2 cuyo espesor es de 0,3 a 0,6 µm y una película antirreflectante 3 y electrodos de rejilla 4, que están sobre la capa de impurezas tipo n 2.

Sobre una superficie posterior del sustrato semiconductor de silicio tipo p 1 se forma una capa de electrodo de aluminio 5. La formación de la capa de electrodo de aluminio 5 se lleva a cabo aplicando una composición de pasta de aluminio que contiene polvo de aluminio, una frita de vidrio y un vehículo orgánico empleando serigrafía o similar; secado; y posteriormente, cociendo la composición de pasta de aluminio durante un corto periodo de tiempo a una temperatura mayor que o igual a 660ºC (punto de fusión del aluminio). Durante la cocción, el aluminio difunde dentro del sustrato semiconductor de silicio tipo p 1, mediante lo que se forma una capa de aleación Al-Si 6 entre la capa de electrodo de aluminio 5 y el sustrato semiconductor de silicio tipo p 1 y simultáneamente, se forma una capa p+ 7 como capa de impurezas que resulta de la difusión de átomos de aluminio. La presencia de la capa p+ 7 impide la recombinación de electrones, y por tanto puede obtenerse un efecto BSF (campo superficial posterior) que mejora la eficiencia de captación de portadores generados.

Por ejemplo, tal como se da a conocer en la publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 5-129640 (documento de patente 3), se ha usado en la práctica un elemento de celda solar en el que un electrodo superficial posterior 8 que incluye una capa de electrodo de aluminio 5 y una capa de aleación Al-Si 6 se retira usando ácido o similar y se forma de nuevo una capa de electro de captación usando una pasta de plata o similar. Sin embargo, dado que se requiere la eliminación del ácido usado para retirar el electrodo superficial posterior 8, por ejemplo, surge el problema de que la eliminación complica el procedimiento. En los últimos años, con el fin de evitar un problema de este tipo, muchos elementos de celda solar se han estructurado con el electrodo superficial posterior 8 tal cual y utilizado como electrodo de captación.

Mientras tanto, con el fin de reducir costes en la fabricación de celdas solares, se ha examinado hoy en día el preparar un sustrato semiconductor de silicio más delgado. Sin embargo, cuando el sustrato semiconductor de silicio es más delgado, tras cocer la composición de pasta de aluminio, se deforma de manera cóncava una superficie posterior que tiene una capa de electrodo superficial posterior formada sobre la misma, debido a una diferencia entre los coeficientes de expansión térmica del silicio y el aluminio, deformando y arqueando así el sustrato semiconductor de silicio. Si se produce arqueo, puede producirse fácilmente una fractura o similar en el sustrato semiconductor de silicio en un procedimiento de fabricación de una celda solar. Por otro lado, como método para inhibir la aparición del arqueo, hay un método en el que se reduce una cantidad aplicada de la composición de pasta de aluminio y se hace más delgada la capa de electrodo superficial posterior. Sin embargo, cuando se reduce la cantidad aplicada de la composición de pasta de aluminio, se forman fácilmente burbujas y glóbulos de aluminio durante la cocción. Las tensiones se concentran en las partes de las burbujas formadas y los glóbulos formados de aluminio, provocando así una fractura en el sustrato semiconductor de silicio. Como resultado, ha habido el problema de que los rendimientos de fabricación de las celdas solares son reducidos.

Con el fin de solucionar los problemas mencionados anteriormente, se han propuesto una variedad de composiciones de pasta de aluminio.

La publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 2004-134775 (documento de patente 2) da a conocer, como pasta eléctricamente conductora que puede reducir la contracción de una película de electrodo provocada durante la cocción e inhibir el arqueo de una oblea de Si, una composición de pasta de aluminio que incluye polvo de aluminio, una frita de vidrio y un vehículo orgánico, conteniendo el vehículo orgánico partículas que tienen baja solubilidad o son insolubles, siendo las partículas al menos un tipo de partículas de compuestos orgánicos y partículas de carbono.

Además, la publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 2005191107 (documento de patente 4) da a conocer un método para fabricar un elemento de celda solar, que logra un electrodo superficial posterior de alto rendimiento en el que se inhibe la formación de glóbulos y protuberancias de aluminio y la formación de burbujas en el electrodo y alcanza una alta productividad reduciendo el arqueo de un sustrato semiconductor. En la pasta de aluminio usada en el método dado a conocer, está contenido polvo de aluminio cuyo tamaño medio de partícula D50 en la distribución del tamaño de partícula acumulada basándose en el volumen es de 6 a 20 µm y en el que las partículas que tienen cada una un tamaño de partícula menor que o igual a la mitad del tamaño medio de partícula D50 suponen el 15% o menos de todas las partículas en la distribución del tamaño de partícula.

Sin embargo, incluso cuando se usaron estas pastas de aluminio, fue imposible inhibir la formación de burbujas y glóbulos de aluminio en la capa de electrodo superficial posterior, provocada durante la cocción, e inhibir la deformación de un sustrato semiconductor, provocada después de la cocción.

[Documento de patente 1] Publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 2000-90734

[Documento de patente 2] Publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 2004-134775

[Documento de patente 3] Publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 5-129640

[Documento de patente 4] Publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 2005-191107

El documento JP 2005 200 585 da a conocer una composición que comprende pasta de aluminio, una resina de poliéster e hidróxido de aluminio.

El documento US 2004/0003836 da a conocer una composición de pasta que comprende polvo de aluminio, un vehículo orgánico y un polvo inorgánico a base de óxido o no a base de óxido.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Problemas a ser resueltos por la invención

Por tanto, con el fin de solucionar los problemas mencionados anteriormente, los objetivos de la presente invención son proporcionar una composición de pasta que pueda inhibir la formación de burbujas y glóbulos de aluminio en una capa de electrodo superficial posterior, provocada durante la cocción, y reducir la deformación de un sustrato semiconductor de silicio; y proporcionar un elemento de celda solar que comprenda un electrodo que se forme usando la composición.

Medios para solucionar los problemas

Con el fin de solucionar los problemas de la técnica convencional, los inventores se han dedicado a estudios. Como resultado, los inventores encontraron que los objetivos mencionados anteriormente pueden alcanzarse usando una composición de pasta que tiene la composición... [Seguir leyendo]

1. Composición de pasta usada para formar un electrodo (8) sobre un sustrato semiconductor de silicio (1), que constituye una celda solar, que comprende: polvo de aluminio; un vehículo orgánico; y un hidróxido, en la que el contenido en polvo de aluminio contenido en la composición de pasta es mayor que o igual al 50% en masa y menor que o igual al 80% en masa.

2. Composición de pasta según la reivindicación 1, en la que el hidróxido es al menos un tipo seleccionado del grupo que consiste en hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, hidróxido de calcio, hidróxido de estroncio e hidróxido de bario.

3. Composición de pasta según la reivindicación 1, que comprende el hidróxido en una cantidad mayor que o igual al 0,1% en masa y menor que o igual al 25,0% en masa.

4. Composición de pasta de aluminio según la reivindicación 1, que comprende además una frita de vidrio.

5. Elemento de celda solar que comprende un electrodo (8) formado aplicando la composición

15 de pasta según la reivindicación 1 sobre un sustrato semiconductor de silicio (1) y posteriormente, cociendo la composición de pasta.