Conductor de célula fotovoltaica de dos partes serigrafiadas de alta y baja temperatura.
Procedimiento de realización de al menos un conductor eléctrico sobre un material (1) semiconductor,
caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
(E1) - depositar mediante serigrafía una primera pasta de alta temperatura y calentar la primera pasta de alta temperatura serigrafiada a una temperatura superior a 500ºC;
(E2) - depositar mediante serigrafía una segunda pasta de baja temperatura al menos parcialmente superpuesta a la primera pasta de alta temperatura depositada durante la etapa anterior y calentar la segunda pasta de baja temperatura serigrafiada a una temperatura inferior a 500ºC.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/066863.
Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: 25, rue Leblanc, Bâtiment "Le Ponant D" 75015 Paris FRANCIA.
Inventor/es: BETTINELLI,ARMAND, VESCHETTI,YANNICK.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01L31/0224 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 eléctricas 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). › Electrodos.
- H01L31/18 H01L 31/00 […] › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
PDF original: ES-2457232_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Conductor de célula fotovoltaica de dos partes serigrafiadas de alta y baja temperatura La invención se refiere a un procedimiento de realización de una pista conductora sobre un material semiconductor así como al elemento semiconductor resultante. Se refiere concretamente a una célula fotovoltaica como tal, obtenida mediante este procedimiento.
Una célula fotovoltaica se fabrica a partir de una placa de material semiconductor, generalmente de silicio, conocida con la denominación inglesa “wafer” (oblea) . Esta fabricación requiere en particular la formación de conductores eléctricos sobre la superficie de esta placa. Para ello, un método del estado de la técnica consiste en depositar una tinta conductora mediante serigrafía sobre la placa. Este método presenta la ventaja de su sencillez y de su bajo coste. El documento US 2009/0243111 describe pastas para realizar conductores.
Una primera técnica de metalización mediante serigrafía consiste en el uso de una tinta conductora que se presenta en forma de una pasta denominada “de alta temperatura” en referencia al procedimiento puesto en práctica que comprende una etapa final que consiste en llevar la pasta a alta temperatura después de su aplicación, por encima de 500ºC, generalmente entre 700 y 800ºC. Una pasta de alta temperatura de este tipo comprende en general plata y eventualmente aluminio, para tener su propiedad conductora, partículas de vidrio, cuya función es perforar una capa aislante para poner un contacto eléctrico sobre el semiconductor, y componentes orgánicos, como resina disuelta en uno o más disolventes aditivos, cuya función es dotar a la pasta de una propiedad reológica satisfactoria. La etapa de calentamiento a alta temperatura de una pasta de este tipo permite densificar la plata, perforar una capa aislante para obtener finalmente un contacto eléctrico y una buena adherencia. Los componentes orgánicos se queman o se evaporan durante este calentamiento. Las pastas “de alta temperatura” se utilizan hoy en día sobre células fotovoltaicas de silicio cristalino (excluyendo las células de heterounión) .
Una segunda técnica de metalización mediante serigrafía consiste en el uso de una tinta conductora en forma de una pasta denominada “de baja temperatura” en referencia al procedimiento puesto en práctica que comprende una etapa final que consiste en llevar la pasta a baja temperatura después de su aplicación, por debajo de 500ºC, generalmente por debajo de 300ºC. Una pasta de este tipo se utiliza para células que comprenden silicio amorfo, como las células denominadas de “capas finas” y las células cristalinas de heterounión, que no soportan las altas temperaturas. Una pasta de baja temperatura comprende partículas de plata, para tener su propiedad conductora, y componentes orgánicos para tener una buena reología. Una pasta de este tipo presenta una gran resistividad y por tanto una propiedad conductora mediocre.
El uso de las tintas conductoras existentes se restringe a aplicaciones limitadas debido a sus débiles propiedades conductoras.
Así, esta técnica no se explota por ejemplo hoy en día para las células de unión y contactos en la cara trasera sobre sustrato de silicio cristalino. Estas células presentan la ventaja de un rendimiento importante debido a la reducción de los sombreados al suprimir las metalizaciones generalmente presentes en la cara delantera de las células. El documento US2004/0200520 presenta una solución de este tipo. No obstante, la solución descrita en ese documento presenta el inconveniente de una gran complejidad porque los conductores se realizan mediante pulverización de tres metales y mediante una recarga de tipo electrolítico a base de cobre. Así, el ritmo de 45 producción de esta solución es limitada y su coste es elevado.
Así, un objetivo general de la invención es proponer una solución de realización de un conductor eléctrico mediante serigrafía que permite una mayor implementación.
De manera más precisa, la invención trata de alcanzar la totalidad o parte de los siguientes objetivos:
- Un primer objetivo de la invención es proponer una solución de realización de un conductor eléctrico mediante serigrafía sobre una célula fotovoltaica que permita obtener una buena conducción eléctrica y un buen rendimiento de la célula fotovoltaica debido a una superficie de puesta de contacto reducida.
- Un segundo objetivo de la invención es proponer una solución de realización de un conductor eléctrico mediante serigrafía sobre una célula fotovoltaica mediante un procedimiento de gran productividad, de alto rendimiento y económico.
Para ello, la invención se basa en un procedimiento de realización de al menos un conductor eléctrico sobre un material semiconductor, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
(E1) - depositar mediante serigrafía una primera pasta de alta temperatura;
(E2) - depositar mediante serigrafía una segunda pasta de baja temperatura al menos parcialmente superpuesta a la primera pasta de alta temperatura depositada durante la etapa anterior.
La primera etapa comprende calentar la primera pasta de alta temperatura serigrafiada a una temperatura superior a 500ºC y la segunda etapa (E2) comprende calentar la segunda pasta de baja temperatura serigrafiada a una temperatura inferior a 500ºC.
Según una variante ventajosa, la primera etapa puede comprender calentar la primera pasta de alta temperatura serigrafiada a una temperatura superior a 700ºC y la segunda etapa puede comprender calentar la segunda pasta de baja temperatura serigrafiada a una temperatura inferior a 300ºC.
La primera etapa puede comprender depositar una pasta de alta temperatura sobre una capa aislante situada en la superficie del material semiconductor de manera superpuesta a una zona dopada colocada bajo la capa aislante de modo que el calentamiento de la primera pasta de alta temperatura serigrafiada permite perforar esta capa aislante para obtener el contacto eléctrico con la zona dopada colocada bajo la capa aislante.
La segunda etapa puede comprender depositar la pasta de baja temperatura sobre la capa aislante situada en la superficie del material semiconductor, de modo que el calentamiento de la segunda pasta de baja temperatura serigrafiada no perfora la capa aislante.
La invención también se refiere a un material semiconductor que comprende al menos un conductor eléctrico caracterizado porque el conductor eléctrico comprende una primera parte que comprende una pasta serigrafiada de alta temperatura y una segunda parte que comprende una pasta serigrafiada de baja temperatura que recubre al menos parcialmente la primera parte.
La pasta serigrafiada de alta temperatura puede comprender una parte metálica que comprende plata y aluminio o plata sola, y la pasta serigrafiada de baja temperatura puede comprender uno o más metales, como plata, aluminio y/o cobre.
La pasta serigrafiada de alta temperatura puede comprender partículas de vidrio.
La primera parte del conductor que comprende la pasta serigrafiada de alta temperatura puede estar en contacto eléctrico con un compartimento dopado presente en el interior del material semiconductor recubierto de una capa aislante excepto bajo la primera parte.
La segunda parte del conductor que comprende la pasta serigrafiada de baja temperatura puede presentar una 35 mayor anchura que la primera parte.
El conductor puede presentar una sección en forma de seta, cuya primera parte representa el pie y la segunda parte la cabeza. La anchura de la cabeza del conductor puede ser al menos dos veces mayor que la anchura del pie.
La primera parte del conductor que comprende una pasta serigrafiada de alta temperatura puede formar una o más banda (s) continua (s) o discontinua (s) por toda la anchura del material semiconductor.
El material semiconductor que comprende al menos un conductor eléctrico puede ser una célula fotovoltaica.
En este caso, puede comprender una cara trasera a nivel de la que están dispuestos dos compartimentos de dopado eléctrico opuesto, estando recubierta la cara trasera de una capa aislante, y puede comprender dos conductores que comprenden, cada uno, una primera parte con pasta serigrafiada de alta temperatura en contacto con un compartimento en el grosor de la capa aislante y que comprenden una segunda parte con pasta serigrafiada de baja temperatura en contacto con la primera parte del conductor y que descansa sobre la superficie de la capa aislante y que forma un cátodo y un ánodo.
El al menos un compartimento puede presentar una anchura igual a al menos dos veces la anchura... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de realización de al menos un conductor eléctrico sobre un material (1) semiconductor, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
(E1) - depositar mediante serigrafía una primera pasta de alta temperatura y calentar la primera pasta de alta temperatura serigrafiada a una temperatura superior a 500ºC;
(E2) - depositar mediante serigrafía una segunda pasta de baja temperatura al menos parcialmente superpuesta a la primera pasta de alta temperatura depositada durante la etapa anterior y calentar la segunda pasta de baja temperatura serigrafiada a una temperatura inferior a 500ºC.
2. Procedimiento de realización de al menos un conductor eléctrico sobre un material semiconductor según la reivindicación anterior, caracterizado porque la primera etapa (E1) comprende calentar la primera pasta de alta temperatura serigrafiada a una temperatura superior a 700ºC y porque la segunda etapa (E2) comprende calentar la segunda pasta de baja temperatura serigrafiada a una temperatura inferior a 300ºC.
3. Procedimiento de realización de al menos un conductor eléctrico sobre un material semiconductor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera etapa (E1) comprende depositar una primera pasta de alta temperatura sobre una capa (6) aislante situada en la superficie del material semiconductor de manera superpuesta a una zona (4, 5) dopada colocada bajo la capa (6) aislante de modo que el calentamiento de la primera pasta de alta temperatura serigrafiada permite perforar esta capa (6) aislante para obtener el contacto eléctrico con la zona (4, 5) dopada colocada bajo la capa (6) aislante.
5. Material semiconductor que comprende al menos un conductor eléctrico, caracterizado porque el conductor eléctrico comprende una primera parte que comprende una pasta (7, 8) serigrafiada de alta temperatura serigrafiada a una temperatura superior a 500ºC, y una segunda parte que comprende una pasta (17, 18) serigrafiada de baja temperatura, serigrafiada a una temperatura inferior a 500ºC y que recubre al menos parcialmente la primera parte.
7. Material semiconductor según la reivindicación anterior, caracterizado porque la pasta (7, 8) serigrafiada de alta temperatura comprende partículas de vidrio.
8. Material semiconductor según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la primera parte del conductor que comprende la pasta (7, 8) serigrafiada de alta temperatura está en contacto eléctrico con un compartimento (4, 5) dopado presente en el interior del material semiconductor recubierto de una capa (6) aislante
excepto bajo la primera parte.
9. Material semiconductor según la reivindicación anterior, caracterizado porque la segunda parte del conductor que comprende la pasta (17, 18) serigrafiada de baja temperatura presenta una mayor anchura que la primera parte.
10. Material semiconductor según la reivindicación anterior, caracterizado porque el conductor presenta una sección en forma de seta, cuya primera parte representa el pie y la segunda parte la cabeza.
11. Material semiconductor según la reivindicación anterior, caracterizado porque la anchura de la cabeza del
conductor es al menos dos veces mayor que la anchura del pie. 55
12. Material semiconductor según una de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado porque la primera parte del conductor que comprende una pasta (7, 8) serigrafiada de alta temperatura forma una o más banda (s) continua (s) o discontinua (s) por toda la anchura del material semiconductor.
13. Material semiconductor según una de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado porque el material semiconductor que comprende al menos un conductor eléctrico es una célula fotovoltaica.
14. Material semiconductor según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende una cara (3) trasera a nivel de la que están dispuestos dos compartimentos (4, 5) de dopado eléctrico opuesto, porque la cara trasera está
recubierta de una capa (6) aislante, y porque comprende dos conductores que comprenden, cada uno, una primera parte con pasta (7, 8) serigrafiada de alta temperatura en contacto con un compartimento (4, 5) en el grosor de la capa (6) aislante y que comprenden una segunda parte con pasta (17, 18) serigrafiada de baja temperatura en contacto con la primera parte (7, 8) del conductor y que descansa sobre la superficie de la capa (6) aislante y que forma un cátodo y un ánodo.
15. Material semiconductor según la reivindicación anterior, caracterizado porque al menos un compartimento (4, 5) presenta una anchura igual a al menos dos veces la anchura de la primera parte (7, 8) del conductor.
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