Composición de pasta y elemento de célula solar.

Composición de pasta usada para formar un electrodo (8) en una superficie trasera de un sustratosemiconductor de silicio (1) que constituye una célula solar de silicio cristalino,

comprendiendo lacomposición de pasta polvo de aluminio como polvo eléctricamente conductor,

caracterizada por que

el contenido total de hierro y titanio contenidos en la composición de pasta como elementos de impurezasinevitables es menor que o igual al 0,07% en masa, y

en la que se usan en combinación polvo de aluminio cuyo contenido total de hierro y titanio es mayor que oigual al 0,09% en masa y polvo de aluminio de alta pureza cuyo contenido total de hierro y titanio es menorque o igual al 0,09% en masa.

Composición de pasta y elemento de célula solar.

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a composiciones de pasta y a elementos de célula solar y, más particularmente, a una composición de pasta usada cuando se forma un electrodo en una superficie trasera de un sustrato semiconductor de silicio que constituye una célula solar de silicio cristalino, y a un elemento de célula solar en el que se forma un electrodo de superficie trasera usando la composición de pasta.

Antecedentes de la técnica Como componente electrónico que tiene un electrodo formado en un sustrato semiconductor de silicio, se conocen los elementos de célula solar dados a conocer en la publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 2000-90734 (documento de patente 1) y la publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 2004-134775 (documento de patente 2) .

La figura 1 es una vista esquemática que muestra una estructura en sección general de un elemento de célula solar.

Tal como se muestra en la figura 1, el elemento de célula solar se estructura usando un sustrato semiconductor de silicio de tipo p 1 cuyo grosor es de 200 a 300 !m. En un lado de una superficie de recepción de luz del sustrato semiconductor de silicio de tipo p 1 se forman una capa de impurezas de tipo n 2 cuyo grosor es de 0, 3 a 0, 6 !m y una película antirreflectante 3 y electrodos de rejilla 4, que están en la capa de impurezas de tipo n 2.

En un lado de una superficie trasera del sustrato semiconductor de silicio de tipo p 1 se forma una capa de electrodo de aluminio 5. La formación de la capa de electrodo de aluminio 5 se lleva a cabo a través de la aplicación de una composición de pasta que contiene polvo de aluminio, una frita de vidrio y un vehículo orgánico, empleando serigrafía o similar; secado; y después de eso, cocción del producto resultante durante un corto periodo de tiempo a una temperatura mayor que o igual a 660ºC (punto de fusión del aluminio) . Durante la cocción, el aluminio difunde al interior del sustrato semiconductor de silicio de tipo p 1, mediante lo cual se forma una capa de aleación de Al-Si 6 entre la capa de electrodo de aluminio 5 y el sustrato semiconductor de silicio de tipo p 1 y de manera concurrente, se forma una capa p+ 7 como una capa de impurezas que resulta de la difusión de átomos de aluminio. La presencia de la capa p+ 7 impide la recombinación de electrones, y por tanto, puede obtenerse un efecto BSF (Back Surface Field, campo retrodifusor) que potencia la eficiencia de acumulación de los portadores generados.

Por ejemplo, tal como se da a conocer en la publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 5-129640 (documento de patente 3) , se ha puesto en uso práctico un elemento de célula solar en el que se elimina un electrodo de superficie trasera 8 que incluye una capa de electrodo de aluminio 5 y una capa de aleación de Al-Si 6 usando ácido o similar y se forma de manera nueva una capa de electrodo colector usando una pasta de plata o similar. Sin embargo, puesto que se requiere desechar el ácido usado para la eliminación del electrodo de superficie trasera 8, por ejemplo, surge el problema de que el desecho hace que el procedimiento sea complicado. En los últimos años, con el fin de evitar un problema de este tipo, se han estructurado muchos elementos de célula solar con el electrodo de superficie trasera 8 que se deja tal cual y se utiliza como electrodo colector.

Mientras tanto, aunque en un elemento de célula solar en el que se forma un electrodo de superficie trasera a través de la aplicación de una composición de pasta convencional que contiene polvo de aluminio sobre una superficie trasera de un sustrato semiconductor de silicio de tipo p y a través de la cocción del producto resultante se ha obtenido una determinada eficiencia de acumulación de los portadores generados, se ha requerido potenciar adicionalmente el efecto BSF deseado con el fin de aumentar la eficiencia de conversión.

Con el fin de potenciar la eficiencia de conversión, se ha propuesto en la publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 2001-202822 (documento de patente 4) que se limiten un tamaño de partícula del polvo de aluminio en la composición de pasta usada para formar un electrodo de superficie trasera y un grosor de una película de óxido. Sin embargo, incluso usando una composición de pasta de este tipo, es imposible potenciar suficientemente el efecto BSF de modo que se permita que se logre una mayor eficiencia de conversión.

Existe un método para potenciar el efecto BSF, en el que se fomenta la difusión de aluminio aumentando la cantidad de aplicación de la composición de pasta. Por otra parte, con el fin de solucionar un problema de escasez de un material de silicio y reducir los costes en la fabricación de células solares, se ha examinado hoy en día hacer que el sustrato semiconductor de silicio de tipo p sea más delgado. Sin embargo, cuando el sustrato semiconductor de silicio de tipo p se hace que sea más fino, tras la cocción de la composición de pasta, un lado de una superficie trasera que tiene una capa de electrodo formada en la misma se deforma de manera cóncava debido a una diferencia entre los coeficientes de dilatación térmica del silicio y el aluminio, deformando y curvando de ese modo el sustrato semiconductor de silicio de tipo p. Por consiguiente, se provocan fracturas o similares en un proceso de fabricación de las células solares, dando como resultado de ese modo el problema de que se reducen los rendimientos de fabricación de las células solares.

Existe un método para solucionar este problema, en el que se disminuye la cantidad de aplicación de la composición de pasta y se hace que una capa de electrodo de superficie trasera sea más delgada. Sin embargo, cuando se disminuye la cantidad de aplicación de la composición de pasta, la cantidad del aluminio difundido desde la superficie trasera del sustrato semiconductor de silicio de tipo p hasta el interior del mismo se vuelve fácilmente insuficiente y como resultado, no puede lograrse el efecto BSF deseado, incurriendo de ese modo en el problema de que se reducen las propiedades de la célula solar.

Una composición de una pasta eléctricamente conductora que permite que se garanticen las propiedades deseadas de la célula solar y que se haga que la capa de electrodo de superficie trasera sea más delgada se da a conocer en, por ejemplo, la publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 2000-90734 (documento de patente 1) . Además de polvo de aluminio, una frita de vidrio y un vehículo orgánico, esta pasta eléctricamente conductora contiene además un compuesto orgánico que contiene aluminio. Sin embargo, aunque la técnica convencional mencionada anteriormente puede reducir la cantidad de curvatura del sustrato semiconductor de silicio de tipo p haciendo que la capa de electrodo de superficie trasera sea más delgada, la técnica convencional mencionada anteriormente no puede potenciar suficientemente el efecto BSF de modo que se permita que se logre una mayor eficiencia de conversión.

Documento de patente 1: publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 200090734

Documento de patente 2: publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 2004134775

Documento de patente 3: publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 5-129640

Documento de patente 4: publicación abierta a consulta por el público de solicitud de patente japonesa n.º 2001202822

El documento CN 1 877 864 A da a conocer un componente de suspensión espesa conductora de aluminio para una batería solar de silicio y su método de producción.

Descripción de la invención Problemas que han de resolverse mediante la invención Así, los objetos de la presente invención son resolver los problemas mencionados anteriormente y proporcionar una composición de pasta que pueda lograr suficientemente al menos un efecto BSF equivalente a o mayor que el efecto BSF logrado de manera convencional incluso cuando la composición de pasta se usa en un caso o bien en el que se forma una capa de electrodo de superficie trasera gruesa en un sustrato semiconductor de silicio relativamente grueso o bien en el que se forma una capa de electrodo de superficie trasera delgada en un sustrato semiconductor de silicio relativamente delgado, y que puede no sólo lograr un efecto BSF equivalente a o mayor que el efecto BSF logrado de manera convencional sino también suprimir la deformación... [Seguir leyendo]

1. Composición de pasta usada para formar un electrodo (8) en una superficie trasera de un sustrato semiconductor de silicio (1) que constituye una célula solar de silicio cristalino, comprendiendo la composición de pasta polvo de aluminio como polvo eléctricamente conductor,

caracterizada por que el contenido total de hierro y titanio contenidos en la composición de pasta como elementos de impurezas inevitables es menor que o igual al 0, 07% en masa, y

en la que se usan en combinación polvo de aluminio cuyo contenido total de hierro y titanio es mayor que o igual al 0, 09% en masa y polvo de aluminio de alta pureza cuyo contenido total de hierro y titanio es menor que o igual al 0, 09% en masa.

2. Composición de pasta según la reivindicación 1, en la que el contenido de hierro es menor que o igual al 0, 07% en masa.

3. Composición de pasta según la reivindicación 1, que comprende además un vehículo orgánico.

4. Composición de pasta según la reivindicación 3, en la que el contenido del vehículo orgánico es mayor que

o igual al 18% en masa y menor que o igual al 38% en masa.

5. Composición de pasta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el contenido de polvo de aluminio es mayor que o igual al 58% en masa y menor que o igual al 78% en masa.

6. Composición de pasta según una cualquiera de las reivindicaciones 5, en la que el tamaño de partícula promedio del polvo de aluminio está en el intervalo de 1 a 20 !m.

7. Composición de pasta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que se usan en combinación polvo de aluminio cuyo contenido total de hierro y titanio es del 0, 005% en masa y polvo de aluminio de alta pureza cuyo contenido total de hierro y titanio es del 0, 2% en masa.

8. Composición de pasta según la reivindicación 1, que comprende además una frita de vidrio.

9. Composición de pasta según la reivindicación 8, en la que el contenido de la frita de vidrio es menor que o igual al 8% en masa.

10. Composición de pasta según la reivindicación 8 ó 9, en la que un tamaño de partícula promedio de la frita de vidrio está en el intervalo de 1 a 4 !m.

11. Elemento de célula solar que comprende un electrodo (8) formado mediante la aplicación de una composición de pasta según la reivindicación 1 sobre una superficie trasera de un sustrato semiconductor de silicio (1) y después de eso, la cocción de un producto resultante.