BR102013009339A2 - Sistema de reação inorgânica, composição de pasta eletrocondutora, célula solar - Google Patents

Sistema de reação inorgânica, composição de pasta eletrocondutora, célula solar Download PDF

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Lei Wang
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Abstract

Sistema de reação inorgânica, composição de pasta eletrocondutora, célula solar, módulo de célula solar, método para produzir uma célula solar. A presente invenção refere-se a um sistema de reação inorgânica usado na produção de pastas eletrocondutoras. O sistema de reação inorgânica compreende uma composição formadora de matriz contendo chumbo e um aditivo de óxido de telúrio. Preferencialmente, a composição formadora de matriz contendo chumbo está entre 5-95% massa do sistema de reação inorgânica, e o aditivo de óxido de telúrio está entre 5-95% massa do sistema de reação inorgânica. A composição formadora de matriz contendo chumbo pode ser uma frita vidro e pode compreender óxido de chumbo. Outro aspecto da presente inveção refere-se a uma composição de pasta eletrocondutora que compreende partículas metálicas, um sistema de reação inorgânica como previamente descrito e um veículo orgânico. Outro aspecto da presente invenção refere-se a um veículo orgânico que compreende um ou mais dentre um ligante, um surfactante, um solvente e um agente tixotrópico. Outro aspecto da presente inveção refere-se a uma célula solar impressa com uma composição de pasta eletrocondutora como descrita, bem como a um módulo de célula solar montado. Outro aspecto da presente invenção refere-se a um método para produzir uma célula solar.

Description

SISTEMA. DE REAÇÃO INORGÂNICA, COMPOSIÇÃO DE PASTA ELETROCONDUTORA E CÉLULA SOLAR
PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido de patente reivindica o beneficio do Pedido de Patente Provisório norte-americano número 61/625,383, depositado em 17 de abril de 2012, e do Pedido Provisório número 61/684,884, depositado em 20 de agosto de 2012, cujas descrições são portanto incorporadas integralmente, por referência, na presente descrição.
CAMPO DA INVENÇÃO A invenção refere-se de forma geral a formulações de pasta eletrocondutora úteis na tecnologia de painéis solares. Sob um aspecto, a invenção refere-se a um sistema de reação inorgânica para uso em composições de pasta eletrocondutora, onde o sistema de reação inorgânica preferencialmente compreende uma composição de matriz contendo chumbo e uma composição de matriz contendo telúrio. Sob outro aspecto, a invenção refere-se a uma composição de pasta eletrocondutora compreendendo um componente metálico condutor, o sistema de reação inorgânica da invenção e um veiculo orgânico. Outro aspecto da invenção refere-se a uma célula solar produzida pela aplicação da composição de pasta eletrocondutora da invenção a uma pastilha de silicio. Outro aspecto adicional refere-se a um módulo de célula solar montado usando células solares produzidas pela aplicação da composição de pasta eletrocondutora da invenção a uma pastilha de silicio, onde a composição de pasta eletrocondutora compreende um componente metálico condutor, o sistema de reação inorgânica da invenção e um veiculo orgânico.
ESTADO DA TéCNICA Células solares são dispositivos que convertem a energia da luz em eletricidade usando o efeito fotovoltaico. A energia solar é uma fonte de energia verde atrativa por ser sustentável e produzir apenas subprodutos não poluentes. Desta forma, várias pesquisas vêm sendo atualmente devotadas ao desenvolvimento de células solares com eficiência superior e com custos de materiais e manufatura continuamente menores.
Quando a luz atinge uma célula solar, uma fração da luz incidente é refletida pela superfície e o restante é transmitido à célula solar. A luz e os fótons transmitidos são absorvidos pela célula solar, que é usualmente feita de um material semicondutor, como o silicio. A energia dos fótons absorvidos excita elétrons dos átomos do material semicondutor, gerando pares elétron-vacância. Estes pares elétron-vacância são então separados por junções p-n e coletados por eletrodos condutores que são aplicados sobre a superfície da célula solar.
As células solares mais comuns são feitas de silício. Especificamente, uma junção p-n é feita a partir de silício pela aplicação de uma camada difusora do tipo n sobre um substrato de silício do tipo p, acoplado com duas camadas de contato elétrico ou eletrodos. Em um condutor do tipo p, átomos dopantes são adicionados ao semicondutor de forma a aumentar o número de carreadores de carga livres (vacâncias positivas). Os átomos dopantes retiram elétrons externos fracamente ligados dos átomos do semicondutor. O propósito da dopagem tipo p é a criação de uma abundância de vacâncias. No caso do silício, um átomo trivalente é substituído na rede cristalina. Um exemplo de um semicondutor do tipo p é o silício dopado com boro ou alumínio. Células solares podem ainda ser feitas de semicondutores do tipo n. Em um semicondutor do tipo n, os átomos dopantes proveem elétrons adicionais ao substrato hospedeiro, criando um excesso de carreadores de carga eletrônica negativa. Tais átomos dopantes usualmente têm um ou mais elétrons de valência que um tipo dos átomos hospedeiros. O exemplo mais comum é a substituição atômica em sólidos do grupo IV (silício, germânio, estanho), que contêm quatro elétrons de valência, por elementos do grupo V (fósforo, arsênico, antimônio), que contêm cinco elétrons de valência fracamente ligados. Um exemplo de um semicondutor do tipo n é o silício dopado com fósforo.
De forma a minimizar a reflexão da luz solar pelas células solares, um revestimento antirreflexo (ARC), como o nitreto de silício, o óxido de silício, o óxido de alumínio, ou o dióxido de titânio, são aplicados à camada difusora do tipo n ou do tipo p para aumentar a quantidade de luz capturada pela célula solar. O ARC é tipicamente não condutor, e pode ainda passivar a superfície do substrato de silício.
Para o processo de metalização de células solares de silício, um contato traseiro é tipicamente aplicado primeiramente ao substrato de silício. Um processo típico envolve a aplicação de uma pasta de prata ou pasta de prata/aluminio para formar placas de solda, seguida pela aplicação de uma pasta de alumínio sobre toda a parte traseira do substrato. A seguir, usando uma composição de pasta eletrocondutora, um contato de metal pode ser serigrafado sobre a camada antirreflexo frontal (após a secagem da pasta do lado traseiro) para servir como um eletrodo frontal. Esta camada de contato elétrico na face ou na frente da célula, por onde a luz entra, está tipicamente presente como um padrão em forma de grade feito de "linhas" e "barramentos", ao invés de uma camada completa, pois os materiais da trama metálica são tipicamente não-transparentes à luz. 0 substrato de silício com as partes frontal e traseiras impressas com a pasta é então queimado a uma temperatura de, por exemplo, aproximadamente 700-975°C. Após a queima, a pasta da parte frontal penetra na camada ARC, forma contato elétrico entre a trama metálica e o semicondutor, e converte as pastas metálicas em eletrodos metálicos. A pasta do lado traseiro é tipicamente queimada pelo mesmo tempo da pasta do lado frontal, e forma um contato elétrico com a parte de trás do substrato de silício. Os eletrodos metálicos resultantes permitem que a eletricidade flua para dentro e para fora das células solares conectadas em um painel solar. Vide, por exemplo, A. Luque and S. Hegedus, Eds., Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, J. Wiley & Sons, 2nd Edition, 2011; P. Würfel, Physiks of Solar Cells, Wiley VCH, Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2nd Edition, 2009.
Para montar um painel, múltiplas células solares podem ser conectadas em série e/ou em paralelo e os finais dos eletrodos da primeira célula e da última célula são preferencialmente conectados a uma fiação externa. As células solares são tipicamente encapsuladas em uma resina plástica térmica transparente, como borracha de silicone ou etileno/acetato de vinila. Uma placa transparente de vidro é posicionada sobre a superfície frontal da resina plástica térmica encapsuladora. Um material protetor traseiro, por exemplo, uma folha de politereftalato de etileno revestido com um filme de fluoreto de polivinila, tendo boas propriedades mecânicas e boa resistência a intempéries, é posicionada sob a resina plástica térmica encapsuladora. Estes materiais em camadas podem ser aquecidos em uma fornalha a vácuo apropriada para remover o ar, e então integrados em um corpo por aquecimento e pressão. Além disso, como células solares são tipicamente deixadas expostas ao ar por um longo tempo, é desejável cobrir as bordas da célula solar com um material emoldurante consistindo de alumínio ou algo similar.
Uma pasta eletrocondutora de prata típica contém partículas metálicas, frita de vidro e um meio orgânico. Estes componentes devem ser cuidadosamente selecionados para tirar completa vantagem do potencial teórico da célula solar resultante. Por exemplo, é desejável a maximização do contato entre a pasta metálica e a superfície de silício, e entre as partículas metálicas em si, para que os carreadores de carga possam fluir através da interface e das linhas até os barramentos. As partículas vítreas na composição penetram na camada de revestimento antirreflexo durante a queima, ajudando a formar contatos entre o metal e o Si do tipo p+. Por outro lado, o vidro não pode ser tão agressivo de forma a desviar a junção p-n após a queima. Desta forma, o objetivo é minimizar a resistência de contato mantendo a junção p-n intacta atingindo assim uma maior eficiência. Composições conhecidas têm alta resistência de contato devido ao efeito de insulação do vidro sobre a interface da camada metálica e a pastilha de silício, assim como outras desvantagens como a alta recombinação na área de contato. Além disso, as fritas de vidro são conhecidas por possuírem amplas faixas de temperatura de fusão, tornando seu comportamento altamente dependente dos parâmetros de processo.
Desta forma, há uma necessidade por novas composições de pasta eletrocondutora com propriedades aprimoradas, como reatividade à flexão e comportamento térmico.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Sob um aspecto, a invenção refere-se a um sistema de reação inorgânica compreendendo uma composição de matriz contendo chumbo e uma composição de matriz contendo telúrio.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo chumbo (por exemplo, frita de vidro de chumbo) é substancialmente livre (por exemplo, contém menos que cerca de 10% em massa, menos que cerca de 5% em massa, menos que cerca de 4% em massa, menos que cerca de 3% em massa, menos que cerca de 2% em massa, menos que cerca de 1% em massa, menos que cerca de 0,5% em massa, menos que cerca de 0,1% em massa, menos que cerca de 0,05% em massa) de óxido de telúrio.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio (por exemplo, frita de vidro de telúrio) é substancialmente livre (por exemplo, contém menos que cerca de 10% em massa, menos que cerca de 5% em massa, menos que cerca de 4% em massa, menos que cerca de 3% em massa, menos que cerca de 2% em massa, menos que cerca de 1% em massa, menos que cerca de 0,5% em massa, menos que cerca de 0,1% em massa, menos que cerca de 0,05% em massa) de óxido de chumbo.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio está presente no sistema de reação inorgânica em uma quantidade entre cerca de 5 e cerca de 95% em massa, preferencialmente entre cerca de 10 e cerca de 90% em massa, mais preferencialmente entre cerca de 15 e cerca de 85% em massa, e ainda mais preferencialmente entre cerca de 20 e cerca de 85% em massa.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo chumbo é uma frita de vidro contendo chumbo.
Em uma modalidade adicional, a composição de matriz contendo chumbo contém óxido de chumbo. Em outra modalidade, a composição de matriz contendo chumbo compreende cerca de 10 e cerca de 90% em massa de óxido de chumbo, preferencialmente entre cerca de 20 e cerca de 90% em massa de óxido de chumbo, mais preferencialmente entre cerca de 30 e cerca de 90% em massa de óxido de chumbo, e ainda mais preferencialmente entre cerca de 40 e cerca de 85% em massa de óxido de chumbo.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio está presente no sistema de reação inorgânica em uma quantidade entre cerca de 0,25 e cerca de 80% em massa, preferencialmente entre cerca de 2 e cerca de 7 0% em massa, mais preferencialmente entre cerca de 5 e cerca de 7 0% em massa, e ainda mais preferencialmente entre cerca de 10 e cerca de 70% em massa.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio é uma frita de vidro contendo telúrio.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio compreende óxido de telúrio.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio é ao menos parcialmente amorfa.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio é óxido de telúrio amorfo.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio compreende ainda pelo menos um óxido de Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Zn, P, B, Si, Ag, Al, Ti, W, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Nb, Ta, Th, Ge, Mo, La, Sb, Bi, ou Ce.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio tem fórmula (I): Tex [ (M1yiY1zi) (M2y2Y2z2) ... (MnynYnzn) ] Or (Fórmula I) onde Μ1, M2 ... Mn podem, cada um, ser um elemento dos grupos 1-16 da tabela periódica, ou um elemento terroso raro, n é um número inteiro não negativo, por exemplo, 0, 1, 2, 3..., Y1, Y2 Yn são halogênios ou calcogênios, e podem ser elementos iguais ou diferentes, pelo menos um entre x, (yl, y2 ... yn) , (zl, z2 ... zn) , e r > 0, e a razão x / [x + (yl + y2 +... yn) + (zl + z2 + ... zn) ] está entre 20% e 100%, preferencialmente 50% e 99%, ou mais preferencialmente 80% e 95%.
Em uma modalidade adicional, M é pelo menos um entre Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Zn, P, B, Si, Ag, Al, Ti, W, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Nb, Ta, Th, Ge, Mo, La, Sb, Bi, ou Ce.
Em outra modalidade, Y é pelo menos um entre O, S, Se, F, Cl, Br, ou I.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio possui n = 0, x = 1, z = 0, e 2 ^ r ^ 3.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio possui n = 1, onde a composição de matriz contendo telúrio é uma composição binária compreendendo Te, M1 e balanceada eletricamente por O e Y.
Em uma modalidade adicional, a composição de matriz contendo telúrio possui n = 2, onde a composição de matriz contendo telúrio é uma composição ternária compreendendo Te, Μ1, M2 e balanceada eletricamente por 0 e Y.
Em outra modalidade, a razão (% mássica) da composição de matriz contendo chumbo para a composição de matriz contendo telúrio é de cerca de 10:1 a cerca de 1:10, ou de cerca de 5:1 a cerca de 3:1, ou de cerca de 2:1 e cerca de 1:1.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio é pelo menos um entre (Te02) a (B203) b, (Te02 ) a (SÍO2) t>, (Te02)a(Li20)b, (Te02)a(BaO)b, (Te02) a (ZnO) b, (Te02) a (A1203) b, ( Te02 ) a ( P2O5 ) br ( Te02 ) a (Na20 ) (Te02) a (Al203) b (SÍ02) C/- (Te02) a (V2C>5) b (M0O3) c, (Te02)a(BaCl2)b{P205)c, ou (Te02)a(Ag20)b(Zn0)c(Na20)d, onde 0 < a < 1, 0 < b < 1, 0<c< 1, e 0 < d < 1; preferencialmente, 0,25 < a < 1, 0 < b < 0,75, 0 < c < 0,75, e 0 < d < 0,75.
Sob outro aspecto, a invenção refere-se a uma composição de pasta eletrocondutora compreendendo um componente metálico condutor, um sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das modalidades descritas aqui, e um meio orgânico.
Em uma modalidade, o componente metálico condutor compreende prata, ouro, cobre, níquel e combinações destes. Em uma modalidade preferencial, o componente metálico condutor compreende prata.
Em outra modalidade, o meio orgânico compreende um polimero (por exemplo, etilcelulose) e um solvente orgânico. O meio orgânico pode ainda compreender um surfactante e/ou um agente tixotrópico.
Sob outro aspecto, a invenção refere-se a uma célula solar compreendendo uma pastilha de silicio e uma composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das modalidades descritas aqui.
Sob um aspecto adicional, a invenção refere-se a uma célula solar preparada por um processo que compreende a aplicação de uma composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das modalidades descritas aqui a uma pastilha de silicio, seguindo-se a queima da pastilha de silicio.
Sob outro aspecto adicional, a invenção refere-se a um método para a produção de uma célula solar compreendendo a provisão de uma pastilha de silicone, a aplicação de uma composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das modalidades descritas aqui à pastilha de silicio, e a queima da pastilha de silício.
Sob outro aspecto, a invenção refere-se a um módulo de células solares compreendendo uma pluralidade de células solares de acordo com qualquer uma das modalidades descritas aqui.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A invenção refere-se a composições de pastas eletrocondutoras úteis, por exemplo, na manufatura de células solares. Pastas eletrocondutoras tipicamente contêm um componente metal condutor, uma frita de vidro e um meio orgânico. Não estando limitadas a essa aplicação, tais pastas podem ser usadas para formar uma camada de contato elétrico ou eletrodo em uma célula solar. Por exemplo, a pasta pode ser aplicada à face frontal de uma célula solar ou à face traseira de uma célula solar e prover o caminho pelo qual a condutividade ocorre entre as células. A) O sistema de reação inorgânica (IRS) Sob um aspecto, a invenção refere-se a um sistema de reação inorgânica para uso, por exemplo, em uma composição de pasta eletrocondutora. O sistema de reação inorgânica da invenção provê um veiculo para as partículas metálicas, permitindo-as migrar da pasta para a interface do condutor metálico e do substrato semicondutor. O sistema de reação inorgânica da invenção também provê um meio reacional para que os componentes da pasta sofram reações fisicas e químicas sobre a interface. Reações físicas incluem, mas não estão limitadas a, fusão, dissolução, difusão, sinterização, precipitação, e cristalização. Reações químicas incluem, mas não estão limitadas a, síntese (formação de novas ligações químicas) e decomposição, redução e oxidação, e transição de fases. O sistema de reação inorgânica da invenção ainda atua como um meio de adesão que provê a ligação entre o condutor metálico e o substrato semicondutor, desta forma assegurando um desempenho de contato elétrico confiável durante a vida útil do dispositivo solar. Apesar de ter a intenção de atingir os mesmos efeitos, as composições de frita de vidro existentes podem resultar em alta resistência de contato devido ao efeito insulante do vidro na interface entre a camada metálica e a pastilha de silicio. O sistema de reação inorgânica da invenção atua como um meio de veiculo, reação, e adesão, mas provê resistência de contato muito menor e melhor desempenho das células como um todo.
Mais especificamente, o sistema de reação inorgânica da invenção provê melhores contatos Ôhmico e de Schottky entre o condutor metálico (por exemplo, prata) e o semicondutor do emissor (por exemplo, o substrato de silicio) na célula solar. O sistema de reação inorgânica da invenção é um meio reacional em relação ao silicio e cria áreas ativas no emissor de silicio que melhoram os mecanismos de contato como um todo, como através de contato direto, ou tunelamento. As propriedades de contato aprimoradas provêem melhores contatos Ôhmico e de Schottky, e, portanto melhor desempenho da célula solar como um todo. O sistema de reação inorgânica da invenção pode compreender materiais cristalinos ou parcialmente cristalinos. Este pode compreender vários compostos incluindo, mas sem se limitar a, óxidos, sais, fluoretos, e sulfetos, assim como ligas, e materiais elementares. O sistema de reação inorgânica compreende pelo menos uma composição de matriz de forma. A composição de matriz de forma funde ou sinteriza à temperatura de queima do sistema de reação inorgânica e/ou da pasta eletrocondutora compreendendo o sistema de reação inorgânica de acordo com a invenção. A composição de matriz de forma pode incluir um vidro,, cerâmica, ou quaisquer compostos conhecidos por alguém versado na arte para formar uma matriz a temperatura elevada.
De acordo com a invenção, o sistema de reação inorgânica compreende uma composição de matriz contendo chumbo e uma composição de matriz contendo telúrio. A composição de matriz contendo chumbo Em uma modalidade, a composição de matriz contendo chumbo presente no sistema de reação inorgânica está entre cerca de 5 e cerca de 95% em massa do sistema de reação inorgânica, ou entre cerca de 25 e cerca de 60% em massa do sistema de reação inorgânica.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo chumbo é uma frita de vidro contendo chumbo. Em uma modalidade, a frita de vidro contendo chumbo é substancialmente amorfa. Em outra modalidade, a frita de vidro contendo chumbo incorpora fases ou compostos cristalinos. Em uma modalidade adicional, a composição de matriz contendo chumbo pode ser uma mistura de óxido de chumbo cristalino ou amorfo ou compostos conhecidos por pessoa versada na arte.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo chumbo compreende óxido de chumbo. Em certas modalidades, a composição de matriz contendo chumbo compreende entre cerca de 10 e cerca de 90% em massa de óxido de chumbo, assim como entre cerca de 25 e cerca de 85% em massa, entre cerca de 5 e cerca de 45% em massa, ou entre cerca de 10 e cerca de 15% em massa. Em uma modalidade, a composição de matriz contendo chumbo contém cerca de 80% em massa de óxido de chumbo. A composição de matriz contendo chumbo pode também compreender outros óxidos ou compostos conhecidos a uma pessoa versada na arte. Por exemplo, várias composições vitreas contendo chumbo, por exemplo, silicato de chumbo-boro, silicato de chumbo-alumina, podem ser usadas na presente invenção.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo chumbo (por exemplo, frita de vidro contendo chumbo) é substancialmente livre (por exemplo, contém menos que cerca de 10% em massa, menos que cerca de 5% em massa, menos que cerca de 4% em massa, menos que cerca de 3% em massa, menos que cerca de 2% em massa, menos que cerca de 1% em massa, menos que cerca de 0,5% em massa, menos que cerca de 0,1% em massa, ou menos que cerca de 0,05% em massa) de óxido de telúrio. A composição de matriz contendo telúrio Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio está presente no sistema de reação inorgânica em uma quantidade entre cerca de 0,25 e cerca de 70% em massa, assim como entre cerca de 0,25 e cerca de 60% em massa, entre cerca de 5 e cerca de 50% em massa, ou entre cerca de 5 e cerca de 40% em massa.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio é pelo menos parcialmente amorfa. Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio pode ser parcialmente cristalina, ou substancialmente cristalina. A composição de matriz contendo telúrio pode ser formada pela mistura dos componentes, ou pela formação de uma mistura amorfa (por exemplo, fase vitrea) dos componentes, ou por uma combinação destes métodos.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio é uma frita de vidro contendo telúrio. Em uma modalidade, a frita de vidro contendo telúrio é substancialmente amorfa. Em outra modalidade, a frita de vidro contendo telúrio incorpora fases ou compostos cristalinos.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio compreende óxido de telúrio amorfo, por exemplo, uma frita de vidro de óxido de telúrio. O óxido de telúrio pode ser TeC>2 ou Te2C>3, ou quaisquer compostos de telúrio conhecidos por uma pessoa versada na arte que produziríam óxido de telúrio às temperaturas de queima.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio pode ser expressa de acordo com a fórmula (I) (Vide, por exemplo, Tellurium Glasses Hand Book: Physical Properties and Data (CRC Press, 2001) e J. Mater. Sei., 18, 1557, 1983): Or (Fórmula I) onde Μ1, M2 ... Mn podem, cada um, ser um elemento dos grupos 1-16 da tabela periódica, ou um elemento terroso raro; n é um número inteiro não negativo, por exemplo, 0, 1, 2, 3...; Y1, Y2... Yn são halogênios ou calcogênios, e podem ser elementos iguais ou diferentes; pelo menos um entre x, (yl, y2 ... yn) , (zl, z2 ... zn) , e r > 0; e a razão x / [x + (yl + y2 +... yn) + (zl + z2 + ... zn) ] está entre 20% e 100%, preferencialmente 50% e 99%, ou mais preferencialmente 80% e 95%.
Em outra modalidade, na composição de matriz contendo telúrio, cada um entre Μ1, M2... Mn são, independentemente, pelo menos um entre Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Zn, P, B, Si, Ag, Al, Ti, W, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Nb, Ta, Th, Ge, Mo, La, Sb, Bi, ou Ce.
Em uma modalidade adicional, a composição de matriz contendo telúrio, e cada um entre Y1, Y2 ... Yn são, independentemente, pelo menos um entre O, S, Se, F, Cl, Br, ou I. Óxidos de telúrio amorfos A composição de matriz contendo telúrio pode ser óxido de telúrio amorfo, onde n = 0, x = 1, z=0, e 2 ^ r ^ 3.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio compreende primeiramente óxidos de telúrio, TeC>2 ou TeC>3, ou uma mistura destes. Os óxidos de telúrio podem ser amorfos ou cristalinos, ou uma mistura dos mesmos. Óxidos de telúrio amorfos podem ser obtidos por quaisquer meios adequados conhecidos por uma pessoa versada na arte. Tipicamente, os óxidos de telúrio podem ser fundidos a temperaturas acima de seu ponto de fusão, arrefecidos rapidamente, e moidos.
Composição binária contendo telúrio A composição de matriz contendo telúrio pode ser uma composição binária compreendendo Te, M1 e balanceada em cargas por O e Y.
Em uma modalidade, a composição de matriz contendo telúrio é uma composição binária de Fórmula (II): (Fórmula II) onde M1 é um elemento dos grupos 1-16 da tabela periódica, ou um elemento terroso raro; Y1 é um halogênio ou calcogênio; x, yl, zl, ou r > 0; e a razão x / (x + yl + zl) está entre 20% e 100%, preferencialmente 50% e 99%, ou mais preferencialmente 80% e 95%.
Em uma modalidade, M1 é escolhido entre Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Zn, P, B, Si, Ag, Al, Ti, W, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Nb, Ta, Th, Ge, Mo, La, Sb, Bi, Ce e combinações destes.
Em uma modalidade adicional, na composição de matriz contendo telúrio, Y1 é pelo menos um entre O, S, Se, F, Cl, Br, ou I.
Em uma modalidade, Y1 pode ser O. Em outra modalidade preferencial, x está entre 0,5 e 1 e y está entre 0 e 0,5.
Exemplos de composições binárias de matriz contendo telúrio incluem, por exemplo, (Te-B-O), (Te-Si-O), (Te-Li-O), (Te-Ba-O) , (Te-Zn-O) , (Te-Al-O) , (Te-P-O) , ou (Te-Na-O) . As composições binárias de matriz contendo telúrio podem também ser expressas como (Te02) a (B203) h, (Te02) a (Si02) b, (Te02) a (Li20) b, (Te02) a (BaO) br (Te02) a ( ZnO) b, (Te02) a (AI2O3) b, (Te02) a ( P2O5) b/ or (Te02) a (Na20) b, onde 0<a<le0<b<l; preferencialmente 0,25 <a<le0<b< 0,75.
Composição ternária contendo telúrio A composição de matriz contendo telúrio pode ser uma composição ternária compreendendo Te, M1 e M2 e balanceada em cargas por O, Y e Y2.
Em uma modalidade adicional, a composição de matriz contendo telúrio é uma composição ternária de Fórmula (III): (Fórmula III) onde M1 e M2 são, cada um, um elemento (por exemplo, um metal) escolhido dos grupos 1-16 da tabela periódica, ou um elemento terroso raro; e Y1 e Y2 são halogênios ou calcogênios, e podem ser elementos iguais ou diferentes.
Em uma modalidade, M1 e M2 são, cada um, selecionados independentemente entre Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Zn, P, B, Si, Ag, Al, Ti, W, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Nb, Ta, Th, Ge, Mo, La, Sb, Bi, ou Ce.
Em uma modalidade adicional, na composição de matriz contendo telúrio, Y1 e Y2 são pelo menos um entre O, S, Se, F, Cl, Br, ou I.
Exemplos de vidros de telúrio ternários ou multicomponentes incluem, por exemplo, (Te-Al-Si-O), (Te-V-Mo-0) , ou (Te-Ba-Cl-P-O) . As composições de matriz ternárias contendo telúrio podem ainda ser expressas como (TeÜ2) a (AI2O3) b (S1O2) cr (TeC>2) a (V2O5) b (M0O3) Cf (Te02)a(BaCl2)b(P205)c, onde 0 < a < 1, 0<b<le0<c<l; preferencialmente 0,25 < a < 1, 0 < b < 0,75, e 0 < c < 0,75.
Composição multicomponentes contendo telúrio A composição de matriz contendo telúrio pode ser uma composição multicomponentes compreendendo Te, Μ1, M2 ... Mn e balanceada em cargas por 0 e Y1, Y2. . . Yn, onde n ^ 3. Μ1, Μ2... Μη são, cada um, um elemento (por exemplo, um metal) escolhido dos grupos 1-16 da tabela periódica, ou um elemento terroso raro; Y1, Y2. . . Yn são halogênios ou calcogênios, e podem ser elementos iguais ou diferentes.
Em uma modalidade, Μ1, M2... Mn são, cada um, selecionados independentemente entre Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Zn, P, B, Si, Ag, Al, Ti, W, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Nb, Ta, Th, Ge, Mo, La, Sb, Bi, ou Ce.
Em uma modalidade adicional, na composição de matriz contendo telúrio, Y1, Y2... Yn são pelo menos um entre O, S, Se, F, Cl, Br, ou I.
Exemplos de vidros de telúrio ternários ou multicomponentes incluem, por exemplo, (Te-Ag-Zn-Na-O). As composições de matriz exemplificadoras, multicomponentes, contendo telúrio, podem também ser representadas como (Te02) a (Ag20) b (ZnO) c (Na20) d, onde 0 < a < 1, 0 < b < 1, 0<c< 1, e 0 < d < 1; preferencialmente 0,25 < a < 1, 0 < b < 0,75, 0 < c < 0,75, e 0 < d < 0,75.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio pode compreender qualquer uma das composições de matriz contendo telúrio descritas acima, ou uma mistura destas.
Em outra modalidade, a composição de matriz contendo telúrio é substancialmente livre (por exemplo, contém menos que cerca de 10% em massa, menos que cerca de 5% em massa, menos que cerca de 4% em massa, menos que cerca de 3% em massa, menos que cerca de 2% em massa, menos que cerca de 1% em massa, menos que cerca de 0,5% em massa, menos que cerca de 0,1% em massa, ou menos que cerca de 0,05% em massa) de óxido de chumbo.
Em uma modalidade, a razão (de % mássicas) de composição de matriz contendo chumbo para composição de matriz contendo telúrio no sistema de reação inorgânica está entre cerca de 10:1 e cerca de 1:10. Razões de % mássica incluem cerca de 5:1, cerca de 3:1, cerca de 2:1 e cerca de 1:1. O uso de composições de matriz contendo telúrio como parte de um sistema de reação inorgânica aprimora o contato das pastas metalizadoras com as superfícies do emissor de silicio. As estruturas do emissor de silício (como passivação, concentração superficial do dopante, perfil de profundidade da dopagem, etc.) das células solares de silicio cristalinas depende fortemente da receita e do processo de difusão do fabricante da célula solar, assim como das técnicas de difusão usadas (como a difusão térmica tradicional e a implantação de íons). A estrutura resultante do emissor de silício pode possuir propriedades amplamente variáveis. Sendo assim, dependendo da estrutura do emissor, é desejável otimizar a pasta como seria de conhecimento de uma pessoa versada na arte, para que possa ser atingido o melhor desempenho da célula solar. As composições de matriz contendo telúrio possuem reatividade que pode ser ajustada finamente com facilidade. Sendo assim, a incorporação de um sistema de reação inorgânico com composições de matriz contendo telúrio em uma pasta provê uma reatividade flexivel das pastas de prata para diferentes emissores. O comportamento térmico das composições de matriz contendo telúrio também torna o componente ativo mais acessível a outras partes do sistema de reação inorgânica, a partículas de Ag ou a uma superfície aquosa. A reatividade controlada das composições de matriz contendo telúrio também balanceia a reatividade das composições de matriz contendo chumbo no sistema de reação inorgânica, resultando em um balanço entre a proteção da camada passivadora e a formação do contato ótimo.
Formação do sistema de reação inorgânica As fritas de vidro ou as composições formadoras de matriz descritas aqui podem ser feitas por qualquer processo conhecido a uma pessoa versada na arte, pela mistura de quantidades apropriadas de pós dos ingredientes individuais, aquecimento da mistura de pós em ar ou em uma atmosfera contendo oxigênio para formar um produto derretido, arrefecimento rápido do produto, passagem por grelha e moagem em moinho de bolas do material desintegrado, seguidos pela passagem do material mordo em uma peneira para prover um pó com o tamanho de partículas desejado. Por exemplo, os componentes da frita de vidro, na forma de pó, podem ser misturados em um misturador tipo V. A mistura é então aquecida (por exemplo, a cerca de 800-1200 °C) por cerca de 30-40 minutos. O vidro é então arrefecido rapidamente, tomando uma consistência arenosa. Este pós de vidro em cascalho é então moido, como em um moinho de bolas ou moinho de jato, até resultar em um pó fino. Tipicamente, o sistema de reação inorgânica pode ser moido a um tamanho médio de partículas de cerca de 0,01-10pm, preferencialmente cerca de 0,l-5ym.
Em outro exemplo, pode ser usada síntese em estado sólido convencional para preparar os sistemas de reação inorgânica descritos aqui. Neste caso, os materiais brutos são selados em um tubo de quartzo fundido ou um tubo de tântalo ou platina sob vácuo, e então aquecidos a cerca de 700-1200°C. Os materiais permanecem a esta temperatura elevada por cerca de 12-48 horas e são então lentamente resfriados (cerca de 0,1 “C/minuto) até a temperatura ambiente. Em alguns casos, as reações em estado sólido podem ser realizadas em um cadinho de alumina ao ar.
Em outro exemplo, a coprecipitação pode ser usada para preparar o sistema de reação inorgânica. Neste processo, os elementos metálicos são reduzidos e coprecipitados com outros óxidos ou hidróxidos metálicos para formar uma solução contendo cátions metálicos pelo ajuste dos níveis de pH ou pela incorporação de agentes redutores. Os precipitados destes metais, óxidos ou hidróxidos metálicos são então secos e queimados sob vácuo a cerca de 400-600°C para formar um pó fino.
Os sistemas de reação inorgânica descritos aqui podem ainda compreender aditivos adicionais, que podem ser quaisquer óxidos ou compostos conhecidos por uma pessoa versada na arte por serem úteis como aditivos em pastas eletrocondutoras. Por exemplo, flúor, boro, alumínio, bismuto, lítio, sódio, magnésio, zinco, e fosfato podem ser usados. Estes aditivos exemplificadores podem ser adicionados à pasta na forma de óxidos ou sais como conhecido por alguém versado na arte, por exemplo, ácido bórico, óxido de bismuto, óxido de sódio, haleto de magnésio, óxido de zinco, e fosfatos alcalinos.
Outros formadores de matriz vítrea ou modificadores de vidro, como óxido de germânio, óxido de vanádio, óxido de tungstênio, óxidos de molibdênio, óxidos de nióbio, óxidos de estanho, óxidos de índio, outros compostos de metais alcalinos e alcalino-terrosos (por exemplo, K, Rb, Cs e Ca, Sr, Ba) , óxidos de terras raras (por exemplo, La2C>3, óxidos de cério) , óxidos de fósforo ou fosfatos metálicos, óxidos de metais de transição (por exemplo, óxidos de cobre e óxidos de cromo), haletos metálicos (por exemplo, fluoretos de chumbo e fluoretos de zinco) podem ainda ser usados como aditivos para ajustar as propriedades do vidro como a temperatura de transição vítrea. A) A composição de pasta eletrocondutora Sob outro aspecto, a invenção refere-se a uma composição de pasta eletrocondutora.
Em uma modalidade, a composição de pasta eletrocondutora compreende um componente metálico condutor, um sistema de reação inorgânica (de acordo com alguma mas modalidades descritas aqui), e um veiculo orgânico. O componente metálico condutor Em uma modalidade, o componente metálico condutor compreende Ag, Au, Cu, Ni e ligas dos mesmos e combinações dos mesmos. Em uma modalidade preferencial, o componente metálico condutor compreende prata. A prata pode estar presente como prata metálica, um ou mais derivados de prata, ou uma mistura dos mesmos. Derivados de prata adequados incluem, por exemplo, ligas de prata e/ou sais de prata, como haletos de prata (por exemplo, cloreto de prata), nitrato de prata, acetato de prata, trifluoracetato de prata, ortofosfato de prata, e combinações dos mesmos. Em uma modalidade, o componente metálico condutor está na forma de partículas de um metal ou derivado de um metal.
Em uma modalidade, o componente metálico condutor está presente em cerca de 50 a cerca de 95% em massa (por exemplo, de cerca de 65 a cerca de 90 ou de cerca de 7 5 a cerca de 92% em massa) dos componentes sólidos da composição em pasta de filme espesso.
Em uma modalidade, a área superficial específica do componente metálico condutor é cerca de 1,8 m2/g ou maior, como entre cerca de 2 e cerca de 17 m2/g. Em outra modalidade, o tamanho de partícula (D5q) do componente metálico condutor está entre 0,05 e cerca de 10 microns, como entre cerca de 0,2 e cerca de 6 microns. O meio orgânico Em uma modalidade, o meio orgânico compreende um solvente orgânico e um ou mais entre um agente de adesão (por exemplo, um polimero), um surfactante ou um agente tixotrópico, ou quaisquer combinações destes. Por exemplo, em uma modalidade, o meio orgânico compreende um ou mais polímeros em um solvente orgânico.
Polímeros adequados incluem, mas não estão limitados a, derivados de celulose (por exemplo, etilcelulose, etil-hidroxietilcelulose) , derivados de goma rosina (por exemplo, goma rosina de madeira), resinas fenólicas, polimetacrilatos, poliésteres, policarbonatos, poliuretanos, e combinações destes. Em uma modalidade preferencial, o polímero é a etilcelulose. O polímero pode estar presente em uma quantidade entre cerca de 1 e cerca de 10% em massa do meio orgânico.
Solventes orgânicos adequados incluem, mas não estão limitados a, ésteres, álcoois, terpenos (por exemplo, □- ou □— terpineol), querosene, dibutilftalato, butilcarbitol, acetato de butilcarbitol, hexilcarbitol, hexilenoglicol, adipato de dimetila, álcoois de alto ponto de ebulição, e combinações dos mesmos. Em uma modalidade, o solvente orgânico está presente no meio orgânico em uma quantidade entre cerca de 50 e cerca de 70% em massa. 0 meio orgânico pode ainda conter um surfactante e/ou um agente tixotrópico.
Surfactantes adequados incluem, mas não estão limitados a, óxido de polietileno, polietilenoglicol, benzotriazola, ácido poli(etilenoglicol)acético, ácido láurico, ácido oleico, ácido cáprico, ácido miristico, ácido linólico, ácido esteárico, ácido palmitico, sais de estearato, sais de palmitato, e combinações dos mesmos. Em uma modalidade, o surfactante está presente no meio orgânico em uma quantidade entre cerca de 1 e cerca de 10% em massa.
Agentes tixotrópicos adequados incluem, mas não estão limitados a, silicas pirogênicas (por exemplo, Aerosil® 200, Cabosil® PTG), silicas precipitadas (por exemplo, Sylox® TX), argilas bentoniticas modificadas (por exemplo, Clatone® PS) , óleo de ricino hidrogenado (por exemplo, Thixin® E), e combinações dos mesmos. Em uma modalidade, o agente tixotrópico está presente no meio orgânico em uma quantidade entre cerca de 0,1 e cerca de 5% em massa.
Em uma modalidade, o meio orgânico está presente na composição em pasta de filme espesso em uma quantidade entre cerca de 1 e cerca de 25% em massa, como entre cerca de 1 e cerca de 20% em massa, ou entre cerca de 5 e cerca de 15% em massa, baseados na massa total dos componentes sólidos da composição em pasta de filme espesso.
Formação da composição de pasta eletrocondutora Para formar a composição de pasta eletrocondutora, os materiais do sistema de reação inorgânica podem ser combinados com o componente de metal condutor (por exemplo, prata) e o meio orgânico usando quaisquer métodos conhecidos na arte para o preparo de uma composição de pasta. O método de preparo não é critico, desde que resulte em uma pasta homogeneamente dispersa. Os componentes podem ser misturados, como com um misturador, e então passados através de um moinho de três rolos, por exemplo, para formar uma pasta uniforme dispersa. Em adição à mistura simultânea de todos os componentes, o material do sistema de reação inorgânica pode ser moido junto com o componente metálico condutor em um moinho de bolas por 2-24 horas para alcançar uma mistura homogênea do sistema de reação inorgânica com as partículas do componente metálico condutor, que pode então ser combinada com o meio orgânico em um misturador. A) Células solares Sob outro aspecto, a invenção refere-se a uma célula solar. Em uma modalidade, a célula solar compreende um substrato semicondutor (por exemplo, uma pastilha de silício) e uma composição de pasta eletrocondutora de acordo com alguma das modalidades descritas aqui.
Sob outro aspecto, a invenção refere-se a uma célula solar preparada por um processo que compreende a aplicação de uma composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das modalidades descritas aqui a um substrato semicondutor (como uma pastilha de silício) e a queima do substrato semicondutor.
Em uma modalidade, o substrato semicondutor (como uma pastilha de silício) pode exibir uma resistência superficial acima de cerca de 60 Ω/Π, como acima de cerca de 65 Ω/Π, acima de cerca de 7 0 Ω/Π, acima de cerca de 90 Ω/Π, ou acima de cerca de 95 Ω/Π.
Em uma modalidade, a célula solar pode ser preparada pela aplicação de uma composição de pasta eletrocondutora a um revestimento antirreflexo (ARC), como nitreto de silício, óxido de silício, óxido de alumínio, ou dióxido de titânio, sobre um substrato semicondutor, como uma pastilha de silício (por exemplo, por um processo de impressão serigráfica), e então pela queima do substrato semicondutor para formar um eletrodo sobre o substrato.
Em uma modalidade, a composição de pasta eletrocondutora é aplicada à superfície receptora de luz do substrato semicondutor (por exemplo, pastilha de silício). Tipicamente, a composição de pasta eletrocondutora é serigrafada sobre o revestimento antirreflexo de uma pastilha de silício. Porém, outros métodos de aplicação conhecidos na arte, como aplicação por stêncil, podem também ser usados para aplicar a composição de pasta eletrocondutora. No entanto, o que foi descrito anteriormente não exclui a incorporação de um sistema de reação inorgânica em uma composição de pasta eletrocondutora com intenção de estar na face traseira de uma pastilha de silicio. A etapa de queima é tipicamente realizada em ar ou em atmosfera contendo oxigênio. O perfil de temperaturas de queima é tipicamente configurado para permitir a queima dos materiais de adesão orgânicos da composição de pasta eletrocondutora, assim como quaisquer outros materiais orgânicos presentes na pasta. A queima é tipicamente realizada em uma fornalha de esteira com o substrato (como uma pastilha de silicio) atingindo uma temperatura de pico na faixa de cerca de 700 a 900°C por um periodo de cerca de 1 a 5 segundos. A queima pode ser conduzida a altas taxas de transporte, por exemplo, cerca de 100-500 cm/min, com tempos de residência resultantes de cerca de 0,05 a 5 minutos. Zonas múltiplas de temperatura, por exemplo 3-11 zonas, podem ser usadas para controlar o perfil térmico desejado. O eletrodo frontal e os eletrodos traseiros podem ser queimados sequencial ou simultaneamente.
Sob outro aspecto, a invenção refere-se a um módulo de células solares compreendendo uma pluralidade de células solares de acordo com quaisquer das modalidades descritas aqui. Em uma modalidade, as várias células solares estão interconectadas eletricamente.
EXEMPLOS
Os exemplos a seguir ilustram a invenção, sem limitações. Todas as partes são dadas como porcentagens mássicas, a menos que indicado o contrário.
Exemplo 1 Cinco pastas eletrocondutoras exemplificadoras (Pastas 1-5) foram preparadas usando um sistema de reação inorgânica (IRS) contendo uma frita de vidro de chumbo-boro-silicato compreendendo cerca de 80% em massa de óxido de chumbo (Vidro A) e uma entre três fritas de vidro contendo telúrio (Vidros B, C ou D). A Tabela 1 mostra a composição das fritas de vidro contendo telúrio. O Vidro B é uma composição binária compreendendo óxidos de telúrio e boro; o Vidro C é uma composição binária contendo óxidos de telúrio e silício; e o Vidro D é uma composição de óxido de telúrio amorfo.
Tabela 1: Composição das fritas de vidro contendo telúrio B, C ___________________e D A Tabela 2 mostra a composição do IRS em cada uma das pastas exemplificadoras 1-5. Todas as formulações das pastas foram iguais, exceto pela composição do IRS.
Tabela 2: Composição das formulações de IRS das pastas exemplificadoras 1-5 Partículas de prata, em uma quantidade de cerca de 85% em massa (de pasta) , e um meio orgânico, em uma quantidade de cerca de 1-10% em massa (de pasta), foram adicionados para formar as pastas exemplificadoras. Aditivos adicionais como os descritos previamente foram também incorporados na formulação das pastas. Células solares exemplificadoras foram preparadas usando pastilhas de silício tipo p levemente dopadas, com uma resistência superficial de 95 Ω/Π (Pastilha Tipo 1, Monocristalína) , 95 Ω/Π (Pastilha Tipo 2, Monocristalina) , 95 Ω/D (Pastilha Tipo 3, Policristalina), 125Q/D (Pastilha Tipo 4, Policristalina), e 90 Ω/Π (Pastilha Tipo 5, Monocristalina). Células solares foram preparadas pela impressão por serigrafia da pasta na face frontal das pastilhas de silício a uma velocidade de 150 mm/s, usando uma tela serigráfica de 325 (mesh) * 0,9 (diâmetro dos fios) * 0,6 (espessura da emulsão) * 70 μιη (abertura entre as linhas) . Uma pasta traseira de aluminio também foi aplicada à face traseira da pastilha de silício. A pastilha impressa foi seca a 150°C e então queimada a uma temperatura máxima de cerca de 750-900°C por alguns segundos em uma fornalha linear multizonas por infravermelho.
Todas as células solares foram então testadas usando um testador I-V. Uma lâmpada de arco de Xe no testador I-V foi usada para simular luz solar com uma intensidade conhecida e a superfície frontal da célula solar foi irradiada para gerar a curva I-V. Usando esta curva, vários parâmetros comuns a este método de medição (que proveem a comparação do desempenho elétrico) foram determinados, incluindo a eficiência da célula solar (Eta %), a resistência de série sob três intensidades luminosas padrão (Rs3 ιηΩ) e o fator de carregamento (FF %) . A medição direta da resistência de contato pela técnica de quatro sondas foi usada, mas a precisão da medição depende da preparação das amostras. Desta forma, na circunstância em que a resistividade das linhas (usualmente com mesmos material de prata e condição de queima) e a geometria das linhas (relacionada à impressão) são idênticas, a resistência de série Rs3 dada pelo testador IV H.A.L.M pode ser usada para avaliar o comportamento do contato elétrico da pasta condutora com o substrato de silício. De forma geral, quanto menor for o Rs3, melhor o comportamento do contato das pastas de prata.
As Pastas 1-5 produziram células solares com resistência de série total melhorada, o que é uma evidência de que os eletrodos resultantes estavam formando um bom contato com a pastilha de silício. A melhora na resistência de série pode ainda contribuir para o desempenho da célula solar como um todo.
Exemplo 2 Dez pastas eletrocondutoras exemplificadoras adicionais (Pastas 6-15) foram preparadas usando um sistema de reação inorgânica (IRS) contendo a mesma frita de vidro com chumbo do Exemplo 1 (Vidro A) e pelo menos uma entre dez fritas de vidro contendo telúrio (Vidros E-N). A Tabela 3 mostra a composição das fritas de vidro contendo telúrio. A Tabela 4 mostra a composição de cada uma das Pastas exemplif icadoras 6-15. As pastas eletrocondutoras foram formuladas de forma similar às do Exemplo 1.
Tabela 3: Composição das fritas de vidro com telúrio E-N_________ Tabela 4: Composição das formulações de IRS das Pastas exemplificadoras 6-15 As células solares foram preparadas com as Pastas exemplificadoras 6-15 como descrito no Exemplo 1. As células solares resultantes foram testadas de acordo com os procedimentos do Exemplo 1. As Pastas 6-15 produziram células solares com resistência de série global aprimorada.
Estas e outras vantagens da invenção serão aparentes àqueles versados na arte a partir da especificação acima.
Desta forma, será reconhecido por aqueles versados na arte que mudanças ou modificações podem ser feitas às modalidades descritas acima sem se desviar dos conceitos inventivos gerais da invenção. Dimensões especificas de quaisquer modalidades particulares são descritas apenas para fins de ilustração. Deve, portanto ser entendido que esta invenção não está limitada às modalidades particulares descritas aqui, mas tem a intenção de incluir todas as mudanças e modificações que estão dentro do escopo e do espirito da invenção.

Claims (35)

1. Sistema de reação inorgânica caracterizado por compreender uma composição de matriz contendo chumbo e uma composição de matriz contendo telúrio, sendo que a composição de matriz contendo chumbo está presente no sistema de reação inorgânica em uma quantidade entre cerca de 5 até cerca de 95 % massa, e sendo que a composição de matriz contendo telúrio está presente no sistema de reação inorgânica em uma quantidade entre cerca de 0,25 até cerca de 70 % massa.
2. Sistema de reação inorgânica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a composição de matriz contendo chumbo ser uma frita de vidro contendo chumbo.
3. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-2, caracterizado por a composição de matriz contendo chumbo compreender óxido de chumbo.
4. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-3, caracterizado por a composição de matriz contendo chumbo compreender entre cerca de 10 e cerca de 90 % massa de óxido de chumbo.
5. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-4, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio ser uma frita de vidro contendo telúrio.
6. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-5, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio compreender óxido de telúrio.
7. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-6, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio ser pelo menos parcialmente amorfa.
8. Sistema de reação inorgânica de acordo com as reivindicações de 1-7, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio ser óxido de telúrio amorfo.
9. Sistema de reação inorgânica de acordo com as reivindicações de 1-8, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio compreender adicionalmente pelo menos um óxido dentre óxido de Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Zn, P, B, Si, Ag, Al, Ti, W, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Nb, Ta, Th, Ge, Mo, La, Sb, Bi, ou Ce.
10. Sistema de reação inorgânica de acordo com as reivindicações 1-8, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio ser de Fórmula (I): Tex [ (M1ylY1zl) (Μ%2Υ2ζ2)-(ΜηγηΥηΖη) ] Or (Fórmula I) Sendo que Μ1, Μ2 ... Μη podem ser cada qualquer um elemento selecionado dos Grupos 1-16 da tabela periódica ou um elemento terroso raro; n é um número inteiro não negativo, por exemplo, 0, 1, 2, 3... Y1, Y2 ... Yn são halogênio ou calcogênio, e podem ser o mesmo elemento ou elementos diferentes; x, (yl, y2 ... yn) , (zl, z2 ... zn) , ou r > 0; e a razão x / [x + (yl, y2 ... yn) + (zl, z2 ... zn) ] vai de 20% até 100%, e preferencialmente 50% até 99%, e mais preferencialmente 80% até 95%.
11. Sistema de reação inorgânica de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por M ser pelo menos um dentre Li, Na, K, Mg, Sr, Ba, Zn, P, B, Si, Ag, Al, Ti, W, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Nb, Ta, Th, Ge, Mo, La, Sb, Bi, ou Ce.
12. Sistema de reação inorgânica de acordo com as reivindicações de 10- 11, caracterizado por Y1, Y2 ... Yn ser pelo menos um dentre O, S, Se, F, Cl, Br, ou I.
13. Sistema de reação inorgânica de acordo com as reivindicações de 10-12, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio possuir n = 0, x = 1, z = 0, e 2 ^ r ^ 3.
14. Sistema de reação inorgânica de acordo com as reivindicações de 10-13, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio possuir n = 1, sendo que a composição de matriz contendo telúrio é uma composição binária compreendendo Te, M1 e tem a carga balanceada por O e Y.
15. Sistema de reação inorgânica de acordo com as reivindicações de 12-16, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio possuir n = 2, sendo que a composição de matriz contendo telúrio é uma composição ternária compreendendo Te, Μ1, M2, com a carga balanceada por O e Y.
16. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-15, caracterizado por a composição de matriz contendo chumbo ser substancialmente livre de óxido de telúrio.
17. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-16, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio ser substancialmente livre de óxido de chumbo.
18. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-17, caracterizado por a razão (% massa) da composição de matriz contendo chumbo para a composição de matriz contendo telúrio ser entre cerca de 10:1 até cerca de 1:10.
19. Sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1-18, caracterizado por a composição de matriz contendo telúrio ser pelo menos um dentre (TeC>2) a (B2O3) br (TeÜ2) a (SÍO2) b, (Te02) a (LÍ2O) b/ (Te02) a(BaO)bí (Te02) a (ZnO) b, (Te02) a (Al203) b, (TeÜ2) a (P2O5) ü, (Te02) a (Na20) {Te02} a (A12C>3) b (Si02) c, (Te02) a (V2O5) b (M0O3) c, (Te02) a(BaCl2)b(P205)c, ou (Te02) a (Ag20) b (ZnO) c (Na20) d, em que 0 < a < 1, 0 < b < 1, 0 < c < 1, e 0 < d < 1; preferencialmente, 0,25 < a < 1, 0 < b < 0,75, 0 < c < 0,75, e 0 < d < 0,75.
20. Composição de pasta eletrocondutora caracterizada por compreender: (a) um componente metálico condutor; (b) um sistema de reação inorgânica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-21; e (c) um meio orgânico.
21. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com a reivindicação 20, caracterizada por o componente metálico eletrocondutor compreender prata, ouro, niquel e combinações dos mesmos.
22. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20-21, caracterizada por o componente metálico eletrocondutor compreender prata.
23. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20-22, caracterizada por o componente metálico eletrocondutor ser cerca de 50-95 % massa do conteúdo sólido da pasta.
24. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20-23, caracterizada por o meio orgânico compreender um polímero e um solvente orgânico.
25. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com a reivindicação 24, caracterizada por o polímero ser selecionado a partir de derivados de celulose, derivados de resina, resinas fenólicas, polimetacrilatos, poliésteres, policarbonatos, poliuretanos, e combinações dos mesmos.
26. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 24-25, caracterizada por o polímero ser etilcelulose.
27. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com a reivindicação 24, caracterizada por o solvente orgânico ser selecionado a partir de alcoóis de ésteres, terpenos, querosene, dibutilftalato, butilcarbitol, acetato de butilcarbitol, hexilenoglicol, dimetiladipato, alcoóis de alto ponto de ebulição e combinações dos mesmos.
28. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20-27, caracterizada por compreender adicionalmente um surfactante.
29. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com a reivindicação 28, caracterizada por o surfactante ser selecionado a partir de polietilenóxido, polietilenoglicol, benzotriazola, poli(etilenoglicol) ácido acético, ácido láurico, ácido oleico, ácido cáprico, ácido miristico, ácido linoleico, ácido esteárico, ácido palmitico, sais de estearato, sais de palmitato, e misturas dos mesmos.
30. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20-29, caracterizada por compreender adicionalmente um agente tixotrópico.
31. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com a reivindicação 30, caracterizada por o agente tixotrópico ser selecionado a partir de silicas pirogênicas, silicas precipitadas, argilas de bentonita modificadas, óleo de castor hidrogenado, e combinações dos mesmos.
32. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 28-29, caracterizada por o surfactante compreender cerca de 1-10 % massa do meio orgânico.
33. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com a reivindicação 24, caracterizada por o solvente orgânico compreender cerca de 50-90% % massa do meio orgânico.
34. Composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 30-31, caracterizada o agente tixotrópico compreender cerca de 0,1-5 % massa do meio orgânico.
35. Célula solar caracterizada por compreender uma pastilha de silicio e um eletrodo de superfície formado com uma composição de pasta eletrocondutora de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20-34.
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