BR102012028743A2 - Composição condutora de filme espesso, utilização do filme espesso e processo para a produção de uma célula solar - Google Patents

Composição condutora de filme espesso, utilização do filme espesso e processo para a produção de uma célula solar Download PDF

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Abstract

COMPOSIÇÃO CONDUTORA DE FILME ESPESSO, UTILIZAÇÃO DO FILME ESPESSO E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA CÉLULA SOLAR. A presente invenção relaciona-se a uma composição condutora em filme espesso. Em particular, relaciona-se a uma composição condutora em filme espesso apr auso em um dispositivo de célula solar. Adcionalmente, a invenção compreende o uso da composição condutora em filme espesso em um processo para formar um eletrodo em uma camada dielétrica de uma pastilha de silicone.

Description

COMPOSIÇÃO CONDUTORA DE FILME ESPESSO, UTILIZAÇÃO DO FILME ESPESSO E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA CÉLULA SOLAR
CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção é direcionada a uma composição condutora de filme espesso. Em particular, é direcionada a um filme espesso de composição condutora para uso em um dispositivo de célula solar. A invenção ainda se refere à utilização da composição condutora de filme espesso em um processo de formação de um eletrodo em uma camada dielétrica de uma pastilha de silicio.
ANTECEDENTES TÉCNICOS DA INVENÇÃO A presente invenção pode ser aplicada a uma vasta gama de dispositivos semicondutores, embora seja especialmente eficaz em elementos receptores de luz, tais como fotodiodos e células solares. 0 antecedente da invenção é descrito abaixo com referência às células solares como um exemplo especifico de estado da arte.
As células solares são dispositivos que convertem a energia do sol em eletricidade usando o efeito fotovoltaico. A energia solar é uma fonte de energia atraente porque é sustentável e não poluente. Consequentemente, um grande esforço de pesquisa está sendo dedicado ao desenvolvimento de células solares com eficiência aumentada, embora mantendo os custos de material e de fabricação baixos. Células solares mais comuns são aquelas baseadas em silicio, mais particularmente, uma junção p-n feita a partir de silicio por aplicação de uma difusão do tipo n sobre um substrato de silicio do tipo p unidos por duas camadas de contato elétricas ou eletrodos. De modo a minimizar a reflexão da luz solar pela célula solar, um revestimento anti-reflexo, tal como nitrito de silicio, é aplicado à camada de difusão do tipo n. Usando uma pasta de prata, por exemplo, um contato de metal do tipo malha pode ser impresso sobre a camada anti-reflexo para servir como um eletrodo frontal. Esta camada de contato elétrica na face ou na frente da célula, onde a luz entra, está tipicamente presente em uma grade feita de "linhas de dedo" e barras de ligação. Finalmente, um contato traseiro é aplicado ao substrato, tal como por aplicação de uma parte traseira de prata ou prata/aluminio, seguido por uma pasta de aluminio em toda a parte traseira do substrato. O dispositivo é então disparado a uma alta temperatura para converter a pasta de metal em eletrodos de metal. A descrição de uma típica célula solar e do seu método de fabricação pode ser encontrada, por exemplo, na Publicação do Pedido de Patente Européia N°. 1 713 093.
Para aumentar a eficiência, células solares foram desenvolvidas não apenas compreendendo camadas dianteiras dielétricas antirreflexivas, mas também uma camada dielétrica em sua parte traseira. Com passivação elétrica da superfície de uma célula solar, a recombinação de carreadores de carga é reduzida, o que tem um efeito positivo na eficiência da célula solar. Células solares mais efetivas podem ser produzidas se a formação de centros recombinantes é evitada durante a metalização, ou seja, aplicando um emissor seletivo, reduzindo a área metalizada e contatando a célula solar somente ao longo dos dedos de contato. A área passivada, por exemplo, sob as barras de ligação e/ou apoios de solda não é afetada pela metalização.
Após a aplicação do metal contendo a composição, aquecimento do substrato em camadas, as células solares são interconectadas em módulos por soldagem com fitas de solda.
Em WO 2011/066300 Al uma célula solar de silício chamada PERC (emissor passivado e contato traseiro) e um processo para a preparação da célula é descrita. 0 eletrodo traseiro é produzido por aplicação e secagem do padrão da pasta de prata sobre uma camada dielétrica passivada perfurada na parte traseira da pastilha de silício. A prata cobre apenas uma parte da superfície traseira da pastilha, ou seja, áreas descobertas são deixadas de lado onde uma pasta de alumínio para a formação de um eletrodo de alumínio traseiro é aplicado. A pasta de prata não é especialmente definida, mas deverá ter uma pobre capacidade através do fogo e compreender prata particulada e um veículo de orgânico. Composições condutivas de filme espesso possuem conteúdos em pó de altos metais, ou seja, conteúdo de pó de prata, de aproximadamente 80% em peso ou mais.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Em vista do estado da arte anterior, existe, então, a necessidade de fornecer pastas de metal tendo um baixo conteúdo de metal, que são úteis para a produção de células solares com alta eficiência.
Assim, a presente invenção refere-se a uma composição condutora de filme espesso compreendendo: (a) metal eletricamente condutor, sendo que a área de superfície específica das partículas de metal medidas por BET, de acordo com ISO 9277, é igual a ou mais que l,8m2/g. (b) oxido de manganês; (c) vidro calcinado, e (d) um veículo orgânico.
De acordo com uma segunda forma de realização, a presente invenção refere-se ao uso da composição condutora de filme espesso compreendendo: (a) metal eletricamente condutor, sendo que a área de superfície específica das partículas de metal medidas por BET, de acordo com ISO 9277, é igual a ou mais que l,8m2/g, (b) óxido de manganês; (c) vidro calcinado, e (d) um veículo orgânico. para a formação de um eletrodo na camada passivada da pastilha de silício.
De acordo com uma terceira forma de realização, a presente invenção refere-se ao uso da composição condutora de filme espesso compreendendo: (a) metal eletricamente condutor, sendo que a área de superfície específica das partículas de metal medidas por BET, de acordo com ISO 9277, é igual a ou mais que l,8m2/g, (b) óxido de manganês; (c) vidro calcinado, e (d) um veículo orgânico. para a formação de um eletrodo na parte traseira da pastilha de silício. A composição condutora de filme espesso, de acordo com a invenção, compreende quatro componentes essenciais: partículas de metal possuindo uma área de superfície específica, vidro calcinado, óxido de manganês e um veículo orgânico. A composição de filme espesso pode compreender outros aditivos, incluindo metais, óxidos metálicos ou quaisquer compostos que podem gerar estes metais ou óxidos metálicos durante o aquecimento. Os componentes são aqui discutidos a seguir.
Todas as áreas de superfície mencionadas nesta descrição referem-se a áreas de superfícies medidas por BET, de acordo com DIN ISO 9277, 2003-05 Partículas de metal O metal eletricamente condutor é escolhido entre o grupo consistindo de Cu, Ag, Pd, Zn, Ni, Sn, Al, Bi, ligas de Cu, Ag, Zn, Ni, Sn, Al, Bi, Pd e suas misturas. O metal eletricamente condutor pode estar numa forma de flocos, uma forma esférica, uma forma granular, uma forma cristalina, em pó ou outras formas irregulares e suas misturas. O metal eletricamente condutor pode ser fornecido em uma suspensão coloidal.
De preferência, o metal eletricamente condutor é escolhido entre Ag, Cu, Zn, Sn. Especialmente preferido é Ag como o metal eletricamente condutor. Este pode estar sob a forma de metal de prata, derivados de prata ou suas misturas. Exemplos de derivados incluem: liga de prata, óxido de prata <Ag20) , sais de prata tais como AgCl, AgN03, AgOOCCH3 (acetato de prata), AgOOCE3 (trifluoracetato de prata), ortofosfato de prata (Ag3P04) , por exemplo. Outras formas de prata compatíveis com outros componentes de pasta de filme espesso também podem ser usadas.
Em uma forma de realização, o metal eletricamente condutor ou seus derivados é cerca de 10 a 7 5% do peso dos componentes sólidos da composição de filme espesso. Em outra forma de realização, o metal eletricamente condutor ou seus derivados é cerca de 30 a 70% em peso dos componentes sólidos da composição de filme espesso.
Em uma forma de realização, a porção sólida da composição de filme espesso inclui cerca de 10 a 75% em peso de partículas de metal. A área de superfície específica das partículas metálicas é igual ou superior a um 1,8 m2/g, de preferência na faixa de 2,0 a 3,0 m2/g. O tamanho da partícula do metal é tipicamente na faixa de 0,1 a 10 pm e, de preferência, na faixa entre 0,3 a 8 pm. A menos que aqui indicado de outra forma, todos tamanhos de partículas ou tamanhos médios das partículas aqui descritas são diâmetros de partícula D50 medidos por difração a laser. Como bem compreendido pelos peritos na arte, o diâmetro D50 representa o tamanho em que metade das partículas individuais (em peso) são menores do que o diâmetro especificado. Tais diâmetros fornecem o metal com adequado comportamento de sinterização e difusão da composição condutora de filme espesso sobre a camada antirreflexo, quando da formação de uma célula solar.
Vidro calcinado O vidro calcinado (partículas de vidro) funciona como um ligante inorgânico na composição da pasta eletrocondutora e atua como um material de fluxo para depositar o metal na superfície do substrato durante o aquecimento. O tipo específico de vidro não é crítico, desde que ele não penetre na camada dielétrica e dê uma boa aderência. Vidros preferidos incluem borosilicato de chumbo e borosilicato de bismuto, mas outros vidros isentos de chumbo, tais como o borosilicato de zinco seria também apropriado.
As partículas de vidro, de preferência, têm um tamanho de partícula de cerca de 0,1 a 10 pm, mais preferivelmente menos do que 5 pm e estão, de preferência, contidas na composição em uma quantidade de 0,5 a 10% em peso, mais preferivelmente de 0,5% em peso a 5% em peso, com base no peso total da composição da pasta. O vidro calcinado pode ser um vidro calcinado contendo chumbo, por exemplo, contendo 53 a 57% em peso de PbO, 23 a 29% em peso de S1O2, 5 a 11 % em peso de ZnO, 6 a 9% em peso de B203 e pequenas quantidades de CaO, MgO e Na20. São preferidos os vidros calcinados contendo chumbo com uma temperatura de amolecimento na faixa de 410 a 480, mais preferencialmente 420 a 460°C. O vidro calcinado pode ser um vidro calcinado livre de chumbo contendo BÍ2O3 como o componente principal. Típico vidro calcinado livre de chumbo compreende 50 a 85% em peso, mais preferencialmente de 65 a 80% em peso de Bi203, 0,5 a 10% em peso de Si02 > 0 a 7% em peso, em particular de 2 a 6% em peso de A1203, 3 a 10% em peso de ZnO, 2 a 10% em peso de B20 e > 0 a 3% em peso de MgO, por exemplo, e tem uma temperatura de amolecimento no intervalo 400 a 550°C. Óxido de manganês A composição inventiva condutora de filme espesso compreende óxido de manganês. 0 óxido pode ser qualquer óxido de manganês ou qualquer composto que após aquecimento se converte em óxido de manganês. Mn(II)0 é o preferido. De preferência, a quantidade de óxido de manganês está no intervalo de 0,2 a 5% em peso, de preferência de 0,2 a 3% em peso com base no peso total da pasta. O tamanho das partículas da pasta preferida de Mn(II)0 é, de preferência, igual ou menor do que 200 nm, mais preferivelmente, igual ou menor do que 100 nm.
Veiculo orgânico O veiculo orgânico particular ou ligante não é critico e pode ser um conhecido da arte. A utilização pode ser feita de qualquer um dos vários veículos orgânicos, que podem ou podem não conter espessantes, estabilizantes e/ou outros aditivos comuns. O meio orgânico é tipicamente uma solução de polímero(s) em solvente(s). Além disso, uma pequena quantidade de aditivos, tais como agentes tensioativos, pode ser uma parte do meio orgânico. O polímero mais frequentemente utilizado para este fim é etil celulose. Outros exemplos de polímeros incluem etilhidroxietil celulose, breu de madeira, misturas de acetato de celulose e resinas fenólicas, polimetacrilatos de álcoois inferiores e éter monobutílico de monoacetato de glicol etileno também podem ser utilizados. Os solventes mais utilizados encontrados em composições de filmes espessos são álcoois de ésteres e terpenos, tais como alfa- ou beta-terpineol ou misturas dos mesmos com outros solventes tais como o querosene, de dibutilftalato, butilcarbitol, acetato de butilcarbitol, hexileno glicol e álcoois de ebulição elevada e ésteres de álcool. Além disso, liquidos voláteis para a promoção de rápido endurecimento depois da aplicação sobre o substrato podem ser incluídos no instrumento. Várias combinações destes e outros solventes são formuladas para obter as condições de viscosidade e volatilidade desejadas. O veiculo orgânico está preferencialmente presente " na composição em uma quantidade de 25 a 70% em peso, mais preferivelmente de 30 a 60% em peso com base no peso total da composição.
Os componentes inorgânicos são normalmente misturados com um meio orgânico por mistura mecânica para formar composições viscosas denominadas "pastas", possuindo uma consistência e reologia adequada para impressão. Uma grande variedade de materiais viscosos inertes pode ser utilizada como meio orgânico. O meio orgânico deve ser um em que os componentes inorgânicos sejam dispersáveis com um grau adequado de estabilidade. As propriedades reológicas do meio deve ser tal que dão boas propriedades de aplicações para composição, incluindo: estável dispersão de sólidos, viscosidade apropriada e tixotropia para a serigrafia, molhabilidade apropriada do substrato e sólidos em pasta, uma boa taxa de secagem e boas propriedades de queima.
Aditivos Aditivos adicionais de metal/óxido de metal podem estar presentes na composição do filme espesso da presente invenção e podem ser selecionados a partir de: (a) um metal, em que o referido metal é selecionado de entre Zn, Al, Ti, Sn, Pb, Ru, Co, Fe, Cu e Cr; (b) um óxido de metal, em que o metal é selecionado de entre Zn, Ti, Sn, Pb, Ru, Co, Fe, Cu e Cr e (c) qualquer composto que pode gerar os óxidos de metais de (b) por aquecimento e (d) suas misturas. O tamanho de partícula dos aditivos adicionais de metal/óxido de metal não está sujeito a qualquer limitação, embora um tamanho médio de partícula de não mais do que 10pm e de preferência não mais de 5 pm seja desejável. A faixa de aditivos de metal/óxido metálico, incluindo óxido de manganês na composição é tipicamente 0,2% em peso a 5% em peso da composição total.
Também está dentro do âmbito da presente invenção a inclusão de aditivos adicionais na composição da pasta eletrocondutora. Por exemplo, pode ser desejável incluir espessante (aderente), estabilizador, dispersante, ajustador de viscosidade, etc, compostos sozinhos ou combinados. Tais componentes são bem conhecidos na arte. As quantidades de tais componentes, se incluídos, podem ser determinadas por experimentos rotineiros dependendo das propriedades da pasta eletrocondutora que são desejadas.
Uso / Processo A composição da pasta eletrocondutora pode ser preparada por qualquer método para a preparação de uma composição de pasta conhecida na arte ou a ser desenvolvida; o método de preparação não é crítico. Alternativamente, as partículas finas do metal podem ser suspensas em um meio liquido, tal como dietileno glicol ou acetato de butil carbitol. Os componentes da pasta podem então ser misturados, por exemplo, com um misturador, em seguida, passado através de um moinho de três rolos, por exemplo, para fazer uma pasta dispersa uniforme. Está no escopo da invenção a inclusão do aditivo na forma de pó ou em suspensão em um meio líquido.
Foi descoberto que a utilização da invenção da composição da pasta condutora de filme espesso é especialmente útil para uma metalização aplicada sobre uma camada de passivação dielétrica de uma célula solar. Foi descoberto que a tal metalização não ataca a camada dielétrica de uma célula solar na boa adesão à passivação e, assim, dá origem a uma durabilidade ou vida de serviço longa às células solares de silício.
Assim, a presente invenção refere-se ainda a utilização da composição da pasta condutora de filme espesso para a formação de um apoio de solda ou barras de ligação em uma camada passivada ou dielétrica de uma pastilha de silício. A composição da pasta condutora de filme espesso é especialmente útil para a formação das barras de ligação na frente de uma célula solar de silício ou apoios de solda na parte traseira de um emissor passivado e célula solar de contato traseiro.
De acordo com outro aspecto, a presente invenção refere-se a um processo para a produção de uma célula solar, que compreende: (I) fornecimento de um substrato semicondutor compreendendo pelo menos uma camada dielétrica depositada em uma superfície do substrato semicondutor; (II) a aplicação de uma composição de filme espesso em pelo menos uma porção da camada dielétrica para formar uma estrutura em camada, em que a composição do filme espesso compreende: (a) metal eletricamente condutor, sendo que a área de superfície especifica das partículas de metal medidas por BET, de acordo com ISO 9277, é igual a ou mais que l,8m2/g, (b) óxido de manganês; (c) vidro calcinado, e (d) um veiculo orgânico, e (III) aquecimento da estrutura em camadas, formando um elemento de solda em contato com a camada dielétrica do substrato semicondutor.
Em detalhe a produção de uma célula solar tendo uma camada dielétrica em pelo menos uma superfície de um dispositivo semicondutor compreende diversas etapas.
Na primeira etapa de um processo para formação da metalização do lado frontal da barra de ligação da célula solar, uma camada antireflexiva ou dielétrica é fornecida em um dispositivo semicondutor. Tipicamente, o dispositivo semicondutor é uma pastilha de silício mono ou plocristalina como é convencionalmente utilizado para a produção de células solares de silício. Este tem uma região de tipo p, uma região tipo n e uma junção pn. A camada de revestimento passivada ou dielétrica no lado frontal pode ser feita, por exemplo, de SiNx, SiOx, AlxOy, TiOx, Hf ?? ou combinações destes elementos, tais como uma pilha de dielétrica AlxOy/SiOx/SiNx, AlxOy/SiNx ou SiOx/SiNx SiOx/SiOx. A deposição da camada dielétrica pode ser feita, por exemplo, usando um processo, tal como plasma CVD (deposição de vapor quimico) na presença de hidrogênio ou bombardeamento, ALD (deposição da camada atômica), crescimento térmico (SiOx) . Tipicamente as camadas dielétricas têm uma espessura na faixa de monocamada atômica de 200nm.
Em uma segunda etapa, o eletrodo frontal da pastilha é aplicado aos dedos por impressão na tela e secagem frontal com uma composição condutora de filme espesso disponível comercialmente (Eletrodo frontal formando a composição condutora de filme espesso, preferencialmente pasta de prata) na camada de revestimento antireflexiva na parte frontal da célula. As barras de fixação frontais feitas da composição de filme espesso são subsequentemente impressos na tela formando um assim chamado padrão H, que compreende finas linhas do dedo paralelas (linhas coletoras) e duas ou mais barras de fixação intercedendo às linhas do dedo no ângulo certo. As barras de fixação estão com duas ou mais linhas contínuas ou apoios separados sobrepondo e contatando os dedos. As formas de barra de fixação sob aquecimento de um contato elétrico para os dedos. Após o aquecimento, a composição de filme espesso comercialmente disponível forma os chamados dedos, fornecem o contato elétrico para o dispositivo semicondutor, enquanto a composição de filme espesso da presente invenção formando as barras de fixação não oferece nenhuma ou quase nenhum contato elétrico com o dispositivo semicondutor. A composição de filme espesso condutora da presente invenção, no entanto, também pode ser usada para a formação de apoios de solda sobre uma camada dielétrica na parte traseira de uma célula solar chamada PERC.
Em um processo para a produção de uma célula solar com a composição de filme espesso da invenção utilizada para a produção de apoios de solda na parte traseira de um dispositivo semicondutor, não só uma camada dielétrica é aplicada ao lado frontal, mas também ao lado de trás do dispositivo semicondutor de acordo com o processo já descrito acima. A composição de filme espesso de acordo com a presente invenção para formar os apoios de solda pode ser aplicada primeiro para a camada dielétrica, por exemplo, por serigrafia e, posteriormente, uma pasta de alumínio é aplicada nas áreas descobertas com ligeira sobreposição ao longo da composição condutora de filme espesso da presente invenção.
No entanto, também é possível primeiro aplicar a pasta de alumínio na camada dielétrica e depois aplicar a composição de filme espesso para formar os apoios de solda.
Em ambos os casos, o aquecimento é, então, tipicamente realizado em um forno de esteira com a pastilha atingindo um pico de temperatura na faixa de 700 a 900°C durante um período de 1 a 5 segundos, enquanto que o processo total de aquecimento demora entre 0,75 e 2min. 0 eletrodo frontal e o traseiro podem ser aquecidos sequencialmente ou em conjunto.
Contatos locais entre pastilha de silício e a pasta de alumínio são fornecidos, por exemplo, por contatos de aquecimento a laser (LFC) depois do aquecimento da pasta de alumínio. No entanto, os contatos elétricos também podem ser fornecidos por aplicação de uma camada dielétrica estruturada localmente antes da impressão de alumínio. Os contatos locais são formados em seguida durante uma etapa de queima do contato. A pastilha é aquecida a uma temperatura acima do ponto de fusão de alumínio para formar uma liga de alumínio-silício fundido nos contatos locais entre o alumínio e o silício, ou seja, na superfície traseira da pastilha de silício não coberta pela camada de passivação dielétrica.
Mediante o aquecimento, a composição do filme espesso da invenção não forma um contato direto ao silício, ou seja, a camada de passivação dielétrica na parte traseira da pastilha de silício não será ou não será significativamente danificada durante o aquecimento. A invenção será agora descrita em conjunção com os seguintes exemplos não limitativos.
Exemplos : As composições de filme espesso foram preparadas de acordo com procedimentos padrão. Para um veiculo orgânico (Solução terpineol contendo etil celulose), as quantidades apropriadas de Ag em pó, vidro calcinado e óxidos metálicos, como indicado na Tabela 1, foram adicionadas. Esta mistura foi pré-misturada por um misturador universal e amassada por um moinho de três rolos, de modo que uma pasta eletrocondutiva de prata foi obtida. O pó de prata utilizado nos exemplos e o exemplo comparativo 2 teve um tamanho médio de partícula D50 de 2,4pm e uma área superficial especifica medida por BET, de acordo com a ISO 9277 de 2,3m2/g. O pó de prata utilizado no exemplo comparativo 1 teve um tamanho médio de particula D5o de 2,3pm e uma área superficial especifica medida por BET de acordo com a norma ISO 9277 de 1,1 m2/g. O vidro calcinado utilizado nos exemplos tem uma composição após ICP-OES (espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente) de 54,8% em mol de PbO, 26,0% em mol de S1O2, 9,5% em mol de ZnO, 7,2% em mol de B2O3, 0,7% em mol de AI2O3, 0,2% em mol de CaO, 0,3% em mol de MgO e 1,3% em mol de Na2<3. A pastilha de silicio microcristalina (cz) tipo p de 156 mm2 que tem uma espessura de 180pm foram manufaturadas usando processos de serigrafia. As pastilhas de silicio compostas por um emissor POCl3 difuso do tipo n (70Q/resistência de folha quadrada) e um revestimento anti-reflexo de nitreto de silicio de 70nm de espessura depositado por Deposição Quimica na Fase Vapor Assistido por Plasma (PE-CVD), no lado frontal. Para área inteira da parte traseira da pastilha de silicio, uma pasta de alumínio (CypoSol S55-10, disponibilizada por BASF AG, Ludwigshafen) foi serigrafada. A metalização da parte frontal foi impressa usando diferentes amostras de pasta como indicado na Tabela 1 e telas H-grid com os dedos e barras de ligação. Toda H-grid compreende 75 dedos com abertura do dedo de 80 pm e 3 barras de ligação de largura de l,5mm. Os filmes secos estavam com espessuras na faixa de 20-25 pm.
As pastilhas de silício revestidas foram secas em um forno a 150°C durante 10 min e aquecidas em uma rápida fornalha de aquecimento térmico com as temperaturas definidas de 850 °C para a realização do processo metalização. A velocidade da esteira foi 5600 mm/s.
As barras de ligação das amostras aquecidas foram soldadas a fita de solda fundida (Fita: Sn62PB36Ag2, Kester fluxo de soldagem 961-E) com uma máquina de solda (Sormont GmbH, Alemanha, temperatura de solda 260°C, tempo de contato de 0,5s, temperatura da placa quente 175°C). Após a solda, as barras de ligação foram cortadas com um disco de serra de diamante e coladas sobre substratos de alumina usando fita dupla.
De acordo com uma concretização da invenção, a área~ ~de superfície das partículas metálicas e em particular as partículas de Ag é determinada por BET de acordo com a ISSO 9277 .
De acordo com outra concretização da invenção, a área de superfície das partículas metálicas e em particular as partículas de Ag é determinada por BET de acordo com o seguinte método de teste: medidas de BET para determinar a área de superfície específica das partículas de prata são feitas de acordo com DIN ISSO 9277:1995. A Gemini 2360 (da Micromeritics) que trabalha de acordo com o método SMART (Método de absorção com taxa de dosagem adaptativa), é usada para medição. Como material de referência óxido de alumínio Alpha disopnível a partir de BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung) é usado. Barras de enchimento são adicionadas para referência e amostras de cadinho para reduzir o volume inativo. Os cadinhos são montados no dispositivo BET. A saturação da pressão de vapor de gás de nitrogênio (N2 5.0) é determinada. Uma amostra é pesada em um cadinho de vidro em que uma quantidade na qual o cadinho com a barra de enchimento completamente preenchida e um volume inativo mínimo é criada. A amostra é mantida a 80 °C por 2 horas para secagem. Após resfriamento o peso da amostra é registrado. O cadinho de vidro contendo a amostra, esta montado no dispositivo de medição. Para purificação da amostra, ela é evacuada a uma velocidade de bombeamento selecionada de modo que nenhum material seja absorvido dentro da bomba. A massa da amostra depois da purificação é usada para cálculo. 0 volume inerte é determinado usando gás hélio (He 4.6). Os cadinhos de vidro são esfriados a -196,15 °C (77K) usando banho de nitrogênio liquido. Para a adsorção, N2 5.0 com uma área molecular transversal seccional de 0,162nm2 a -196,15 °C (77K) é usada para cálculo. Uma análise multi ponto com 5 pontos de medida é realizada e o resultado da área de superfície especifico dada em m2/g.
As células solares foram testadas utilizando um testador I—V (h.a.l.m. Elektronik GmbH, Alemanha). A lâmpada de arco Xe no testador I-V irradiou a superfície frontal das células solares utilizando a luz solar simulada com uma intensidade conhecida para gerar a curva I-V. Usando esse dado, eficiência e fator de pseudo preenchimento (pFF) foram determinadas. A aderência mecânica da fita soldada às barras de ligação foi testada com um GP Stable Test Pro (GP Solar GmbH, Alemanha) sob um ângulo de 45°.
Para cada amostra, os dados de 5 amostras de célula solares foram medidos e os resultados médios são apresentados na Tabela 1.
As eficiências são indicações úteis para o comportamento de contato das pastas nos lados frontais das células solares, o que significa qualidade de uma conexão elétrica entre os metais condutores e as pastilhas de silicio. Valores elevados, necessários para frente regulares das células solares, somente podem ser atingidos quando a camada dielétrica de passivação SiNx é penetrada e um contato elétrico entre dedo e silicio é criado durante o processo de aquecimento. Por sua vez, baixas eficiências podem ser obtidas quando a camada de passivação permanece intacta após aquecimento.
Para provar se a passivação foi assistida ou não, o fator de pseudo preenchimento (pFF) foi observado. O parâmetro pFF é definido como o fator máximo de preenchimento obtenível para célula solar para peritos na arte. Ele indica a presença de falhas ativas eletricamente induzidas durante o processo de metalização ou a integridade de camada de passivação, por sua vez. Falhas elétricas criadas por incorporação das impurezas da metalização inseridas no material de silício da pastilha durante o processo de aquecimento reduziria significativamente o pFF. Assim, os valores pFF elevados e estáveis juntamente com baixa eficiência das células solares aquecidas mostram que a função passivação manteve-se estável e, assim, o revestimento não foi afetado pela metalização do lado frontal. Não só as eficiências foram reduzidas de forma significativa, mas também a aderência poderia ser aumentada para um ponto marcante pelas novas composições de filme espesso.

Claims (12)

1. Composição condutora de filme espesso, caracterizada por compreender: (a) partículas de metal, em que a área de superfície específica das partículas de prata medidas por BET, de acordo com ISO 9277 é igual ou superior a 1,8 m2/g; (b) óxido de manganês; (c) partículas de vidro; (d) um veículo orgânico.
2. Composição de filme espesso da reivindicação 1, caracterizada por compreender 0,2 a 5% em peso de óxido de manganês baseado na composição total.
3. Composição de filme espesso da reivindicação 2, caracterizada por compreender 0,2 a 3% em peso de óxido de manganês baseado na composição total.
4. Composição de filme espesso de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada por o óxido de manganês ser Mn(II)0.
5. Composição de filme espesso de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada por compreender, com base no % em peso total da composição: 10 a 75% em peso da referida partícula de metal, 0,5 a 10% em peso da referida partícula de vidro e 25 a 70% em peso do referido veículo orgânico.
6. Composição de filme espesso de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada por as partículas de metal ser prata.
7. Utilização do filme espesso de composição condutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por ser para formar apoios de solda ou barras de ligação de solda em uma camada dielétrica aplicada à um substrato semicondutor.
8. Utilização de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser para a formação de barras de ligação no lado frontal de um célula solar.
9. Utilização de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser para a formação de apoios de solda na parte traseira de um célula solar.
10. Processo para a produção de uma célula solar, caracterizado por compreender: (I) fornecimento de um substrato semicondutor compreendendo pelo menos uma camada dielétrica depositada sobre a superfície do substrato semicondutor; (II) a aplicação de uma composição de filme espesso sobre pelo menos uma parte da camada de dielétrica para formar uma estrutura em camadas, em que a composição do filme espesso compreende: (a) metal condutor de eletricidade, em que a área de superfície especifica das partículas metálicas medidas por BET, de acordo com a norma ISO 9277 é igual ou superior ã 1,8m2/g, (b) óxido de manganês; (c) materiais de vidro, e (d) um veiculo orgânico, e (III)calcinamento da estrutura em camadas para formar um elemento de solda em contato com camada dielétrica do substrato semicondutor.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por: (I) um dispositivo semicondutor é fornecido tendo uma camada dielétrica no seu lado frontal, e (II) a composição do filme espesso é aplicada à parte da frente para a formação de barras de ligação.
12. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por: (I) um dispositivo semicondutor é fornecido tendo uma camada dielétrica na sua parte traseira, e (II) a composição do filme espesso é aplicada à parte traseira para formar apoios de solda.
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