Una composición que comprende:

(a) una composición conductora que comprende virutas de plata,

en la que las virutas de plata son el 76,0-92,0 por ciento en peso de la composición total; dispersada en

(b) medio orgánico que comprende (i) resina fenoxi, en la que la resina f 5 enoxi es el 2,0 a 6,5 por ciento en peso de la composición total, disuelta en (ii) un disolvente orgánico.

Composición de electrodo de plata de película gruesa de polímero para uso en células fotovoltaicas de película fina.

Campo de la invención

La invención se refiere a una composición conductora de plata de película gruesa de polímero (PTF, por sus siglas en inglés) para uso en células fotovoltaicas de Película Fina. En una realización, la composición de plata de PTF seusa como una rejilla impresa por estarcido en la parte superior de un Óxido Conductor Transparente (OCT) tal comoÓxido de Indio y Estaño.

Sumario de la invención

La invención se refiere a una composición de película gruesa polimérica que comprende: (a) viruta de plata (b) medio orgánico que comprende (1) aglutinante polimérico orgánico; (2) disolvente y (3) agentes auxiliares de impresión. La composición se puede tratar en un tiempo y una temperatura necesarios para eliminar todo el disolvente. Las virutas de plata pueden ser 76, 0-92, 0 por ciento en peso de la composición total, la resina fenoxi puede ser 2, 0 a 6, 5 por ciento en peso de la composición total y el medio orgánico puede ser 8, 0-24, 0 por ciento en peso de la composición total.

La invención se refiere además a un método o a métodos de formación de rejilla de electrodos en Células Fotovoltaicas de Película Fina usando tales composiciones y a artículos formados a partir de tales métodos y/o composiciones.

Descripción detallada de la invención

La invención describe una composición de plata de película gruesa polimérica para uso en células Fotovoltaicas (FV) de Película Fina. Se usa típicamente de manera que mejore la eficacia eléctrica de la celda. Un modelo de tipo rejillade Ag se imprime en la parte superior del Óxido Conductor Transparente (OCT) . Las células FV de película fina se caracterizan normalmente por un semiconductor que absorbe la luz tal como silicio amorfo, Diseleniuro de Cobre, Indio y Galio (CIGS, por sus siglas en inglés) o Telururo de Cadmio. Esto les distingue de las células FV a base de silicio cristalino tradicionales. Película fina se refiere al espesor del semiconductor que tiene típicamente 2 micrómetros o así para las células de Película Fina en vez de 30-50 micrómetros para silicio cristalino. Otra diferencia entre células FV de Película Fina y de Silicio-c son las limitaciones de temperatura implicadas. Las células de Película Fina se deben tratar a menos de 200°C ya que el semiconductor y/o el sustrato usado en la Película Fina no pueden soportar altas temperaturas. Las células FV de Silicio-c tradicionales se pueden tratar a temperaturas hasta 800°C. Así, se requiere el uso de una composición de Ag de PTF como la rejilla de electrodo superior ya que las propias composiciones de PTF sólo son estables hasta aproximadamente 200°C.

En general, una composición de película gruesa comprende una fase funcional que imparte propiedades eléctricamente funcionales apropiadas a la composición. La fase funcional comprende polvos eléctricamente funcionales dispersados en un medio orgánico que actúa como un portador para la fase funcional. En general, la composición se quema para fundir los compuestos orgánicos y para impartir las propiedades eléctricamente funcionales. Sin embargo, en el caso de película gruesa polimérica, los compuestos orgánicos permanecen como una parte integral de la composición después del secado. Previamente al quemado, un requerimiento del tratamiento puede incluir un tratamiento por calor opcional tal como secado, curado, reflujo y otros conocidos por los expertos en la técnica de la tecnología de películas gruesas. “Compuestos orgánicos” comprende componentes poliméricos o resinas de una composición de película gruesa.

Los componentes principales de la composición conductora de película gruesa son un polvo conductor dispersado en un medio orgánico, que incluye resina polimérica y disolvente. Los componentes se discuten en la presente memoria más adelante.

A. Polvo Conductor

En una realización, los polvos conductores en la presente composición de película gruesa son polvos conductores de Ag y pueden comprender polvo de metal Ag, aleaciones de polvo de metal de Ag o mezclas de los mismos. Se consideran diversos diámetros y conformaciones de partícula del polvo metálico. En una realización, el polvo conductor puede incluir cualquier polvo de plata conformado, incluyendo partículas esféricas, virutas (varillas, conos, placas) y mezclas de las mismas. En una realización, el polvo conductor puede incluir virutas de plata.

En una realización, la distribución de tamaños de partícula de los polvos conductores puede ser 1 a 100 micrómetros; en una realización más, 2-10 micrómetros.

En una realización, la relación superficie/peso de las partículas de plata puede estar en el intervalo de 0, 1-2, 0 m2/g. En una realización más, la relación superficie/peso de las partículas de plata puede estar en el intervalo de 0, 3-1, 0 m2/g. En una realización más, la relación superficie/peso de las partículas de plata puede estar en el intervalo de 0, 40, 7 m2/g.

Además, se sabe que se pueden añadir pequeñas cantidades de otros metales a composiciones conductoras de plata para mejorar las propiedades del conductor. Algunos ejemplos de dichos metales incluyen: oro, plata, cobre, níquel, aluminio, platino, paladio, molibdeno, tungsteno, tántalo, estaño, itrio, europio, galio, azufre, cinc, silicio, magnesio, bario, cerio, estroncio, plomo, antimonio, carbono conductor y combinaciones de los mismos y otros comunes en la técnica de las composiciones de película gruesa. El metal o los metales adicionales pueden comprender hasta aproximadamente 1, 0 por ciento en peso de la composición total.

En una realización, las virutas de plata pueden estar presentes a 76 a 92% en peso, 77 a 88% en peso o 78 a 83% en peso del peso total de la composición.

B. Medio orgánico

Los polvos se mezclan típicamente con un medio orgánico (vehículo) por mezcla mecánica para formar una composición similar a pasta, denominada “pastas”, con una consistencia y reología adecuadas para impresión. Se puede usar una amplia variedad de líquidos inertes como medio orgánico. El medio orgánico debe ser uno en que los sólidos se puedan dispersar con un grado adecuado de estabilidad. Las propiedades reológicas del medio deben ser de manera que proporcionen buenas propiedades de aplicación a la composición. Tales propiedades incluyen: dispersión de sólidos con un grado adecuado de estabilidad, Buena aplicación de la composición, viscosidad apropiada, tixotropía, humectabilidad apropiada del sustrato y los sólidos, una buena velocidad de secado y una resistencia de la película seca suficiente para soportar una manipulación brusca.

La resina polimérica puede incluir una resina fenoxi que permita alta carga de peso de viruta de plata y ayude así aconseguir tanto buena adhesión a sustratos de Óxido de Indio y Estaño como baja resistividad al contacto, dos propiedades críticas para electrodos de plata en Células Fotovoltaicas de Película-Fina. En una realización, la resina fenoxi puede ser 2, 0 a 6, 5% en peso, 2, 2 a 5, 9% en peso o 2, 5 a 5, 7% en peso del peso total de la composición. En una realización, la resina fenoxi puede ser 1, 5 a 6 por ciento en peso de la composición total.

Los disolventes adecuados para uso en la composición de película gruesa polimérica son reconocidos por un experto en la materia e incluyen acetato y terpenos tales como alfa- o beta-terpineol o mezclas de los mismos con otros disolventes tales como queroseno, ftalato de dibutilo, butilcarbitol, acetato de butilcarbitol, hexilenglicol y alcoholes de alto punto de ebullición y ésteres de alcohol. En una realización, el disolvente puede incluir uno o máscomponentes seleccionados del grupo que consiste en: Acetato de Dietilenglicol Etil Éter (acetato de carbitol) , Éster Dibásico y Cetona C-11. Además, se pueden incluir líquidos volátiles para favorecer un endurecimiento rápido sobre el sustrato en el vehículo. En muchas realizaciones de la presente invención, se pueden usar disolventes tales como éteres de glicol, cetonas, ésteres y otros disolventes de puntos de ebullición similares (en el intervalo de 180°C a 250°C) y mezclas de los mismos. Los medios preferidos están basados en éteres de glicol y ß-terpineol. Diversas combinaciones de estos y otros disolventes se formulan para obtener los requerimientos deseados de viscosidad... [Seguir leyendo]

1. Una composición que comprende:

(a) una composición conductora que comprende virutas de plata, en la que las virutas de plata son el 76, 0-92, 0 por ciento en peso de la composición total; dispersada en

(b) medio orgánico que comprende (i) resina fenoxi, en la que la resina fenoxi es el 2, 0 a 6, 5 por ciento en peso de la composición total, disuelta en (ii) un disolvente orgánico.

2. La composición según la reivindicación 1, en la que el medio orgánico es el 8, 0-24, 0 por ciento en peso de la composición total.

3. La composición según la reivindicación 1, en la que la resina fenoxi es el 2, 2-5, 9 por ciento en peso de la 10 composición total.

4. La composición según la reivindicación 1, en la que el disolvente orgánico comprende uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste en: Acetato de Dietilenglicol Etil Éter (acetato de carbitol) , Éster Dibásico y Cetona C-11.

5. Un método para formar una rejilla de plata sobre una célula fotovoltaica de película-fina, que comprende las 15 etapas de:

(a) aplicar la composición según la reivindicación 1 a un sustrato, en el que el sustrato es poliéster pulverizado;

(b) secar la composición sobre el sustrato.

6. El método según la reivindicación 5, en el que el poliéster es pulverizado con óxido de indio y estaño.

7. Una celda fotovoltaica de película-fina que comprende una línea de rejilla de plata que comprende la 20 composición según la reivindicación 1.

8. Una celda fotovoltaica de película-fina formada por el método según la reivindicación 5.

9. El método según la reivindicación 5, en el que el poliéster se pulveriza con óxido de cinc.