Método para fabricar un recubrimiento antirreflectante de dióxido de silicio, un producto resultante y un dispositivo fotovoltaico comprendiendo el mismo.

Un procedimiento para fabricar un recubrimiento de bajo índice basado en dióxido de silicio,

comprendiendoel procedimiento:

formar un precursor de dióxido de silicio que comprende un sol de dióxido de silicio que comprende un silanoy/o una dióxido de silicio coloidal;

depositar el precursor de dióxido de silicio sobre un sustrato de cristal para formar una capa de recubrimiento;curar y/o hornear la capa de recubrimiento en un horno a una temperatura de aproximadamente 550 a 700 °C durante aproximadamente entre 1 a 10 minutos;

formar una composición de tratamiento superficial que comprende ácido octadecilo fosfónico;

depositar la composición de tratamiento superficial sobre la capa de recubrimiento, ycurar y/o hornear la composición de tratamiento superficial para formar una capa de recubrimiento.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/072950.

Solicitante: GUARDIAN INDUSTRIES CORP..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2380 HARMON ROAD AUBURN HILLS, MI 48326-1714 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: VARAPRASAD,DESARAJU V.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C03C17/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C03 VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA.C03C COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES VITREOS; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DEL VIDRIO; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE FIBRAS O FILAMENTOS DE VIDRIO, SUSTANCIAS INORGANICAS O ESCORIAS; UNION DE VIDRIO A VIDRIO O A OTROS MATERIALES.Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej., de vidrio desvitrificado, que no sea en forma de fibras o filamentos, por recubrimiento.
  • G02B1/11 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 1/00 Elementos ópticos caracterizados por la sustancia de la que están hechos (composiciones de vidrios ópticos C03C 3/00 ); Revestimientos ópticos para elementos ópticos. › Revestimientos antirreflejantes.
  • H01L31/0216 SECCION H — 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 eléctrica 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). › Revestimientos (H01L 31/041  tiene prioridad).

PDF original: ES-2389026_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para fabricar un recubrimiento antirreflectante de dióxido de silicio, un producto resultante y un dispositivo fotovoltaico comprendiendo el mismo.

Esta invención se refiere a un procedimiento para fabricar un recubrimiento de dióxido de silicio de bajo índice que tiene una capa de tratamiento superficial o de recubrimiento. El recubrimiento puede comprender un recubrimiento antirreflectante (AR) soportado por un sustrato de cristal para su uso en un dispositivo fotovoltaico o similar en ciertas realizaciones de ejemplo. El tratamiento superficial o capa de recubrimiento incluye materiales orgánicos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El cristal es deseable por numerosas propiedades y aplicaciones, incluyendo la claridad óptica y la apariencia visual general. Para algunas aplicaciones de ejemplo, se desean optimizar ciertas propiedades ópticas (por ejemplo, transmisión de luz, reflexión y/o absorción) . Por ejemplo, en casos determinados ejemplo, la reducción de reflexión de la luz por la superficie de un sustrato de cristal puede ser deseable para escaparates, vitrinas, dispositivos fotovoltaicos (por ejemplo, células solares) , marcos para fotografías, otros tipos de ventanas, invernaderos, etc.

Los dispositivos fotovoltaicos, tales como células solares (y módulos para ello) son conocidos en la técnica. El cristal es una parte integral de los módulos fotovoltaicos comerciales más comunes, incluyendo tipos de película, tanto los tipos cristalinos como de película delgada. Una célula/módulo solar puede incluir, por ejemplo, una película de transferencia fotoeléctrica compuesta de una o más capas situadas entre un par de sustratos. Uno o más de los sustratos pueden ser de cristal, y la película de transferencia fotoeléctrica (típicamente semiconductora) se utiliza para convertir energía solar en electricidad. Se describen células solares de ejemplo en las patentes estadounidenses números 4.510.344, 4.806.436, 6.506.622, 5.977.477, y en la JP 07-122764.

El (los) sustrato (s) en un módulo/célula solar está hecho a veces de cristal. La radiación entrante pasa a través del sustrato de cristal incidente de la célula solar antes de llegar a la (s) capa (s) activa (s) (por ejemplo, película de transferencia fotoeléctrica tal como un semiconductor) de la célula solar. La radiación que es reflejada por el sustrato de cristal incidente no consigue alcanzar la (s) capa (s) activa (s) de la célula solar, con lo que resulta en una célula solar menos eficiente. En otras palabras, sería deseable disminuir la cantidad de radiación que es reflejada por el sustrato incidente, aumentando así la cantidad de radiación que consigue alcanzar la (s) capa (s) activa (s) de la célula solar. En particular, la potencia de salida de un módulo de célula solar o fotovoltaica (PV) puede depender de la cantidad de luz, o el número de fotones, dentro de un rango específico del espectro solar que pasa a través del sustrato de cristal incidente y alcanza el semiconductor fotovoltaico.

Debido a que la salida de potencia del módulo puede depender de la cantidad de luz dentro del espectro solar que pasa a través del cristal y alcanza el semiconductor PV, se han hecho ciertos intentos para aumentar la transmisión solar global a través del cristal utilizado en módulos PV. Uno de estos intentos es el uso de cristal sin hierro o "claro", lo que puede aumentar la cantidad de transmisión de luz solar con respecto al cristal flotante regular, a través de la minimización de la absorción.

En ciertas realizaciones de ejemplo de esta invención, un intento para resolver el (los) problema (s) antes mencionado (s) se realiza mediante un recubrimiento antirreflectante (AR) sobre un sustrato de cristal (el recubrimiento AR puede proporcionarse a ambos lados del sustrato de cristal en las diferentes realizaciones de la presente invención) . Un recubrimiento AR puede aumentar la transmisión de luz a través del sustrato de luz incidente, y por tanto la potencia de un módulo PV en ciertas realizaciones de ejemplo de esta invención.

En muchos casos, los sustratos de cristal tienen un índice de refracción de aproximadamente 1.52, y típicamente aproximadamente un 4% de la luz incidente puede ser reflejada por la primera superficie. Se pueden aplicar recubrimientos de una única capa de materiales transparentes tales como dióxido de silicio y alúmina que tienen un índice de refracción igual a la raíz cuadrada del del cristal (por ejemplo, aproximadamente 1.23) para minimizar las pérdidas por reflexión y mejorar el porcentaje de transmisión de luz. Los índices de refracción de dióxido de silicio y alúmina son, respectivamente, alrededor de 1.46 y 1.6 y, por tanto no pueden cumplir este requisito de bajo índice.

Debido a que el índice de refracción está relacionado con la densidad del recubrimiento, puede ser posible reducirlo introduciendo porosidad. Técnicas anteriores que intentan reducir el índice de refracción de los recubrimientos de dióxido de silicio y alúmina pueden incluir introducir microporosidad con el fin de disminuir el índice de refracción de los recubrimientos. El tamaño y la distribución de los poros puede afectar significativamente a lograr deseadas propiedades ópticas: Los poros pueden preferiblemente estar distribuidos homogéneamente, y el tamaño del poro puede ser preferiblemente sustancialmente menor que la longitud de onda de la luz que se transmite. En muchos casos, se cree que alrededor de un 53% de porosidad puede ser necesaria con el fin de disminuir el índice de refracción de recubrimientos de dióxido de silicio de aproximadamente 1, 46 hasta aproximadamente 1, 2, y que puede ser necesaria aproximadamente un 73% de porosidad para alcanzar recubrimientos de alúmina del mismo bajo índice.

La durabilidad mecánica de los recubrimientos, sin embargo, puede verse afectada negativamente con el aumento de la porosidad. Los recubrimientos porosos también tienden a ser propensos a los arañazos, marcas, etc. Por lo tanto puede existir una necesidad de procedimientos y recubrimientos que mejoren la durabilidad mecánica de recubrimientos AR de una única capa.

Pueden ser conocidos los procedimientos de fabricación de recubrimientos antirreflectantes de múltiples capas depositados mediante un proceso de deposición al vacío para depositar una capa de lubricante para mejorar la durabilidad mecánica. Ver las patentes estadounidenses 5.744.227 y 5.783.049.

El documento D1 describe una capa anti-reflectante porosa que comprende un metal, óxido metálico, óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de aluminio y/o sus mezclas, en especial un óxido de de mezcla silicio-aluminio. Se deposita una sustancia hidrófoba sobre la capa anti-reflectante, al menos localmente. Se introduce en poros de la capa, formando un recubrimiento y/o recubrimiento interior de área total. El hidrófobo, en especial al ser un sol de dióxido de silicio, está presente como un componente del aglutinante de sol-gel. La capa anti-reflectante incluye nanopartículas porosas. Su tamaño de grano es preferiblemente alrededor de 8 nm. La porosidad de las nanopartículas asciende a un 10% - 60% del volumen total de la capa. El recubrimiento del sustrato se hace mediante un proceso de pulverización, inmersión, extensión, pintado o difusión.

Es un objeto de esta invención proporcionar materiales que son adecuados para su aplicación como capas de protección superiores para recubrimientos AR de una única capa. Es otro objeto de esta invención proporcionar un procedimiento que podría ser utilizado en línea con el fin de impartir lubricidad a la superficie y con ello aumentar la resistencia al rayado de los recubrimientos AR.

Los objetos anteriores se resuelven mediante un procedimiento según la reivindicación 1 y un dispositivo fotovoltaico según la reivindicación 5.

BREVE RESUMEN DE LAS REALIZACIONES DE EJEMPLO DE LA INVENCIÓN

Según esta invención, se proporciona un procedimiento para hacer un recubrimiento de bajo índice basado en dióxido de silicio, incluyendo el procedimiento: formar un precursor de dióxido de silicio que comprende un sol de dióxido de silicio que comprende un silano y/o un dióxido de silicio coloidal; depositar el precursor de dióxido de silicio sobre un sustrato de cristal para formar una capa de recubrimiento; curar y/o hornear la capa de recubrimiento a una temperatura de entre 550° y 700°C durante un tiempo de entre 1 y 10 minutos; formar una composición... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para fabricar un recubrimiento de bajo índice basado en dióxido de silicio, comprendiendo el procedimiento:

formar un precursor de dióxido de silicio que comprende un sol de dióxido de silicio que comprende un silano y/o una dióxido de silicio coloidal;

depositar el precursor de dióxido de silicio sobre un sustrato de cristal para formar una capa de recubrimiento;

curar y/o hornear la capa de recubrimiento en un horno a una temperatura de aproximadamente 550 a 700 ° C durante aproximadamente entre 1 a 10 minutos;

formar una composición de tratamiento superficial que comprende ácido octadecilo fosfónico;

depositar la composición de tratamiento superficial sobre la capa de recubrimiento, y

curar y/o hornear la composición de tratamiento superficial para formar una capa de recubrimiento.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el precursor de dióxido de silicio comprende además una composición curable por radiación que comprende un monómero curable por radiación y un fotoiniciador.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la composición de tratamiento superficial comprende además un disolvente y tiene una molaridad que oscila entre 0, 0001 y 0, 01 M, y preferiblemente una molaridad que oscila entre 0, 002 y 0, 008 M.

4. Un procedimiento para fabricar un dispositivo fotovoltaico que comprende una película de transferencia fotoeléctrica, al menos un electrodo, y el recubrimiento de bajo índice, en el que el procedimiento para hacer

el dispositivo fotovoltaico comprende hacer el recubrimiento de bajo índice según la reivindicación 1, y en el que el recubrimiento de bajo índice se proporciona en un lado en el que incide la luz de un sustrato de cristal frontal del dispositivo fotovoltaico.

5. Un dispositivo fotovoltaico que comprende:

una película fotovoltaica, y al menos un sustrato de cristal (1) sobre un lado en el que incide la luz de la 25 película fotovoltaica;

un recubrimiento antirreflectante (3) provisto en el sustrato de cristal (1) ;

en el que el recubrimiento antirreflectante (3) comprende al menos una capa proporcionada directamente sobre y en contacto con el sustrato de cristal, la capa producida utilizando un procedimiento que comprende las etapas de: formar un precursor de dióxido de silicio que comprende un sol de dióxido de silicio que 30 comprende un silano y/o un dióxido de silicio coloidal; depositar el precursor de dióxido de silicio sobre un sustrato de cristal para formar una capa de recubrimiento; curar y/o hornear la capa de recubrimiento en un horno a una temperatura de aproximadamente 550 a 700 ° C durante aproximadamente entre 1 a 10 minutos; formar una composición de tratamiento superficial que comprende ácido fosfónico octadecilo; depositar el tratamiento superficial sobre la capa de recubrimiento; curar y/o hornear el tratamiento superficial para formar

una capa de recubrimiento, y utilizar el sustrato de cristal con el recubrimiento de dióxido de silicio de bajo sobre él como un sustrato de cristal frontal del dispositivo fotovoltaico de modo que el recubrimiento de dióxido de silicio de bajo índice de base se proporciona en un lado en el que incide la luz del sustrato de cristal.


 

Patentes similares o relacionadas:

Artículo óptico revestido con un revestimiento antirreflectante o reflectante que comprende una capa eléctricamente conductora a base de óxido de estaño y procedimiento de fabricación, del 21 de Febrero de 2019, de ESSILOR INTERNATIONAL: Artículo óptico con propiedades antiestáticas y antirreflectantes o reflectantes, que comprende un sustrato que tiene al menos una superficie principal […]

Sustrato OLED difusor transparente y método para producir tal sustrato, del 28 de Diciembre de 2018, de SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE: Un sustrato OLED difusor transparente que comprende los siguientes elementos o capas sucesivos: (a) un sustrato plano transparente hecho de vidrio […]

Métodos de modificación de la transmisión de luz visible de artículos revestidos y artículos revestidos fabricados por dichos métodos, del 4 de Abril de 2018, de Vitro, S.A.B. de C.V: Un artículo revestido , que comprende: - un sustrato de vidrio ; - un revestimiento funcional depositado sobre al menos una porción del sustrato , […]

Transparencia para vehículos, del 14 de Marzo de 2018, de Vitro, S.A.B. de C.V: Una transparencia, que comprende: una primera lámina que tiene una superficie n.º 1 y una superficie n.º 2 y una primera transmisión de luz visible; […]

Material absorbente y panel solar que utiliza dicho material, del 13 de Diciembre de 2017, de Viessmann Faulquemont: Material multicapa que comprende al menos: • un soporte que presenta una reflectancia R superior a un 80 % para radiaciones de longitud […]

Sustrato transparente antirreflejante que presenta un color neutro en reflexión, del 30 de Agosto de 2017, de SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE: Sustrato transparente , principalmente de vidrio, que comprende un revestimiento antirreflejante elaborado con un apilamiento (A) de capas […]

Escáner de haz óptico, del 23 de Agosto de 2017, de MEDLUMICS, S.L: Un dispositivo, que comprende: un sustrato que tiene una primera superficie y una segunda superficie paralela […]

Panel de pantalla de plasma que incluye un filtro de EMI sin marco y/o método de fabricación del mismo, del 28 de Junio de 2017, de GUARDIAN INDUSTRIES CORP.: Un dispositivo de pantalla de plasma que comprende: un panel de pantalla de plasma (PDP) ; y un filtro de interferencia electromagnética […]

Otras patentes de GUARDIAN INDUSTRIES CORP.