Placa serigráfica para panel solar y método para imprimir un electrodo de panel solar.

Una placa serigráfica (1) para su uso en la impresión de una pasta conductora para formar simultáneamente un electrodo de barra colectora y una pluralidad de electrodos de dedo en un panel solar,

incluyendo la placa serigráfica (1) una abertura del electrodo de barra colectora (3) y una pluralidad de aberturas del electrodo de dedo (2), caracterizada por que las aberturas del electrodo de dedo (2) tienen una anchura de la abertura de menos de 80 μm, y la placa serigráfica tiene una pluralidad de zonas bloqueadas (4) en la abertura del electrodo de barra colectora (3), en posiciones alineadas con las aberturas del electrodo de dedo (2).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2012/051488.

Solicitante: SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 6-1, OHTEMACHI 2-CHOME CHIYODA-KU TOKYO 100-0004 JAPON.

Inventor/es: OTSUKA,HIROYUKI, ENDO,YOKO, MITTA,RYO, WATABE,TAKENORI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B41N1/24 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B41 IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS DE ESCRIBIR; SELLOS.B41N CLICHES O PLACAS DE IMPRESION (materiales fotosensibles G03 ); MATERIALES PARA SUPERFICIES UTILIZADAS EN LA IMPRESION PARA IMPRIMIR, ENTINTAR, MOJAR O SIMILAR; PREPARACION DE TALES SUPERFICIES PARA SU EMPLEO O SU CONSERVACION. › B41N 1/00 Clichés o placas de impresión; Materiales a este efecto. › Stencils; Materiales para stencils; Soportes con este fin (aparatos de policopia por esténcil de uso en oficina u otros fines comerciales B41L 13/00).
  • H01L31/0224 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). › Electrodos.
  • H01L31/068 H01L 31/00 […] › siendo las barreras de potencial únicamente del tipo PN a homounión, p.ej. células solares PN a homounión de sílice homogéneo o de láminas de sílice policristalino.
  • 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-2547680_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Placa serigráfica para panel solar y método para imprimir un electrodo de panel solar

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una placa serigráfica que permite fabricar paneles solares con fiabilidad a largo plazo y con buena productividad. Más en particular, se refiere a una placa serigráfica cuyo patrón de máscara de electrodo de barra colectora se modifica de manera que los electrodos puedan formarse con un bajo coste mientras que se mantiene una alta eficacia de conversión; y a un método para imprimir electrodos de panel solar usando la placa serigráfica.

Antecedentes de la técnica

Un panel solar fabricado mediante la tecnología de la técnica anterior se describe en referencia a su vista en sección transversal (FIG. 1) , configuración de superficie frontal (FIG. 2) y configuración de superficie trasera (FIG. 3) . En general, el panel solar incluye un sustrato semiconductor 100 de tipo p de silicio o similar en el que se difunde un dopante de tipo n para formar una capa de difusión 101 de tipo n para definir una confluencia p-n. En la capa de difusión 101 de tipo n, se forma una película de antirreflejo 102 tal como una película SiNx. En la superficie trasera del sustrato semiconductor 100 de tipo p, una pasta de aluminio se reviste sustancialmente por toda la superficie y se enciende para formar una capa 103 de campo de superficie trasera (BSF) y un electrodo de aluminio 104. Además, en la superficie trasera, se forma un electrodo amplio 106, conocido como electrodo de barra colectora, para la recogida de corriente revistiendo una pasta conductora que contiene plata o similar y encendiéndola. En el lado de superficie que recibe la luz, unos electrodos de dedo 107 para la recogida de corriente y unos electrodos amplios 105, conocidos como electrodos de barra colectora, para recoger corriente desde los electrodos de dedo, están dispuestos en un patrón con forma de peine para cruzarse en ángulos sustancialmente rectos.

En la fabricación de paneles solares de este tipo, los electrodos pueden formarse mediante diversos métodos incluyendo evaporación, composición, impresión y similares. Los electrodos de dedo delanteros 107 se forman generalmente mediante el método de impresión/encendido que se describirá a continuación debido a la facilidad de formación y el bajo coste. Específicamente, una pasta conductora obtenida mezclando polvo de plata, frita de vidrio, un vehículo orgánico y disolvente orgánico como ingredientes principales se usa generalmente como el material del electrodo delantero. La pasta conductora se reviste mediante un proceso de impresión serigráfica o similar, y se enciende a una alta temperatura en un horno de encendido para formar el electrodo delantero.

El proceso de impresión serigráfica se describe a continuación.

El proceso de impresión serigráfica usa una placa serigráfica que se prepara proporcionando un tejido de malla 110 de filamentos de urdimbre y trama octogonalmente tejidos, revistiendo el tejido con una emulsión fotosensitiva 111, exposición, y eliminando partes de la emulsión para definir un orificio de patrón sustancialmente rectangular (FIG.4) . La placa serigráfica se coloca sobre el trabajo que se va a imprimir. Una pasta de impresión (tinta) descansa en la placa serigráfica y se extiende sobre el patrón. Una cuchilla flexible conocida como escobilla de impresión 112 se atraviesa con una dureza adecuada de escobilla (60 a 80 grados) , ángulo de escobilla (60 a 80 grados) , presión o presión aplicada (0, 2 a 0, 5 MPa) , y velocidad de impresión (20 a 100 mm/s) para transferir por tanto la pasta de 45 impresión al trabajo que se va a imprimir a través del orificio de patrón. La pasta de impresión aplicada al trabajo que se va a imprimir se seca después para formar un patrón impreso.

Inmediatamente después de que la pasta de impresión caiga a través de las mallas en el orificio de patrón donde no hay filamentos y se una al trabajo que se va a imprimir, la pasta de impresión permanece sin unirse a las porciones correspondientes a los filamentos de urdimbre y trama en el orificio de patrón. Más tarde, la pasta de impresión unida a las porciones correspondientes con las mallas comienza a fluir, teniendo como resultado un patrón impreso continuo de espesor uniforme.

Tal como se ha descrito anteriormente, el proceso de impresión serigráfica es tal que la pasta de impresión con la 55 que se rellena el orificio de patrón en la placa serigráfica se transfiere al trabajo que se va a imprimir mediante un movimiento transversal de la escobilla de impresión (o cuchilla) por donde se forma el mismo patrón que el orificio de patrón definido en la placa serigráfica en el trabajo a imprimir.

La resistencia de contacto entre el electrodo de dedo frontal 107 formado mediante el anterior proceso y el sustrato de silicio 100 y la resistencia de interconexión del electrodo afectan en gran medida a la eficacia de conversión de un panel solar. Para ganar una alta eficacia (baja resistencia de la serie de paneles, alto factor de forma (FF) ) , la resistencia de contacto y la resistencia de interconexión del electrodo de dedo delantero 107 deben tener valores totalmente bajos.

Además, el área del electrodo debe ser pequeña para que la superficie que recibe la luz pueda absorber tanta luz como sea posible. Para mejorar la corriente de cortocircuito (Jsc) mientras que se mantiene el FF, el electrodo de

dedo debe formarse de manera que pueda tener una anchura reducida (delgada) y un área incrementada en sección transversal, es decir, una alta proporción.

Aunque se usan diversos métodos para formar electrodos de panel solar, los métodos conocidos para formar líneas ultra finas que tienen una proporción alta incluyen un método de formación de hendiduras en un panel y rellenar las hendiduras con pasta (documento JP-A 2006-54374) y un método de impresión basado en impresión de chorro de tinta. Sin embargo, el primer método no es aconsejable, ya que la etapa de formar hendiduras en un sustrato puede provocar daños al sustrato. Ya que el último método de impresión de chorro de tinta está diseñado para aplicar presión al líquido para inyectar gotitas a través de una fina tobera, es aconsejable formar líneas finas, pero es difícil ganar una altura.

Por otro lado, el método de serigrafía es un método de bajo coste y alta productividad ya que la formación de un patrón impreso es fácil, los daños al sustrato se minimizan ajustando la presión aplicada, y el ritmo de trabajo por panel es alto. Si se usa una pasta conductora con una alta tixotropía, puede formarse un electrodo que retenga la forma a medida que se transfiere y que tenga una alta proporción.

Tal como se ha analizado anteriormente, el método de serigrafía es más adecuado para formar electrodos de gran proporción a bajo coste, a diferencia de otros métodos de impresión.

Sin embargo, cuando se imprimen finas líneas usando el método anterior, surge el problema de que la conexión entre el electrodo de barra colectora y el electrodo de dedo se vuelve muy fina y, lo que es peor, puede romperse. Si el electrodo de dedo en el lado que recibe la luz adelgaza localmente o incluso se rompe, esa porción se convierte en un factor de control de resistencia, lo que tiene como resultado una caída en el factor de forma.

La causa de la rotura es una diferencia en el espesor de la película en la conexión entre el electrodo de barra colectora y el electrodo de dedo. En serigrafía, el aumento de pasta está en proporción con el tamaño de una abertura. Principalmente, se proporciona un gran aumento de pasta para el electrodo de barra colectora en correspondencia con una gran abertura mientras que un pequeño aumento de pasta se proporciona para el electrodo de dedo en correspondencia con una pequeña abertura. De esta manera, surge una diferencia en el espesor de la película entre el electrodo de barra colectora y el electrodo de dedo. Si los electrodos se encienden en este estado, ocurre la rotura en el límite entre el electrodo de barra colectora y el electrodo de dedo por que el electrodo de barra colectora con un aumento mayor sufre una mayor contracción. Si la diferencia es pequeña, surge un fenómeno por el que la conexión entre el electrodo de barra colectora y el electrodo de dedo se vuelve muy fina.

Además, en el proceso de impresión serigráfica, la dirección de impresión (dirección transversal de una escobilla de impresión) también se convierte en un factor que promueve la rotura. Para evitar la rotura de un electrodo de dedo, la placa serigráfica 1 se modela generalmente de manera que la dirección de impresión y la abertura del electrodo de dedo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una placa serigráfica (1) para su uso en la impresión de una pasta conductora para formar simultáneamente un electrodo de barra colectora y una pluralidad de electrodos de dedo en un panel solar, incluyendo la placa serigráfica (1) una abertura del electrodo de barra colectora (3) y una pluralidad de aberturas del electrodo de dedo (2) , caracterizada por que las aberturas del electrodo de dedo (2) tienen una anchura de la abertura de menos de 80 µm, y la placa serigráfica tiene una pluralidad de zonas bloqueadas (4) en la abertura del electrodo de barra colectora (3) , en posiciones alineadas con las aberturas del electrodo de dedo (2) .

2. La placa serigráfica de la reivindicación 1, en la que las zonas bloqueadas (4) representan hasta el 60 % de un área de barra colectora calculada a partir del contorno de la abertura del electrodo de barra colectora (3) de la placa serigráfica (1) .

3. La placa serigráfica de las reivindicaciones 1 o 2 en la que la zona bloqueada (4) en la abertura del electrodo de 15 barra colectora (3) está separada a una distancia de 50 a 700 µm del límite entre la abertura del electrodo de dedo (2) y la abertura del electrodo de barra colectora (3) .

4. La placa serigráfica de la reivindicación 3 en la que dicha distancia es de 100 a 300 µm.

5. La placa serigráfica de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la que las zonas bloqueadas (4) están alineadas con la dirección longitudinal de las aberturas del electrodo de dedo (2) .

6. La placa serigráfica en la que la separación entre las zonas bloqueadas (4) es de 100 a 2000 µm.

7. La placa serigráfica de la reivindicación 6 en la que dicha separación entre las zonas bloqueadas (4) es de 300 a 1000 µm.

8. La placa serigráfica de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en la que la anchura de la abertura del electrodo de barra colectora (3) es de 0, 5 a 3 mm. 30

9. Un método de impresión de electrodos de panel solar en el que una pasta conductora se imprime para formar simultáneamente un electrodo de barra colectora (13) y una pluralidad de electrodos de dedo (12) en un panel solar, caracterizado por usar una placa serigráfica (1) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un método de la reivindicación 9 en el que una escobilla se mueve en una dirección perpendicular a una dirección longitudinal del electrodo de barra colectora (13) .


 

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