BRPI0905925B1 - Método de fabricação de célula solar de silício - Google Patents
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Abstract
método de fabricação de célula solar de silício e célula solar de silicio a invenção está relacionada a um método de fabricação de célula solar de silício, método esse compreendendo: fornecimento de uma placa portadora (1 00), aplicação de um primeiro padrão de contato à placa portadora (100), primeiro padrão de contato que compreende um conjunto de primeiros contatos laminares (104), aplicação de uma multiplicidade de lâminas de silício (108) ao primeiro padrão de contato, em que cada primeiro contato laminar do conjunto de primeiros contatos laminares (104) está em contato espacial laminar com no máximo duas lâminas de silício (108), aplicação de um segundo padrão de contato à multiplicidade de lâminas de silício (1 08), em que o segundo padrão de contato compreende um conjunto de segundos contatos laminares (200), em que cada segundo contato laminar do conjunto de segundos contatos laminares (200) está em contato espacial laminar com no máximo duas lâminas de silício (108).
Description
MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A invenção se relaciona a um método de fabricação de célula solar de silício e a uma célula solar de silício.
ANTECEDENTES [002] Células solares são dispositivos que convertem a energia da luz em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico. Existe hoje uma alta demanda de células solares, uma vez que tais células possuem várias aplicações. As células solares são usadas, por exemplo, para alimentar pequenos dispositivos como calculadoras. Além disso, a demanda crescente por células solares deve-se ao uso em veículos e satélites. As células solares têm potencial, inclusive, para substituir modernas usinas de força, já que a tecnologia da célula solar é preferida pela sociedade atual. O motivo dessa predileção pode ser atribuído ao fato de que a eletricidade produzida pelas células solares é renovável e limpa.
[003] As células solares englobam um material semicondutor que é usado para absorver fótons e gerar elétrons por meio do efeito fotovoltaico. O material semicondutor tipicamente utilizado para a fabricação de células solares é o silício. Em células solares, o silício pode também ser usado como silício mono ou policristalino.
[004] As células solares de silício de última geração são compostas tipicamente por um conjunto de placas individuais de silício, cada uma com tamanho em torno de 15 x 15 cm. Tais células solares contendo as placas de silício de última geração possuem várias desvantagens. Por exemplo, devido ao tamanho grande das placas individuais de silício, a parte
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2/14 de trás dessas placas é conectada eletricamente pelo uso de barramento. A aplicação de tais barramentos às placas de silício é executada por processos de difusão de alta temperatura, que consomem grandes quantidades de energia. A alta demanda de energia para a fabricação de células solares reduz drasticamente a eficácia do custo para a sua fabricação.
[005] Além disso, uma vez que os barramentos são contatos traseiros não laminares, o contato elétrico da parte traseira das células solares não é um contato ótimo.
[006] O tamanho grande típico das placas individuais resulta em outra desvantagem: as células solares são em geral conectadas em série em módulos, criando uma voltagem adicional. A razão para conectar as células solares, i.e., as placas individuais em série é que as perdas de resistência elétrica que emergem do transporte de eletricidade através de linhas elétricas são minimizadas. Entretanto, supondo uma dada área total limitada de um painel de célula solar compreendendo um conjunto de placas individuais, devido ao grande tamanho dessas placas individuais, somente um número limitado de placas individuais pode ser usado dentro do painel de célula solar mencionado. Ao mesmo tempo, a fim de atingir voltagens operacionais altas, muitas placas individuais têm que ser conectadas em série. Por exemplo, uma placa de célula solar individual típica somente libera uma voltagem de 0,6 V. Para se obter uma voltagem de operação típica de um painel de célula solar de 66 V, significa que cerca de 100 placas de silício individuais têm que ser conectadas em série, o que requer -- no caso da utilização de dimensão de placas de célula solar de ponta - uma quantidade enorme de espaço que, entretanto, de modo geral não está disponível.
[007] Além disso, a corrente individual emitida de uma placa de célula solar com dimensão de uma placa de última geração é bastante alta: supondo novamente o tamanho típico de uma placa de silício padrão que é 156 x 156 mm, a área total dessa placa é 243 cm2. Uma placa típica libera uma força de 3,6 W que, a uma conversão de eficiência de 15% e uma voltagem de saída típica de 0,6 V, corresponde a uma corrente de 6 A. Entretanto, desde que os barramentos individuais são usados para conectar a parte de trás das
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3/14 placas de célula solar, os barramentos precisam ser projetados de maneira altamente robusta a fim de resistir a correntes tão altas. Isso, mais uma vez, aumenta os custos de projeto e a fabricação das células solares.
[008] Portanto, há necessidade de se fornecer um método aperfeiçoado de fabricação de células solares de silício.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [009] De acordo com a presente invenção, está sendo fornecido um método de fabricação de uma célula solar de silício, método esse compreendendo o fornecimento de uma placa portadora, a aplicação de um primeiro padrão de contato à placa portadora, sendo que esse primeiro padrão de contato compreende um conjunto de primeiros contatos laminares, aplicação de uma multiplicidade de lâminas de silício ao primeiro padrão de contato, em que cada primeiro contato laminar do conjunto de primeiros contatos laminares está em contato laminar espacial com no máximo duas lâminas de silício e a aplicação de um segundo padrão de contato a uma multiplicidade de lâminas de silício, em que o segundo padrão de contato compreende um conjunto de segundos contatos laminares, em que cada segundo contato laminar do conjunto de segundos contatos laminares está em contato laminar espacial com no máximo duas lâminas de silício.
[0010] De preferência, são utilizadas lâminas de silício ultrafinas com o tamanho típico de 1 cm x 2 cm x 50 pm para montar a célula solar usando o método da presente invenção. No entanto, de preferência as lâminas de silício ultrafinas têm uma espessura na faixa de 10 a 20 pm. O método de acordo com a invenção tem a vantagem de que uma grande parte das lâminas individuais de silício pode ser conectada em série umas com as outras de forma fácil e barata. Entretanto, em geral as células solares individuais podem ser configuradas para liberar uma grande faixa de índices de corrente/voltagem pela simples adaptação dos padrões do primeiro e do segundo de contato em relação à posição das lâminas individuais de silício. Por exemplo, por meio dos
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4/14 padrões de primeiro e de segundo contato, uma mistura quase arbitrária de conexões seriais e paralelas entre as lâminas individuais de silício pode ser fornecida. Adicionalmente, por meio do método de acordo com a invenção, é fornecida uma “capacidade de contato semitraseiro”.
[0011] De acordo com uma concretização da invenção, cada primeiro contato laminar do conjunto de primeiros contatos laminares está em contato espacial com exatamente duas lâminas de silício e cada segundo contato laminar do conjunto de segundos contatos laminares está em contato laminar espacial com exatamente duas lâminas de silício. Por meio desse tipo de contato, torna-se possível uma serialização fácil de lâminas individuais de silício.
[0012] De acordo com uma concretização da invenção, cada lâmina de silício está em contato laminar espacial com exatamente um primeiro contato laminar e um segundo contato laminar. Por meio dessa configuração é fornecida uma utilização ótima das lâminas individuais de silício.
[0013] De acordo com uma concretização da invenção, o método compreende ainda a passivação e/ou cobertura antirrefletiva da placa portadora e/ou das lâminas de silício. Essa passivação tem a vantagem de minimizar uma recombinação de carga. Além disso, a cobertura antirrefletiva tem a vantagem de que a quantidade de fótons absorvida pela célula solar de silício fabricada é maximizada, uma vez que a quantidade de fótons perdidos devido às reflexões nas superfícies da célula solar de silício fabricada é minimizada.
[0014] De acordo com uma concretização da invenção, o método engloba também a metalização das lâminas de silício do lado protegido da placa portadora. A metalização das lâminas de silício no lado protegido da placa portadora possui a vantagem adicional de que os fótons que não sejam absorvidos em sua primeira passagem pela célula solar de silício sejam refletidos de volta na célula solar de silício, o que aumenta a probabilidade de foto absorção.
[0015] De acordo com uma concretização da invenção o método engloba ainda dopagem N das lâminas de silício depois da aplicação das
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5/14 lâminas de silício ao padrão de primeiro contato. Entretanto, em geral também é possível fazer a dopagem das lâminas de silício antes de aplicá-las ao primeiro padrão de contato.
[0016] De acordo com uma concretização da invenção, o método compreende também a aderência das lâminas de silício ao primeiro contato laminar e/ou a aderência das lâminas de silício ao segundo contato laminar. A adesão das lâminas de silício aos contatos laminares tem a vantagem de que pode ser fornecida uma célula solar de silício extremamente estável do ponto de vista mecânico, uma vez que todos os componentes estão aderidos juntos.
[0017] De acordo com uma concretização da invenção, a adesão das lâminas de silício aos primeiros contatos laminares é feita pela aplicação de uma cola de primeiro contato ao conjunto de primeiros contatos laminares ou as lâminas de silício, sendo que a cola de primeiro contato faz a aderência das lâminas de silício aos primeiros contatos laminares. Além disso, a adesão das lâminas de silício aos segundos contatos laminares pode ser feita mediante a aplicação de uma cola de segundo contato ao conjunto de segundos contatos laminares ou lâminas de silício, sendo que a cola de segundo contato faz a aderência das lâminas de silício aos segundos contatos laminares.
[0018] Por exemplo, a adesão das lâminas de silício ao primeiro contato laminar é feita por técnicas de ligação anódica e/ou a adesão das lâminas de silício aos segundos contatos laminares pode também ser feita por técnicas de ligação anódica.
[0019] De acordo com uma concretização da invenção, o padrão de primeiro ou de segundo contato é aplicado à placa portadora por impressão ou por litografia. Por exemplo, a impressão é um processo de impressão de tela. A impressão pode ser executada por meio de uma máscara dura. Neste caso, a impressão compreende ainda a cobertura da placa portadora com uma primeira máscara dura, e esta englobando um padrão de primeiras entradas que descobre a placa portadora em áreas designadas para o primeiro padrão de contato. O padrão de impressão compreende ainda a deposição do material de máscara através da primeira máscara dura na placa portadora, removendo a primeira máscara dura, depositando o material condutivo na placa portadora
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6/14 e removendo o material de máscara da placa portadora, em que o material condutivo remanescente constitui o primeiro padrão de contato.
[0020] Com respeito ao segundo padrão de contato, o processo de impressão compreende a cobertura da multiplicidade de lâminas de silício com uma segunda máscara dura, máscara essa que engloba um padrão de segundas entradas descobrindo a multiplicidade de lâminas de silício em áreas designadas para o segundo padrão de contato e depositando o material de máscara através da segunda máscara dura na placa portadora. O método compreende ainda a remoção da segunda máscara dura, a deposição do material condutivo em uma multiplicidade de lâminas de silício e a remoção do material de máscara da placa portadora, em que o material condutivo constitui o segundo padrão de contato.
[0021] De acordo com uma concretização da invenção, a máscara dura é fornecida por meio de técnicas de estampagem leve. O uso de técnicas de estampagem leve tem a vantagem de ser uma maneira fácil e rápida de um material polímero poder ser estampado numa superfície, que é de curvatura UV e age como uma máscara. A alta velocidade do processo produtivo de uma máscara desse tipo é altamente vantajosa para produção em massa.
[0022] De acordo com uma concretização da invenção, o método compreende ainda a aplicação de um material de preenchimento para as lâminas de silício, em que tal material preenche os espaços entre as lâminas de silício adjacentes, além de ser eletricamente aterrado. O material de preenchimento, além disso, estabiliza a acomodação da célula solar de silício e, dessa forma, facilita o manuseio da célula solar durante o procedimento de montagem.
[0023] Em outro aspecto, a invenção se relaciona a uma célula solar de silício, célula essa que compreende uma placa portadora, uma primeira placa portadora e um primeiro padrão de contato, em que o primeiro padrão de contato fica localizado no alto da placa portadora, tal padrão compreendendo um conjunto de primeiros contatos laminares. A célula solar compreende ainda uma multiplicidade de lâminas de silício, sendo que essa multiplicidade fica localizada no topo do primeiro padrão de contato, em que
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7/14 cada primeiro contato laminar do conjunto de contatos laminares está em contato laminar espacial com, no máximo, duas lâminas de silício. Além disso, a célula solar de silício compreende ainda um segundo padrão de contato, padrão esse sendo alocado no topo de uma multiplicidade de lâminas de silício, em que o segundo padrão de contato compreende um conjunto de segundos contatos laminares, em que cada segundo contato laminar do conjunto de segundos contatos laminares está em contato laminar espacial com, no máximo, duas lâminas de silício.
[0024] De acordo com uma concretização da invenção, o primeiro padrão de contato está deslocado em relação ao segundo padrão de contato pelo comprimento da extensão de uma lâmina de silício na direção do deslocamento. Tal deslocamento fornece uma acomodação relativa ótima do primeiro padrão de contato, das lâminas de silício e do segundo padrão de contato com a finalidade de uma conexão serial de lâminas individuais da célula solar de silício. As conexões elétricas internas necessárias a fim de obter uma célula solar seriada são mantidas com extrema facilidade, o que reduz o risco de mau funcionamento e também facilita o processo produtivo, o que por sua vez permite uma produção barata das células solares de silício de acordo com a invenção.
[0025] De acordo com uma concretização da invenção, o padrão de primeiro e/ou de segundo contato é transparente à luz utilizável para conversão de energia por meio de lâminas de silício. Por exemplo, o material dos padrões de primeiro e/ou de segundo contato compreende óxido de zinco dopado ou óxido de índio dopado com estanho (ITO). Pela utilização de padrões de contato transparentes, os padrões de primeiro e de segundo contatos podem ser acomodados de tal modo que a superfície total das lâminas individuais de silício seja coberta sem nenhuma interrupção ou sem nenhum espaço com contatos elétricos. Isto permite maximizar a densidade de energia da célula solar.
[0026] De acordo com uma concretização da invenção, as lâminas de silício compreendem silício com dopagem tipo p. Além disso, preferencialmente as lâminas de silício compreendem uma junção fotoativa p/n.
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DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [0027] A seguir, serão apresentadas as concretizações preferenciais da invenção descritas em mais detalhes através de exemplos somente fazendo referência aos desenhos que:
[0028] Figs. 1a-d: ilustram o método de acordo com a invenção de fabricação de uma célula solar de silício;
[0029] Figs. 2a - c: ilustram uma acomodação de primeiro e de segundo contato laminar relativa a lâminas de silício;
[0030] Fig. 3: mostra a instalação elétrica de um conjunto de lâminas de silício;
[0031] Fig. 4: trata-se de um perfil de uma célula solar de acordo com a invenção;
[0032] Fig. 5: trata-se de um fluxograma que ilustra o método de acordo com a invenção de fabricação de uma célula solar de silício.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0033] A seguir, elementos similares são retratados pelas mesmas referências numéricas.
[0034] As Figs. 1a - d ilustram um método em conformidade com a invenção para fabricação de uma célula solar de silício. Num primeiro passo, conforme a fig. 1a é fornecida uma placa portadora 100. Em seguida vêm os passos indicados nas figs. 1b e 1c, que mostram a aplicação de um primeiro padrão de contato à placa portadora 100. No detalhe, como mostrado na fig. 1b, é aplicada uma máscara 102 à placa portadora 100. Como pode ser visto na fig. 1b, a máscara é uma grade retangular de um material polímero. O material polímero da máscara pode ser depositado na placa portadora 100 por meio, por exemplo, de uma máscara dura, em que essa máscara dura compreende um padrão de primeiras entradas que cobre a placa portadora em
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9/14 áreas designadas para o primeiro padrão de contato. Alternativamente, é possível fazer a estampagem do material polímero da máscara 102 na placa portadora 100 por estampagem leve.
[0035] Não é mostrado nas figs. 1b e 1c o deslocamento do material condutivo na placa portadora onde, devido à presença do material da máscara 102, o material condutivo é deslocado somente em áreas da placa portadora não cobertas pelo material de máscara 102. Na fig. 1c, o material condutivo depositado na placa portadora 100 é retratado pela referência numérica 104. O material condutivo 104 constitui o primeiro padrão de contato.
[0036] Deve ser mencionado que o método de estampagem acima mencionado usando a técnica da máscara dura pode ser substituído por qualquer outra litografia ou tecnologia de impressão. Entretanto, uma vez que o método de fabricação de uma célula solar de silício é otimizado por um processo produtivo altamente eficiente, o uso de tecnologias de máscara dura é mais vantajoso.
[0037] Fazendo referência novamente à fig. 1c, nela a placa portadora 100 está coberta pelos primeiros contatos laminares 104, que estão interrompidos eletricamente e espacialmente pela máscara retangular 102. Num próximo passo não mostrado pela fig. 1, o material de máscara 102 é removido. Tal processo de remoção de material é conhecido pelos especialistas como um processo de “stripping”.
[0038] Finalmente, na fig. 1d a placa portadora é mostrada junto com lâminas de silício 108, em que as lâminas de silício 108 encontram-se anexadas ao primeiro padrão de contato 104. As lâminas de silício 108 podem ser aplicadas ao primeiro padrão de contato 104, por exemplo, mediante a tecnologia do tipo pega-e-põe (pick and place). De forma a finalizar a célula solar de silício de acordo com a invenção, deve ser aplicado um padrão adicional de segundo contato à multiplicidade de lâminas de silício. Mais uma vez, isso pode ser feito utilizando os passos já explicados nas figs. 1b e 1c.
[0039] Como pode ser visto na fig. 1d, entre lâminas de silício adjacentes 108 podem ser encontrados espaços 110. A fim de aumentar a estabilidade da célula solar, um material de preenchimento (que não está
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10/14 sendo mostrado aqui) é aplicado às lâminas de silício, caso em que o material de preenchimento está preenchendo os espaços 110 entre as lâminas de silício adjacentes 108.
[0040] A fim de propiciar uma célula solar de silício com alta voltagem de saída, lâminas individuais de silício devem ser conectadas em série. Entretanto, isto precisa ser feito de tal forma que seja compatível com os processos de produção em massa de células solares de silício. A fig. 2 mostra uma solução para este problema.
[0041] As figs. 2a - c ilustram uma disposição de primeiro e segundo contatos laminares relativa às lâminas de silício. Na fig. 2a é mostrada uma vista superior de um conjunto de primeiros contatos laminares 104, separados uns dos outros por espaços. Isto quer dizer que na vista superior da fig. 2a, são visualizadas áreas vazias 106 da placa portadora 100. Nessas áreas vazias 106, os primeiros contatos laminares 104 não estão cobrindo a placa portadora 100. A fig. 2b mostra a multiplicidade de lâminas de silício 108 dispostas em relação umas as outras numa grade em treliça retangular, em que as dimensões totais da treliça correspondem às dimensões totais da placa portadora 100.
[0042] A fig. 2c ilustra telhas 200 formando o segundo contato laminar. Da mesma forma que os primeiros contatos laminares 104, os segundos contatos laminares 200 são separados por espaços 206. Pela sobreposição da fig. 2c no topo da fig. 2a, fica claro que o primeiro padrão de contato 104 fica desalojado em relação ao segundo padrão de contato 200 na extensão do comprimento de uma lâmina de silício 108 na direção do deslocamento (da esquerda para a direita). Nas figs. 2a - 2c isto significa na direção horizontal. O objetivo dessa disposição relativa do primeiro contato laminar 100 para o segundo contato laminar 200 fica claro pela observação de duas lâminas individuais de silício nas posições indicadas pelas posições 204 na fig. 2a. A sobreposição da fig. 2b, incluindo a treliça das lâminas individuais 108, ao topo da fig. 2a, posição 204, corresponde na fig. 2b às lâminas indicadas na área sombreada. Sobrepondo as figs. 2c - 2b, as lâminas indicadas pela área sombreada na fig. 2b correspondem às posições de lâmina
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202 na fig. 2c. Isso significa que, pelos primeiros contatos laminares 106, o posicionamento relativo das lâminas individuais de silício 108 no topo dos primeiros contatos laminares 104, bem como o posicionamento relativo dos segundos contatos laminares 200 no topo das lâminas individuais de silício 108, originam uma interconexão serial das lâminas individuais de silício 108 na direção horizontal.
[0043] A fim de tornar mais claro este fato, na fig. 3 acha-se demonstrado um cabeamento de um conjunto de lâminas de silício. Conforme indicado na fig. 3, as linhas horizontais superiores correspondem aos segundos contatos laminares 200, e as linhas horizontais inferiores correspondem aos primeiros contatos laminares 104. Entre os primeiros contatos laminares 104 e os segundos contatos laminares 200 são interpostas lâminas individuais de silício 108. Conectando alternadamente lâminas de silício adjacentes 108 na direção horizontal com os primeiros contatos laminares 104 e os segundos contatos laminares 200, obtém-se uma interconexão serial de lâminas individuais de silício na direção horizontal. O que é importante destacar é que a serialização é obtida pela simples aplicação dos padrões de primeiro e segundo contatos laminares à placa portadora. Não é necessário cabeamento adicional dentro de uma linha serial horizontal de lâminas de silício. Para uma interconexão serial de lâminas de silício verticais serializadas somente é necessária uma conexão adicional do topo para a parte inferior, ou seja, do segundo contato 200 para o primeiro contato 104.
[0044] Caso, entretanto, não seja desejável a conexão adicional dos segundos contatos laminares 200 para os primeiros contatos laminares 104, as lâminas de silício individuais horizontal e serialmente conectadas podem ser interconectadas em relação aos primeiros contatos laminares adjacentes 104 na direção vertical e os segundos contatos laminares 200 na direção vertical, o que resulta em ulterior paralelização das lâminas de silício na direção vertical, mas mantém a serialização das lâminas de silício na direção horizontal. Dessa forma, podem ser fabricadas células solares de alta energia.
[0045] A fig. 4 ilustra um perfil de célula solar de acordo com a invenção. A parte inferior da célula solar compreende a placa portadora 100,
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12/14 que é transparente à luz incidente de baixo. A camada seguinte no topo da placa portadora 100 é o primeiro contato laminar 104. No perfil da fig. 4 são fornecidos dois primeiros contatos laminares 104 no lado esquerdo e no lado direito, separados por um material de preenchimento eletricamente não condutor 400. No topo dos primeiros contatos laminares 104 acham-se as lâminas de silício 108. Cada lâmina de silício 108 está separada da lâmina de silício adjacente 108 por material de preenchimento eletricamente não condutor 400 adicional.
[0046] Além disso, as duas lâminas de silício adjacentes no meio da célula solar descrita na fig. 4 estão interconectadas por um segundo contato laminar 200 de forma a fornecer uma interconexão serial das lâminas de silício 108. Tendo em mente o diagrama de circuito mostrado na fig. 3, o dito diagrama está refletido pelo perfil da célula solar da fig. 4: indo para a fig. 4 da esquerda para a direita, uma corrente elétrica pode fluir da lâmina de silício mais à esquerda 108 para o primeiro contato laminar 104 subjacente, do contato 104 para a próxima lâmina de silício 108, da lâmina de silício 108 para o segundo contato laminar 200, do segundo contato laminar 200 para a próxima lâmina de silício 108 à direita, dessa lâmina de silício 108 para o primeiro contato laminar 104 subjacente, em seguida de novo para a próxima lâmina de silício 108 da direita.
[0047] Também na fig. 4 é mostrada uma cobertura adicional que pode ser, por exemplo, uma camada de passivação a fim de reduzir os efeitos de recombinação que diminuem a eficiência das células solares. A camada 404 pode ainda compreender um material altamente refletivo como prata ou alumínio para aumentar a absorção provavelmente para refletir de volta a luz incidente na placa portadora 100 e não absorvida pelas lâminas de silício 108.
[0048] A fig. 5 é um fluxograma que ilustra o método de acordo com a invenção de fabricação de uma célula solar de silício. No passo 500 é realizada uma limpeza da placa portadora de vidro usando uma bancada de lavagem (wet bench). Isso garante a fabricação de células solares de alta qualidade sem qualquer fixação de poeira ou sujeira. O passo 500 é seguido pelo passo 502 que é uma padronização para o botão de contato utilizando, por
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13/14 exemplo, tecnologias de impressão ou de litografia. De preferência, no passo 502, é impresso um polímero na placa portadora usando uma máscara dura, que no passo 504 subsequente requer a cura do polímero impresso. Tal cura pode ser, por exemplo, pelo processo térmico ou UV.
[0049] O polímero impresso na placa portadora cobre como uma estampagem negativa as áreas que não são destinadas a ser cobertas pelo primeiro padrão de contato, que no passo 506 é depositado na placa portadora. Por exemplo, no passo 506 é realizado um bombeamento iônico do tipo sputtering numa deposição de material de primeiro padrão de contato, como o AlZnO (óxido de zinco dopado com alumínio). Este passo é seguido pelo passo 508 que, outra vez, é um processo de limpeza da placa portadora abrangendo o primeiro padrão de contato depositado. Na fig. 5 não está sendo mostrado o passo de cura, i.e., a remoção do polímero impresso da placa portadora, vez que essa máscara em polímero não é mais necessária para os próximos passos da fabricação da célula solar.
[0050] Após a limpeza do passo 508, no passo 510 a cola de contato é depositada no primeiro padrão de contato que foi previamente depositado no passo 506. A deposição da cola de contato no padrão de contato pode ser feita utilizando tecnologias de estampagem de ponta com o uso, por exemplo, de máscaras duras SMD. Em vez de usar cola de contato também é possível usar ligação anódica a fim de fixar as lâminas de silício ao padrão de contato. As lâminas de silício são colocadas no padrão de contato por meio de tecnologias do tipo pega-e-põe no passo 512. Na hipótese de ter sido usada cola no passo 510, no passo 514 é realizada a cura da cola de contato.
[0051] Tendo em vista que no passo 506, devido à presença do polímero impresso, somente algumas áreas estão cobertas com os primeiros contatos, e que no passo 512 as lâminas de silício estão colocadas no topo de tais contatos, existem espaços entre lâminas de silício adjacentes. Esses espaços são preenchidos no passo 516 mediante o uso de polímero isolante. Esse polímero é curado no passo 518 com o uso de cura térmica ou UV, por exemplo. No último passo 520, lâminas remanescentes são conectadas na
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14/14 parte superior usando tecnologia de cabeamento de estampagem. De modo geral, no entanto, a conexão das lâminas remanescentes na parte superior pode ser feita utilizando os mesmos passos já descritos acima para a deposição do primeiro padrão de contato, nos passos 502, 504 e 506.
[0052] Com essa tecnologia é garantida a redução em até 90% do uso de material de silício para a tecnologia solar. Isso proporciona uma redução de custo substancial. O processo de produção permite ainda grande automação na montagem. Os contatos traseiros são garantidos por uma tecnologia fácil de conexão. A célula pode ser configurada simplesmente por qualquer índice de voltagem/corrente arbitrário, começando pelo típico 0.6V/12A até 220V/0.06A.
Claims (13)
1. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO caracterizado pelas etapas de:
• fornecimento de uma placa portadora (100), • aplicação de um primeiro padrão de contato à placa portadora (100), padrão esse compreendendo um conjunto de primeiros contatos laminares (104), • aplicação de uma multiplicidade de lâminas de silício (108) préformadas, integrais, individuais ao primeiro padrão de contato, na base do pegar e colocar, de tal modo que as lâminas de silício (108), tais como pré-formadas, sejam pegas e colocadas no primeiro padrão de contato, as lâminas de silício sendo definidas como pré-formadas por não virem a passar por qualquer processamento posterior nas mesmas após sua colocação no primeiro padrão de contato, tais lâminas de silício (108) sendo definidas como integrais, no sentido de que cada lâmina de silício (108) está integralmente completa antes de ser colocada no primeiro padrão de contato, tais lâminas de silício (108) sendo individuais, no sentido de que cada lâmina de silício (108) não é separada ou cortada (ou dividida) em mais de uma lâmina de silício (108) depois de sua colocação no primeiro padrão de contato, onde cada primeiro contato laminar do conjunto de primeiros contatos laminares (104) está em contato laminar espacial físico direto com não mais do que duas lâminas de silício (108), e • aplicação de um segundo padrão de contato a uma pluralidade de lâminas de silício (108), em que o segundo padrão de contato compreende um conjunto de segundos contatos laminares (200), e onde cada segundo contato laminar do conjunto de segundos
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2/5 contatos laminares (200) está em contato laminar espacial físico direto com não mais do que duas lâminas de silício (108).
2. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por:
• cada primeiro contato laminar do conjunto de primeiros contatos laminares (104) estar em contato laminar espacial com exatamente duas lâminas de silício (108), • cada segundo contato laminar do conjunto de segundos contatos laminares (200) estar em contato laminar espacial com exatamente duas lâminas de silício (108).
3. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada lâmina de silício estar em contato laminar espacial com exatamente um primeiro contato laminar e um segundo contato laminar.
4. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma ou mais coberturas antirreflexo ou passivadas em uma ou mais das lâminas de silício (108) e/ou na placa portadora (100).
5. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a aderência de uma ou mais lâminas de silício (108) aos primeiros contatos laminares (104) e a aderência das lâminas de silício (108) aos segundos contatos laminares (200).
6. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por:
• a aderência das lâminas de silício (108) aos primeiros contatos laminares (104) ser feita pela aplicação de uma cola de primeiro contato ao conjunto de primeiros contatos laminares (104) ou às
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3/5 lâminas de silício (108), a cola de primeiro contato aderindo as lâminas de silício (108) aos primeiros contatos laminares (104) e • a aderência das lâminas de silício (108) aos segundos contatos laminares (200) ser feita mediante a aplicação de uma cola de segundo contato ao conjunto de segundos contatos laminares (200) ou às lâminas de silício (108), a cola de segundo contato aderindo as lâminas de silício (108) aos segundos contatos laminares (200).
7. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por uma ou mais das aderências das lâminas de silício (108) aos primeiros contatos laminares (104) ser realizada por técnicas de ligação anódica e a aderência das lâminas de silício (108) aos segundos contatos laminares (200) ser realizada por técnicas de ligação anódica.
8. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os padrões de primeiro ou de segundo contato serem aplicados à placa portadora (100) por estampagem ou litografia.
9. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a estampagem ser por um processo de impressão em tela ou por meio de uma máscara dura.
10. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelas etapas de:
• cobertura da placa portadora (100) com uma primeira máscara dura, máscara essa que compreende um padrão de primeiras aberturas, as primeiras aberturas expondo a placa portadora (100) em áreas designadas para o primeiro padrão de contato, • deposição de um material de máscara (102) através da primeira máscara dura na placa portadora (100),
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4/5 • remoção da primeira máscara dura, • deposição de um material condutor na placa portadora (100), e • remoção do material de máscara (102) da placa portadora (100), em que o material condutor remanescente constitui o primeiro padrão de contato.
11. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a estampagem compreender ainda:
• a cobertura de uma pluralidade de lâminas de silício (108) com uma segunda máscara dura, essa máscara dura abrangendo um padrão de segundas aberturas, as segundas aberturas expondo a pluralidade de lâminas de silício (108) nas áreas designadas para o segundo padrão de contato, • a deposição de material de máscara através da máscara dura na placa portadora (100), • a remoção da segunda máscara dura, • a deposição de material condutor na pluralidade de lâminas de silício (108), • a remoção do material de máscara da placa portadora (100), em que o material condutor remanescente constitui o segundo padrão de contato.
12. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a máscara dura ser fornecida por meio de técnicas de estampagem leve.
13. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULA SOLAR DE SILÍCIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estampagem abranger ainda:
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5/5 • a aplicação de material de preenchimento (400) às lâminas de silício (108), onde o material de preenchimento (400) preenche os espaços (110) entre lâminas de silício adjacentes (108) e o material de preenchimento (400) ser eletricamente isolante.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06A | Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 26/03/2019, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |