Composiciones conductoras y procedimientos para uso en la fabricación de dispositivos semiconductores.

Una composición conductora de película gruesa que comprende:

(a) uno o más polvos eléctricamente conductores;

(b) una o más fritas de vidrio; dispersos en

(c) medio orgánico, en la que el medio orgánico comprende uno o más componentes seleccionados del grupo queconsiste en: adipato de bis(2-(2-butoxietoxi)etilo), éster dibásico, tallato de epoxioctilo, y éster de pentaeritritol decolofonia hidrogenada.

Composiciones conductoras y procedimientos para uso en la fabricación de dispositivos semiconductores Campo de la invención Las realizaciones de la invención se refieren a un dispositivo semiconductor de silicio, y a una pasta conductora para 5 uso en la parte frontal de un dispositivo de celda solar.

Antecedentes técnicos de la invención Una estructura de celda solar convencional con una base de tipo p tiene un electrodo negativo que está típicamente en el lado frontal o lado del sol de la celda y un electrodo positivo en el lado posterior. Es bien conocido que la radiación de una longitud de onda apropiada que incide sobre una unión p-n de un cuerpo semiconductor sirve como fuente de energía externa para generar pares hueco-electrón en ese cuerpo. Debido a la diferencia de potencial que existe en una unión p-n, los huecos y los electrones se mueven a través de la unión en sentidos opuestos y por ello da lugar al flujo de una corriente eléctrica que es capaz de suministrar energía a un circuito externo. La mayor parte de las celdas solares son de la forma de una oblea de silicio que ha sido metalizada, es decir, provista de contactos metálicos que son eléctricamente conductores.

El electrodo de la celda solar se forma usualmente aplicando una pasta conductora sobre un substrato y cociéndolo. La pasta conductora se aplica sobre la superficie de la celda solar y la pasta se cuece para sinterizarla. La pasta típicamente contiene (a) polvo conductor tal como plata o aluminio, (b) frita de vidrio como aglomerante inorgánico,

(c) medio orgánico y (d) aditivo opcional. El documento US7494607 describe medios orgánicos convencionales que incluyen etilhidroxietilcelulosa, colofonia de madera, mezclas de etilcelulosa y resinas fenólicas, polimetacrilatos y

alcoholes inferiores, éter monobutílico de monoacetato de etilengliclol, éster-alcoholes y terpenos tales como alfa- o beta-terpineol o sus mezclas con otros disolvente tales como queroseno, ftalato de dibutilo, butilcarbitol, acetato de butilcarbitol, hexilenglicol y alcoholes de alto punto de ebullición y éster-alcoholes.

El documento EP 0713357 describe una pasta de película gruesa para uso en la formación de un conductor, una resistencia, un aislante, un protector o similares en un substrato de cableado cerámico.

El documento US2006/0231800 describe una composición conductora de película gruesa que comprende partículas de plata eléctricamente conductoras, un aditivo que contiene manganeso y frita de vidrio, dispersos en un medio orgánico.

Aunque existen varios métodos y composiciones para formar celdas solares, se necesitan composiciones, estructuras y dispositivos que tengan rendimiento eléctrico, propiedades de adhesión, y métodos de fabricación mejorados.

Sumario de la invención Una realización de la presente invención se refiere a una composición conductora de película gruesa que comprende:

(a) uno o más polvos eléctricamente conductores;

(b) una o más fritas de vidrio; dispersos en (c) medio orgánico seleccionado del grupo que consiste en: adipato de bis (2- (2-butoxietoxi) etilo) , éster dibásico, tallato de epoxioctilo, y éster de pentaeritritol de colofonia hidrogenada.

En un aspecto de la realización, la frita de vidrio puede comprender, basado en el porcentaje en peso de la composición de vidrio total: SiO2 1-36, Al2O3 0-7, B2O3 1, 5-19, PbO 20-83, ZnO 0-42, CuO 0-4, Bi2O3 0-35, ZrO2 0-8,

TiO2 0-7, PbF2 3-34.

En una realización, la composición puede comprender adicionalmente un aditivo. En un aspecto, el aditivo puede ser un aditivo de metal/óxido metálico seleccionado de (a) un metal en el que dicho metal se selecciona de Zn, Mg, Gd, Ce, Zr, Ti, Mn, Sn, Ru, Co, Fe, Cu, y Cr, (b) un óxido metálico de uno o más de los metales seleccionados de Zn, Mg, Gd, Ce, Zr, Ti, Mn, Sn, Ru, Co, Fe, Cu, y Cr; (c) cualquier compuesto que puede generar los óxidos metálicos de 45 (b) al cocer; y (d) sus mezclas. En un aspecto de la realización, el aditivo que contiene Zn es ZnO.

Una realización de la invención se refiere a una estructura, en la que la estructura comprende la composición de película gruesa y un substrato. El substrato puede ser una o más capas aislantes. El substrato puede ser uno o más substratos semiconductores. En un aspecto, la composición de película gruesa se puede formar sobre la una o más capas aislantes. En un aspecto, la una o más capas aislantes se puede formar sobre un substrato semiconductor.

En un aspecto adicional, al cocer, se retira el vehículo orgánico y se sinterizan la plata y las fritas de vidrio.

En una realización de la invención, se forma un electrodo de la composición, y dicha composición se ha cocido para retirar el vehículo orgánico y sinterizar las partículas de vidrio.

Una realización de la invención se refiere a un método para fabricar un dispositivo semiconductor. El método comprende las etapas de:

(a) proporcionar uno o más substratos semiconductores, una o más películas aislantes, y una composición de película gruesa, en el que la composición de película gruesa comprende: a) uno o más polvos eléctricamente conductores, b) una o más fritas de vidrio, dispersos en c) un medio orgánico seleccionado del grupo que consiste en: adipato de bis (2- (2-butoxietoxi) etilo) , éster dibásico, tallato de epoxioctilo, y éster de pentaeritritol de colofonia hidrogenada,

(b) aplicar la película aislante sobre el substrato semiconductor,

(c) aplicar la composición de película gruesa sobre la película aislante sobre el substrato semiconductor, y

(d) cocer el semiconductor, aislar la película y la composición de película gruesa, en la que, al cocer, se retira el vehículo orgánico, se sinterizan la plata y las fritas de vidrio, y la película aislante es penetrada por componentes de la composición de película gruesa.

En un aspecto de la realización, la película aislante comprende uno o más componentes seleccionados de: óxido de titanio, nitruro de silicio, SiNx:H, óxido de silicio, y óxido de silicio/óxido de litio.

Una realización adicional se refiere a estructuras que incluyen la composición conductora de película gruesa. La estructura puede incluir una capa aislante. La estructura puede incluir un substrato semiconductor. Un aspecto de la presente invención se refiere a dispositivos semiconductores que contienen la estructura. Un aspecto de la presente invención se refiere a dispositivos fotovoltaicos que contienen la estructura. Un aspecto de la presente invención se refiere a celdas solares que contienen la estructura. Un aspecto de la presente invención se refiere a paneles solares que contienen la estructura.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama de flujo del procedimiento que ilustra la fabricación de un dispositivo semiconductor. Los números de referencia mostrados en la Figura 1 se explican a continuación.

10: substrato de silicio de tipo p

20: capa de difusión del tipo n 30: película de nitruro de silicio, película de óxido de titano, o película de óxido de silicio 40: capa p+ (campo de la superficie posterior, BSF)

60: pasta de aluminio formada sobre el lado posterior

61: electrodo posterior de aluminio (obtenido calentando el lado posterior de pasta de aluminio)

70: plata o plata/pasta de aluminio formada sobre el lado posterior

71: electrodo posterior de plata o plata/aluminio (obtenido cociendo la pasta de plata del lado posterior)

500: pasta de plata formada sobre el lado frontal según la invención 501: electrodo de plata frontal según la invención (formado cociendo la pasta de plata del lato frontal)

La Figura 2A proporciona una vista del lado superior de un semiconductor ejemplar en el que la composición conductora de película gruesa se ha imprimido sobre el substrato para formar dos barras colectoras. La Figura 2B proporciona una vista del lado superior de un semiconductor ejemplar en el que la composición conductora de película gruesa se ha imprimido sobre el substrato para formar tres barras colectoras.

La Figura 3 ilustra el % de eficiencia para líneas de 200 μm de ancho con composición A0, y de B1 a B9, descritas aquí.

La Figura 4 ilustra el % de eficiencia para líneas de 100 μm de ancho con composiciones descritas aquí.

La Figura 5 ilustra el % de eficiencia para líneas de 200 μm de ancho con composiciones descritas aquí.

Descripción detallada de la invención La presente invención se refiere a la necesidad de composiciones semiconductoras con rendimiento eléctrico, dispositivos semiconductores, métodos de fabricación de... [Seguir leyendo]

1. Una composición conductora de película gruesa que comprende:

(a) uno o más polvos eléctricamente conductores;

(b) una o más fritas de vidrio; dispersos en

(c) medio orgánico, en la que el medio orgánico comprende uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste en: adipato de bis (2- (2-butoxietoxi) etilo) , éster dibásico, tallato de epoxioctilo, y éster de pentaeritritol de colofonia hidrogenada.

2. Una composición conductora de película gruesa según la reivindicación 1, en la que el éster dibásico es uno o más compuestos seleccionados del grupo que consiste en éster dimetílico de ácido adípico, ácido glutárico, y ácido succínico.

3. Una composición conductora de película gruesa según la reivindicación 1, en la que la frita de vidrio comprende, basado en el porcentaje en peso de la composición de vidrio total: SiO2 1-36, Al2O3 0-7, B2O3 1, 5-19, Pb.

2. 83, ZnO 0-42, CuO 0-4, Bi2O3 0-35, ZrO2 0-8, TiO2 0-7, PbF2 3-34.

4. Una composición conductora de película gruesa según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un aditivo de metal/óxido metálico.

5. La composición conductora de película gruesa según la reivindicación 4, en la que el aditivo de metal/óxido metálico se selecciona del grupo que consiste en:

(a) un metal en el que dicho metal se selecciona de Zn, Mg, Gd, Ce, Zr, Ti, Mn, Sn, Ru, Co, Fe, Cu, y Cr;

(b) un óxido metálico de uno o más de los metales seleccionados de Zn, Mg, Gd, Ce, Zr, Ti, Mn, Sn, Ru, Co, Fe, Cu, y Cr;

(c) un compuesto que puede generar los óxidos metálicos de (b) al cocer; y

(d) sus mezclas.

6. La composición conductora de película gruesa de la reivindicación 5, en la que el aditivo que contiene Zn es ZnO.

7. La composición conductora de película gruesa de cualquier reivindicación precedente, en la que el medio orgánico comprende éster dibásico.

8. Una estructura que comprende la composición de película gruesa de la reivindicación 1 sobre un substrato.

9. La estructura de la reivindicación 8, en la que el substrato es una o más capas aislantes.

10. El substrato de la reivindicación 8, que comprende uno o más substratos semiconductores.

11. Un método para la fabricación de un dispositivo semiconductor, que comprende:

a) proporcionar uno o más substratos semiconductores, una o más películas aislantes, y una composición de película gruesa, en el que la composición de película gruesa comprende: i) uno o más polvos eléctricamente conductores; ii) una o más fritas de vidrio; dispersos en iii) un medio orgánico seleccionado del grupo que consiste en: adipato de bis (2- (2-butoxietoxi) etilo) , éster dibásico,

tallato de epoxioctilo, y éster de pentaeritritol de colofonia hidrogenada, b) aplicar la película aislante sobre el substrato semiconductor; c) aplicar la composición de película gruesa sobre la película aislante sobre el substrato semiconductor; y d) cocer el semiconductor, película aislante y composición de película gruesa.

12. El método de la reivindicación 11, en el que la película aislante comprende uno o más componentes seleccionados de: óxido de titanio, nitruro de silicio, SiNx:H, óxido de silicio, y óxido de silicio/óxido de titanio.

13. El método de la reivindicación 11, en el que el dispositivo semiconductor es una celda solar.

14. Un electrodo de celda solar, formado aplicando una composición conductora de película gruesa de la reivindicación 1 sobre un substrato de celda solar; y cociendo la composición conductora de película gruesa aplicada.

15. Una celda solar que comprende el electrodo de la reivindicación 14.