CÉLULA DE PILA SOLAR Y SU PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN.
Una célula solar que comprende: un sustrato de conversión fotoeléctrica (10) que incluye una primera superficie y una segunda superficie;
un primer electrodo (21) dispuesto sobre la primera superficie; un segundo electrodo (17) dispuesto sobre la segunda superficie; y un tercer electrodo (19) que extrae energía eléctrica del segundo electrodo (17), y que está dispuesto sobre una segunda superficie con una porción periférica que se superpone sobre el segundo electrodo (17) en una dirección en el plano del sustrato de conversión fotoeléctrica (10), en la que después de la cocción el grosor del segundo electrodo (17) es mayor que el grosor del segundo electrodo (19), y la diferencia entre el grosor del segundo electrodo (17) y el grosor del tercer electrodo (19) no es inferior a 10 micrómetros y no es superior de 30 micrómetros, en la que el segundo electrodo (17) incluye un electrodo de aluminio, y el tercer electrodo (19) incluye un electrodo de plata
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2005/021783.
Solicitante: MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: 7-3, MARUNOUCHI 2-CHOME CHIYODA-KU, TOKYO 100-8310 JAPON.
Inventor/es: KARAKIDA,Shoichi, NISHIDA,Takahiko, NAKATANI,Mitsunori, MORIKAWA,Hiroaki.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 28 de Noviembre de 2005.
Clasificación PCT:
- H01L31/0224 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Electrodos.
Países PCT: Alemania, España, Italia.
PDF original: ES-2357665_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a una céula solar y a su procedimiento de fabricación y, más concretamente, se refiere a una céula solar y a su procedimiento de fabricación en el cual se impide la separación de los electrodos.
TÉCNICA ANTECEDENTE
La generación de energía fotovoltáica es un procedimiento limpio de generar energía eléctrica utilizando la energía inagotable de la luz sin la descarga de sustancias tóxicas. Una céula solar es utilizada para la generación de energía fotovoltaica, la cual es un convertidor fotoeléctrico que genera energía eléctrica mediante la conversión de la energía luminosa procedente del sol en energía eléctrica.
Tradicionalmente, un electrodo situado sobre la parte trasera de una superficie de recepción de luz de una céula solar fabricada por medios habituales, está hecha con pasta de plata de impresión con estarcido y pasta de aluminio sobre la superficie trasera de un sustrato de silicio, dejando secar luego y cociendo las pastas. El aluminio constituido sustancialmente por toda la parte trasera del sustrato de silicio sirve como electrodo positivo. Sin embargo, en el proceso de fabricación de un módulo de células solares, una lengüeta de conexión para extraer energía eléctrica no puede ser soldada directamente sobre el electrodo de aluminio hecho de aluminio. Por consiguiente, se constituye un electrodo de plata como electrodo para extraer energía eléctrica, de manera que se superponga parcialmente sobre el electrodo de aluminio sobre la superficie trasera del sustrato de silicio (véanse los Documentos de Patentes 1 y 2).
Documento de Patente 1: Publicación de Patente japonesa nº 2003 - 273378
Documento de Patente 2: Publicación de Patente japonesa nº HEI10-335267
El documento WO 92/05587 describe unos contactos eléctricos y un procedimiento de fabricación de los contactos eléctricos en el que se introduce níquel dentro de la estructura de contacto para reducir la resistencia de contacto entre el material de contacto de aluminio y los zonales terminales de plata. El níquel puede ser aplicado como capa intermedia entre el sustrato de silicio y cada zonal terminal o el níquel puede ser incorporado en la tinta de plata que se utiliza para fabricar los zonales terminales de soldadura.
El documento WO 92/22929 describe un procedimiento de constitución de unos contactos de céulas solares y de interconexión de céulas solares en los que unos contactos ricos en plata son constituidos cociendo una tinta o pasta de plata, en el que sustancialmente toda la plata de la tinta o de la pasta antes de la cocción consiste en partículas esféricas. Unas conexiones intercelulares con los contactos pueden ser conseguidos utilizando una pasta de soldadura de estaño y plata.
DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN
PROBLEMA QUE LA INVENCIÓN DEBE RESOLVER
Según se acaba de describir, sobre la superficie trasera del sustrato de la céula solar, un electrodo de aluminio para generar de salida una energía eléctrica mayor y un electrodo de plata para extraer la energía eléctrica, son parcialmente superpuestos. Dentro del área en la que el electrodo de aluminio y el electrodo de plata están superpuestos, tres metales de silicio existentes en el sustrato de silicio, el aluminio existente en el electrodo de aluminio y la plata existente en el electrodo de plata están parcialmente aleados.
Sin embargo, el área superpuesta (área aleada) es muy frágil debido a los esfuerzos que se supone provocados por el distinto coeficiente de expansión térmica de cada material que se produce en el curso del rápido calentamiento y enfriamiento de la cocción. Por consiguiente, después de la cocción para constituir un electrodo, cuando, por ejemplo, el electrodo de plata se superpone sobre el electrodo de aluminio, el electrodo de aluminio con el electrodo de plata puede despegarse en el área de superposición. En consecuencia, el alambre no puede ser adecuadamente soldado en un proceso siguiente de fabricación de módulos.
La presente invención se llevó a cabo a la vista de los problemas descritos con anterioridad, y constituye un objetivo de la presente invención proporcionar una céula solar y su procedimiento de fabricación en el cual se impida de manera eficaz la separación de los electrodos.
MEDIOS PARA RESOLVER EL PROBLEMA
Para resolver los problemas descritos con anterioridad y conseguir el objetivo que se persigue, la céula solar de acuerdo con la presente invención incluye una capa de conversión fotoeléctrica, un primer electrodo dispuesto sobre una superficie de la capa de conversión fotoeléctrica, un segundo electrodo dispuesto sobre la otra superficie de la capa de conversión fotoeléctrica, un tercer electrodo dispuesto sobre la otra superficie de la capa de conversión fotoeléctrica con su periferia superponiéndose sobre el segundo electrodo en la dirección del plano de entrada de la capa de conversión fotoeléctrica para extraer la energía eléctrica del segundo electrodo. El grosor del segundo electrodo es mayor que el del tercer electrodo, y una diferencia de grosor entre el segundo electrodo y el tercer electrodo oscila entre igual o más de 10 micrómetros e igual o más de 30 micrómetros.
EFECTO DE LA INVENCIÓN
La céula solar de acuerdo con la presente invención incluye un sustrato de conversión fotoeléctrica, un primer electrodo dispuesto sobre una superficie del sustrato de conversión fotoeléctrica, un segundo electrodo dispuesto sobre la otra superficie del sustrato de conversión fotoeléctrica, un tercer electrodo dispuesto sobre la otra superficie del sustrato de conversión fotoeléctrica con su periferia superponiéndose sobre el segundo electrodo en la dirección en el plano del sustrato de conversión fotoeléctrica para la extracción de energía eléctrica a partir del segundo electrodo. El grosor del segundo electrodo es mayor que el del tercer electrodo, y una diferencia de grosor entre el segundo electrodo y el tercer electrodo oscila entre igual o más de 10 micrómetros e igual o más de 30 micrómetros, en la que el segundo electrodo incluye un electrodo de aluminio, y el tercer electrodo incluye un electrodo de plata. Por medio de lo cual, la intensidad de la unión se incrementa al nivel de la superficie de contacto existente entre el sustrato de conversión fotoeléctrica y el segundo electrodo parcialmente aleado con el tercer electrodo, con lo que puede conseguirse una mejor unión. Como resultado de ello, la separación de los electrodos (separación de la aleación) puede impedirse de manera eficaz. Así mismo, resulta posible impedir de manera eficaz la fabricación defectuosa de los electrodos provocada por la diferencia de grosor entre el segundo electrodo y el tercer electrodo.
Por consiguiente, de acuerdo con la presente invención, resulta posible hacer realidad una céula solar en la cual, al tiempo que se impide la fabricación defectuosa de los electrodos, el sustrato de conversión fotoeléctrica y el segundo electrodo parcialmente aleado con el tercer electrodo quedan firmemente unidos entre sí, lo que impide de manera eficaz la separación de los electrodos (separación de la aleación).
Así mismo, en un procedimiento de fabricación de módulos después de la fabricación de la céula solar, una lengüeta de conexión puede ser apropiadamente soldada sobre un electrodo, lo que reduce la soldadura defectuosa de los apéndices y mejora el rendimiento de la producción.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[Fig. 1 - 1] La Fig . 1 - 1 es una sección transversal explicativa de una configuración general de una céula solar de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.
[Fig. 1 - 2] La Fig. 1 - 2 es una vista en planta explicativa de una configuración general de una superficie frontal (una superficie de recepción de luz) de la céula solar de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.
[Fig. 1 - 3] La Fig. 1 - 3 es una vista en planta explicativa de una configuración general de una superficie trasera (una superficie opuesta a la superficie de la recepción de la luz) de la céula solar de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.
[Fig. 1 - 4] La Fig. 1 - 4 es una vista esquemática de tamaño ampliado de un área aleada en la que tres metales de silicio, aluminio y plata están... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Una célula solar que comprende:
un sustrato de conversión fotoeléctrica (10) que incluye una primera superficie y una segunda superficie; un primer electrodo (21) dispuesto sobre la primera superficie; un segundo electrodo (17) dispuesto sobre la segunda superficie; y un tercer electrodo (19) que extrae energía eléctrica del segundo electrodo (17), y que está
dispuesto sobre una segunda superficie con una porción periférica que se superpone sobre el segundo electrodo (17) en una dirección en el plano del sustrato de conversión fotoeléctrica (10), en la que después de la cocción
el grosor del segundo electrodo (17) es mayor que el grosor del segundo electrodo (19), y la diferencia entre el grosor del segundo electrodo (17) y el grosor del tercer electrodo (19) no es inferior a 10 micrómetros y no es superior de 30 micrómetros,
en la que el segundo electrodo (17) incluye un electrodo de aluminio, y el tercer electrodo (19) incluye un electrodo de plata.
2. La célula solar de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el grosor del segundo electrodo (17) es mayor que el grosor del tercer electrodo (19) solo en el área en la que el segundo electrodo (17) se superpone al tercer electrodo (19).
3. Un procedimiento de fabricación de una célula solar que incluye un sustrato de conversión fotoeléctrica
(10) que presenta una primera superficie y una segunda superficie, comprendiendo el procedimiento: la formación de un primer electrodo (21) sobre la primera superficie; la formación de un segundo electrodo (17) sobre la segunda superficie; la formación de un tercer electrodo (19) que extrae energía eléctrica del segundo electrodo (17)
situado sobre la segunda superficie con una porción periférica que se superpone al segundo electrodo (17) en una dirección en el plano del sustrato de conversión fotoeléctrica (10), en la que después de la cocción
el grosor del segundo electrodo (17) es mayor que el grosor del tercer electrodo (19), y la diferencia entre el grosor del segundo electrodo (17) y el grosor del tercer electrodo (19) no es inferior a 10 micrómetros y no es superior a 30 micrómetros,
en la que el segundo electrodo incluye un electrodo de aluminio, y el tercer electrodo incluye un electrodo de plata.
4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el grosor del segundo electrodo es mayor que el grosor del tercer electrodo (19) solo en un área en la que el segundo electrodo (17) se superpone al tercer electrodo.
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