Una pasta de electrodo para una célula solar que comprende: partículas eléctricamente conductoras,

frita de vidrio exenta de plomo, una resina aglutinante y partículas de óxido de zinc, en la que las partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica de 6 m 2 /g o menos están contenidas en un 10% en peso o más respecto de la cantidad total de óxido de zinc

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una pasta de electrodo para una célula solar y a un electrodo de célula solar que usa esta pasta.

Antecedentes Técnicos

Los electrodos se forman para recoger la corriente eléctrica en las células solares. Generalmente se usa una pasta de electrodo que contiene un componente eléctricamente conductor para formar los electrodos. La pasta de electrodo contiene partículas eléctricamente conductoras, frita de vidrio y un medio orgánico. También contiene otros aditivos diversos según sea necesario.

Se ha usado frita de vidrio basada en Pb que tiene diversas características superiores, tales como las características sinterización, como frita de vidrio. Sin embargo, desde el punto de vista de reducir la carga sobre el medio ambiente, se ha hecho necesario que la frita esté exenta de plomo, y es necesario usar vidrio exento de plomo tal como frita de vidrio basada en Bi para la frita de vidrio contenida en las pastas de electrodo.

Aunque la pasta de electrodo se cuece después de revestirla sobre un sustrato de célula solar, las condiciones de cocción del vidrio exento de plomo tienden a estar sujetas a limitaciones. En otras palabras, en el caso de la cocción de una pasta de electrodo que contiene vidrio exento de plomo, el intervalo de temperaturas de cocción tiende a ser estrecho, lo que hace difícil establecer una temperatura de cocción óptima en consideración a diversas condiciones tales como el funcionamiento del electrodo, la productividad y el rendimiento. Además, en el caso de que el intervalo de temperaturas de cocción sea extremadamente estrecho, existe una susceptibilidad incrementada a la aparición de productos defectuosos en el caso de que la temperatura de cocción se desvíe por alguna razón del valor establecido.

Se sabe que el óxido de zinc es un aditivo para las pastas de electrodo. Por ejemplo, se añade óxido de zinc con el fin de mejorar las características eléctricas y la resistencia a la tracción en la solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública nº 2003-152200. La solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública nº 2005243500 describe una técnica para añadir óxido de zinc que tiene un diámetro medio de partícula de 0,001 a 0,1 µm con el fin de mejorar la continuidad eléctrica y la fuerza adhesiva. La solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública nº 2006-302890 describe una técnica para añadir óxido de zinc de 7 a 100 nm. El documento EP 1 713 092 también describe pastas de electrodo que comprenden óxido de zinc.

Existe la necesidad de proporcionar una pasta de electrodo para el uso en la fabricación de células solares que tenga un amplio intervalo de condiciones de temperatura de cocción.

BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención mejora las características de sinterización a temperaturas elevadas mediante el uso de un óxido de zinc que tiene un área superficial específica pequeña, concretamente un diámetro de partícula grande.

Más específicamente, un aspecto de la presente invención es una pasta de electrodo para una célula solar que comprende: partículas eléctricamente conductoras, frita de vidrio exenta de plomo, una resina aglutinante y partículas de óxido de zinc; en la que las partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica de 6 m2/g o menos están contenidas en un 10% en peso o más respecto de la cantidad total de óxido de zinc.

Otro aspecto de la presente invención es un electrodo de célula solar formado a partir de una pasta de electrodo para una célula solar que comprende: partículas eléctricamente conductoras, frita de vidrio exenta de plomo, una resina aglutinante y partículas de óxido de zinc; en la que el óxido de zinc está contenido en forma de partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica de 6 m2/g o menos en un 10% en peso o más respecto de la cantidad total de óxido de zinc.

El uso de la pasta de electrodo de la presente invención incrementa el grado de libertad para la elección de las condiciones de cocción. Por lo tanto, se pueden obtener células solares de calidad superior estableciendo las condiciones de cocción en consideración a diversos factores. Además, se evita la aparición de productos defectuosos provocada por la discrepancia entre la temperatura establecida y la temperatura de cocción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 es un gráfico que muestra la correlación entre el contenido de partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica pequeña respecto de la cantidad total de partículas de óxido de zinc y el valor de resistencia en serie (Rs);

Las FIGS. 2A a 2D son dibujos para explicar el proceso de producción cuando se produce una célula solar mediante el uso de una pasta eléctricamente conductora de la presente invención; y,

la FIG. 3 es un gráfico que representa el área superficial específica del polvo de óxido de zinc frente a los valores de Rs para la temperatura de sinterización máxima.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una pasta de electrodo para una célula solar que comprende partículas eléctricamente conductoras, frita de vidrio exenta de plomo, una resina aglutinante y partículas de óxido de zinc.

Lo siguiente proporciona una explicación de cada componente de la pasta eléctricamente conductora de la presente invención.

1. Partículas Eléctricamente Conductoras

La pasta de la presente invención contiene partículas eléctricamente conductoras. Los ejemplos de partículas eléctricamente conductoras incluyen partículas de plata, partículas de oro, partículas de paladio, partículas de cobre, partículas de aluminio y partículas de aleaciones de estos metales.

Las partículas eléctricamente conductoras de la presente invención se pueden producir mediante el uso de diversas técnicas conocidas. Por ejemplo, las partículas de plata se pueden producir mediante un método de atomización o un método de reducción por vía húmeda.

Aunque no hay limitaciones particulares sobre el diámetro medio de partícula de las partículas eléctricamente conductoras, los diámetros de partícula son preferiblemente 0,1 a 14 µm, y más preferiblemente 1,0 a 8,0 µm. El diámetro medio de partícula se calcula a partir de los valores medidos determinados, por ejemplo, con el analizador de distribución de tamaños de partículas LA-920 fabricado por Horiba, Ltd., como diámetro medio de partícula (punto del 50%).

Las partículas eléctricamente conductoras son preferiblemente de pureza elevada (99% o más). No obstante, también se pueden usar sustancias que tengan una pureza menor dependiendo de las necesidades eléctricas del patrón del electrodo.

Aunque no hay limitaciones particulares sobre el contenido de las partículas eléctricamente conductoras de la pasta, es preferiblemente del 70 al 90% en peso respecto del peso de la pasta.

2. Frita de Vidrio

La pasta eléctricamente conductora de la presente invención contiene frita de vidrio como aglutinante inorgánico. En la presente invención se usa frita de vidrio exenta de plomo, que sustancialmente no contiene plomo. En la presente memoria, "que sustancialmente no contiene plomo" se refiere a que no contiene plomo en un contenido igual o mayor que el de una impureza. No obstante, naturalmente es preferible que no se detecte plomo en absoluto.

El aglutinante de vidrio que se puede usar en la presente invención es frita de vidrio que tiene un punto de reblandecimiento de 400°C a 600°C, de forma que la pasta eléctricamente conductora se cuece a 600°C a 900°C, se sinteriza y se humedece de manera adecuada y posteriormente se adhiere de manera adecuada a una base de silicio. Si el punto de reblandecimiento es menor de 400°C, la sinterización se da de manera excesiva, por lo que se impide que se obtenga de manera adecuada el efecto de la presente invención. Por otra parte, si el punto de reblandecimiento supera los 600°C, debido a que no se da un flujo de fusión adecuado durante la cocción, no se manifiesta una fuerza adhesiva adecuada, y no se puede favorecer la sinterización en fase líquida de las partículas de plata o de otras partículas eléctricamente conductoras. En la presente memoria, "punto de reblandecimiento"... [Seguir leyendo]

1. Una pasta de electrodo para una célula solar que comprende: partículas eléctricamente conductoras, frita de vidrio exenta de plomo, una resina aglutinante y partículas de óxido de zinc, en la que las partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica de 6 m2/g o menos están contenidas en un 10% en peso o más respecto de la cantidad total de óxido de zinc.

2. La pasta de electrodo según la reivindicación 1, en la que las partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica de 3 m2/g o menos están contenidas en un 10% en peso o más respecto de la cantidad total de óxido de zinc.

3. La pasta de electrodo según la reivindicación 1, en la que las partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica de 6 m2/g o menos están contenidas en un 30% en peso o más respecto de la cantidad total de óxido de zinc.

4. La pasta de electrodo según la reivindicación 2, en la que las partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica de 3 m2/g o menos están contenidas en un 50% en peso o más respecto de la cantidad total de óxido de zinc.

5. La pasta de electrodo de la reivindicación 1, en la que las partículas eléctricamente conductoras se seleccionan del grupo que consiste en partículas de plata, partículas de oro, partículas de paladio, partículas de cobre, partículas de aluminio y partículas de aleaciones de estos metales.

6. La pasta de electrodo de la reivindicación 5, en la que la partícula eléctricamente conductora es una partícula de plata.

7. La pasta de electrodo de la reivindicación 5, en la que las partículas eléctricamente conductoras tienen un diámetro de partícula de 0,1 a 14.

8. Un electrodo de célula solar formado a partir de una pasta de electrodo para una célula solar que comprende: partículas eléctricamente conductoras, frita de vidrio exenta de plomo, una resina aglutinante y partículas de óxido de zinc, en la que el óxido de zinc está contenido en forma de partículas de óxido de zinc que tienen un área superficial específica de 6 m2/g o menos en un 10% en peso o más respecto de la cantidad total de óxido de zinc.