PASTA CONDUCTORA Y ELECTRODO DE REJILLA PARA CÉLULAS SOLARES DE SILICIO.

Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares,

pasta conductora que comprende un componente conductor, frita de vidrio, y aglomerante de resina, en la que el componente conductor se selecciona del grupo consistente en: (i) partfculas de plata y partfculas metalicas seleccionadas del grupo consisten en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co; (ii) partfculas de aleaci6n que comprenden plata y metal seleccionado del grupo consistente en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co, y (iii) partfculas de plata y partfculas del tipo nucleoenvuelta en las que aplica un metal especffico seleccionado del grupo seleccionado de Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co, sobre una superficie de plata o de cobre, y en las que el contenido de partfculas metalicas es de 0, 01 a 10% en peso, basado en la cantidad total de la pasta.

Pasta conductora y electrodo de rejilla para celulas solares de silicio Campo de la invención

La presente invención de refiere a una pasta conductora para una celda solar, y mas concretamente, a una pasta electricamente conductora usada para formar electrodos de rejilla para celdas solares de Si.

Fundamento tecnico Se usa ampliamente pasta de plata en la pasta para electrodos usados en las celdas solares de silicio, ya que se requieren que las pastas para electrodos de las celdas solares tengan baja resistencia electrica para facilitar una eficacia mejorada.

En el caso de las celdas solares de silicio en las que los electrodos estan formados sobre ambos lados, la pasta del lado que recibe la luz contiene, como componentes basicos, partículas electricamente conductoras en forma de Ag, aglomerante, frita de vidrio y un disolvente (vease, por ejemplo, la Solicitud de Patente Japonesa, abierta a inspección publica, Nº 2006295197) . La plata se usa generalmente como el polvo metalico para los electrodos de rejilla en las celdas solares. En la Solicitud de Patente Japonesa, abierta a inspección publica, Nº 2006295197, los ejemplos de partículas electricamente conductoras incluyen partículas metalicas seleccionadas del grupo consistente en Cu, Au, Ag, Pd, Pt, aleaciones de Cu, Au, Ag, Pd y Pt, y sus mezclas.

Los documentos EP1713093 y EP1713094 describen una pasta conductora de la electricidad para celdas solares que comprende un metal conductor de la electricidad que puede ser plata. Sin embargo, se pueden usar otros metales tales como Cu, Au, Ag, Pt, y Pd. Ademas, tambien se consideran utiles aleaciones y mezclas de los metales precedentes. Por ejemplo, se puede usar Cu, Au, AgPd, PtAu.

El documento US 2003/227008 describe una pasta conductora de la electricidad con un polvo metalico que se selecciona del grupo consistente en plata, plata y paladio y una aleación de platapaladio. Se puede usar un polvo de una aleación de plata y un metal distinto del paladio, o una mezcla de polvo de plata y un polvo metalico distinto del polvo de paladio.

El documento EP 1009201 describe una pasta conductora preparada mezclando y dispersando polvos de aleación de platapaladio, un aglomerante compuesto por un material de resina organica, un disolvente y, opcionalmente, otro aditivo.

El documento US 5645767 describe una pasta conductora que comprende una frita de vidrio con un aglomerante y un metal con un contenido de plata en el polvo de aleación de AgPd de aproximadamente el 80% en peso.

Un metodo típico para producir electrodos de celdas solares es a) imprimir una pasta para celdas solares en ciertos lugares de un sustrato, y b) cocer la pasta de la celda solar en un horno de cocción. Cuando se usa un procedimiento de serigraffa, los electrodos para celdas solares en los que el sustrato es silicio cristalino se cuecen, con frecuencia, a temperaturas pico de 750 a 800º C, usando un horno de IR del tipo de cinta.

Sera deseable, en el interes de mejorar la eficacia de la producción de las celdas solares, cocer varias celdas solares al mismo tiempo, en un horno de cocción a gran escala. Sin embargo, en los hornos de cocción puede tener lugar un cierto grado de variación de la temperatura, que pueden afectar negativamente a la eficacia de la conversión de las celdas solares. Cuando se usa pasta para electrodos de sustratos ceramicos, el grado de variación de la temperatura de cocción afecta solo ligeramente a la resistencia de lfnea. En las celdas solares, sin embargo, la variación es un elemento directamente relacionado con la eficacia de la conversión, que es un factor clave relacionado con la calidad de las celdas solares, e incluso una pequena reducción sera bien venida.

Cuando se usa una pasta para electrodos actualmente disponible, hay aproximadamente 30º C de variación en las condiciones de cocción que se consideran adecuadas en terminos de eficacia de la conversión. Fuera de este intervalo de temperatura, la eficacia de la conversión disminuye rapidamente. Una raz6n de que la eficacia de la conversión de la celdas solares sea dependiente del intervalo de la temperatura de cocción es que se produce una buena conexión electrica entre los electrodos y el sustrato de la celda solar dentro de un intervalo concreto de temperaturas y no se obtiene esta buena conexión cuando la cocción tiene lugar fuera del intervalo de temperatura de cocción adecuado. Cuando se usan hornos de cocción a gran escala, que requieren un estrecho intervalo de temperatura, se producen rendimientos mas bajos. Sera deseable un intervalo adecuado mas amplio para las temperaturas de cocción tanto para disposiciones de cocción a gran escala como donde se usen hornos de cocción a pequena escala.

Sumario de la invención La presente invención amplfa el intervalo de la temperatura de cocción para los electrodos de rejilla en celdas solares de silicio cristalino. En la presente invención, ademas del uso de la plata, se anaden metales específicos como

metales conductores. Estos metales específicos se pueden usar en forma de partículas metalicas, partículas de aleación, o como revestimiento para chapado o similares.

En la presente invención, la adición de metales específicos hace posible que se amplfen los intervalos de la temperatura de cocción, dentro de los cuales se puede obtener una buena conexión electrica entre los electrodos y el sustrato de las celdas solares. Se pueden obtener así, celdas solares con alta eficacia de conversión dentro de un intervalo de temperaturas de cocción mas al lfmite de lo que era posible en el pasado.

Específicamente, la presente invención es una pasta conductora para electrodos de rejilla en celdas solares, que comprende un componente conductor, frita de vidrio, y un aglomerante de resina, en la que el componente conductor se selecciona del grupo consistente en (i) partículas de plata y partículas metalicas seleccionadas del grupo consistente en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti y Co, (ii) partículas de aleación que comprenden plata y un metal seleccionado del grupo consistente en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti y Co, y (iii) partículas de plata y partículas de tipo nucleoenvuelta en la que un metal seleccionado del grupo consistente en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co, se aplica sobre la superficie de plata o de cobre.

La presente invención se refiere tambien a un metodo para producir electrodos de celdas solares que usan la anterior pasta, y a electrodos de celdas solares formados usando la pasta.

La pasta de la invención se puede usar en un amplio intervalo de temperaturas y es adecuada para la producción en masa en hornos de cocción a gran escala.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 ilustra la estructura en corte transversal de elementos de la celda solar en la invención;

la Figura 2 ilustra un ejemplo de la configuración de la capa del electrodo que refiere la invención, donde la Figura 2 (a) es el lado (superficie) que recibe la luz, y la Figura 2 (b) es el lado que no recibe la luz (reverso) ; y la Figura 3 ilustra esquematicamente la configuración de un electrodo de Al, 7, en el reverso y un electrodo de rejilla, 8, sobre la superficie preparada en un ejemplo.

Descripción detallada de la invención La presente invención es una pasta conductora para electrodos de rejilla en celdas solares, que comprende (A) un componente conductor, (8) frita de vidrio, y (C) un aglomerante de resina, segun se describe a continuación.

(A) Componente conductor En la presente invención, se puede usar lo siguiente como el componente conductor: (i) una mezcla de partículas de plata y partículas de un metal específico, (ii) partículas de aleación de plata y un metal específico, o (iii) partículas metalicas revestidas superficialmente con plata y un metal específico.

La forma que se debera usar se determinara en función de su conductividad, disponibilidad, estabilidad, coste, y similares. La plata es un metal con una resistencia electrica inferior entre los metales, y la cantidad absoluta de polvo metalico anadido es preferiblemente inferior debido a la inferior resistencia del conductor. Se puede esperar que la adición de polvos de la aleación o de polvos de revestimiento, a la pasta, de c6mo resultado una inferior resistencia y un mejor contacto electrico.

A continuación se describe una realización del uso combinado de partículas de plata y de partículas de un metal específico.

Se usan partículas de plata (Ag) como metal electricamente... [Seguir leyendo]

1. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, pasta conductora que comprende un componente conductor, frita de vidrio, y aglomerante de resina, en la que el componente conductor se selecciona del grupo consistente en: (i) partículas de plata y partículas metalicas seleccionadas del grupo consisten en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co; (ii) partículas de aleación que comprenden plata y metal seleccionado del grupo consistente en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co, y (iii) partículas de plata y partículas del tipo nucleoenvuelta en las que aplica un metal específico seleccionado del grupo seleccionado de Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co, sobre una superficie de plata o de cobre, y en las que el contenido de partículas metalicas es de 0, 01 a 10% en peso, basado en la cantidad total de la pasta.

2. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, segun la reivindicación 1, en la que el componente conductor son partículas de plata y las partículas metalicas se seleccionan del grupo consistente en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co.

3. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, segun la reivindicación 2, en la que las partículas metalicas son partículas de paladio.

4. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, segun la reivindicación 1, en la que el componente conductor contiene partículas de aleación que comprende plata y metal seleccionado del grupo consistente en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co.

5. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, segun la reivindicación 4, en la que las partículas de aleación son partículas de AgPd.

6. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, segun la reivindicación 4, en la que el contenido de partículas de aleación es de 0, 01 a 20% en peso, basado en la cantidad total de la pasta.

7. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, segun la reivindicación 1, en la que el componente conductor son partículas de plata y partículas de tipo nucleoenvuelta en las que se aplica un metal seleccionado del grupo consistente en Pd, Ir, Pt, Ru, Ti, y Co sobre una superficie de plata o de cobre.

8. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, segun la reivindicación 7, en la que las partículas de tipo nucleoenvuelta son partículas en las que se aplica paladio sobre una superficie de plata.

9. Una pasta conductora para electrodos de rejilla de celdas solares, segun la reivindicación 7, en la que el contenido de las partículas de tipo nucleoenvuelta es de 0, 01 a 20% en peso, basado en la cantidad total de pasta.

10. Un metodo para producir un electrodo de una celda solar, que comprende las etapas de: aplicar una pasta segun la reivindicación 1 sobre al menos parte de la superficie de un sustrato semiconductor que recibe la luz, y cocer la pasta del electrodo.

11. Un metodo para producir un electrodo de una celda solar segun la reivindicación 10, en el que la etapa de cocción se lleva a cabo en un horno de cocción en el que la anchura de la cinta que se mueve en el horno de cocción es de al menos 20 cm.