ES2320937T3

ES2320937T3 - Material protector para elemento semiconductor,elemento semiconductor dotado de dicho material conductor y dispositivo semiconductor dotado de dicho elemento semiconductor.

Info

Publication number: ES2320937T3
Application number: ES96111601T
Authority: ES
Inventors: Hidenori Shiotsuka; Takahiro Mori; Ichiro Kataoka; Satoru Yamada; Ayako Komori
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 2009-05-29
Anticipated expiration: 2016-07-18
Also published as: DE69637889D1; EP0755079A3; EP0755079A2; JPH0992759A; JP3387741B2; CN1095865C; KR980009402A; KR100210277B1; CN1158880A; US6130379A; EP0755079B1

Abstract

UNA SUPERFICIE ALTAMENTE FIABLE CUBRIENDO MATERIALES QUE TIENEN UNA CAPA DE RESINA TRANSPARENTE ESPECIFICA FORMADA POR UNA RESINA QUE CONTIENE UN AGENTE DE ACOPLAMIENTO DE SILANO EN UN ESTADO CON NINGUN MATERIAL LIBRE DE DICHO AGENTE DE ACOPLAMIENTO DE SILANO PARA UN ELEMENTO SEMICONDUCTOR O UN DISPOSITIVO SEMICONDUCTOR, QUE ESTA LIBRE DE QUE SE PRODUZCA UNA SEPARACION, QUE TIENE UNA RESISTENCIA AL CALOR SATISFACTORIA, Y ES AMARILLEADO DURAMENTE, Y QUE PERMITE AL ELEMENTO SEMICONDUCTOR O AL DISPOSITIVO SEMICONDUCTOR PARA DISPONIBILIDAD DE SUS CARACTERISTICAS SIN SER DETERIORADAS, CADA VEZ QUE SE USA REPETIDAMENTE SOBRE UN LARGO PERIODO DE TIEMPO, BAJO CONDICIONES AMBIENTALES SEVERAS CON UNA ALTA TEMPERATURA Y CON ELEVADA HUMEDAD.

Description

Material protector para elemento semiconductor, elemento semiconductor dotado de dicho material conductor y dispositivo semiconductor dotado de dicho elemento semiconductor.

Antecedentes de la invención Sector de la invención

La presente invención se refiere a un material protector mejorado y fiable para un elemento semiconductor, a un elemento semiconductor dotado de dicho material protector y a un dispositivo semiconductor dotado de dicho elemento semiconductor. Más particularmente, la presente invención se refiere a un material protector mejorado y fiable que se puede disponer sobre la superficie de un elemento semiconductor, incluyendo específicamente, un elemento de conversión fotoeléctrica, tal como un elemento de célula solar, que resulta adecuado para su utilización como material de recubrimiento de la superficie dispuesto sobre la cara de incidencia de la luz de dicho elemento de conversión fotoeléctrica. La presente invención también se refiere a un elemento semiconductor que incluye un elemento de conversión fotoeléctrica, tal como un elemento de célula solar, que está dotado de dicho material protector, y a un dispositivo semiconductor dotado de dicho elemento semiconductor.

Técnicas anteriores relacionadas

En los últimos años, la concienciación social por los problemas relacionados con el medio ambiente y la energía ha venido creciendo en todo el mundo. En particular, las previsiones apuntan a que el calentamiento de la tierra, debido al denominado efecto invernadero causado por un incremento del CO_{2} atmosférico, planteará un importante problema. En vistas de esto, existe una creciente necesidad de conseguir medios de producción de energía capaces de generar una energía limpia, que no provoque la acumulación de CO_{2}.

Ahora, la atención pública se ha centrado en las células solares como medio para satisfacer dicha demanda, debido a que son capaces de producir energía eléctrica evitando los problemas mencionados anteriormente, por lo que se espera se conviertan en una fuente futura de generación de energía, a causa de su seguridad y facilidad de manipulación.

Como ejemplo de células solares de este tipo se encuentran las células solares de silicio monocristalino, las células solares de silicio policristalino, las células solares de tipo de silicio amorfo (incluidas las células solares de silicio microcristalino), las células solares de cobre-indio-selenio y las células solares de compuestos semiconductores. Entre estas células solares, se han desarrollado diversos estudios sobre las denominadas células solares de silicio cristalino de capa delgada, células solares de compuestos semiconductores y células solares de tipo de silicio amorfo, puesto que se pueden fabricar fácilmente en áreas grandes y con la forma deseada, de manera que es posible obtenerlas con costes de producción relativamente bajos.

En particular, se ha considerado que las células solares amorfas de capa delgada y, específicamente, las células solares de silicio amorfo, que comprenden un sustrato metálico conductor de la electricidad, una capa activa de semiconductor de silicio amorfo dispuesta sobre dicho sustrato metálico, y una capa transparente y conductora dispuesta sobre dicha capa activa de semiconductor, son las más ventajosas entre las células solares convencionales, gracias a que su capa activa de semiconductor compuesta de silicio amorfo (denominado en adelante Si-a) se puede fabricar fácilmente en áreas grandes y con la forma deseada sobre un sustrato relativamente barato con un coste de producción bajo, y a que son ligeras y presentan unas excelentes características de resistencia a los impactos y flexibilidad y, además, se pueden diseñar en forma de un módulo de célula solar con una configuración deseada, que puede utilizarse como fuente de generación de energía.

En el caso de una célula solar de tipo de silicio amorfo que presenta una capa activa de semiconductor y comprende, por ejemplo, una capa delgada de Si-a dispuesta sobre una placa de vidrio como sustrato, la luz incide a través del lado del sustrato y, debido a ello, se puede diseñar la placa de vidrio de forma que sirva como elemento protector. No obstante, en el caso de la célula solar mencionada anteriormente, que presenta una capa activa de semiconductor de Si-a dispuesta sobre el sustrato metálico, debido a que el sustrato metálico no permite la transmisión de la luz incidente a través suyo, la luz incide a través de la cara opuesta al sustrato metálico y, por consiguiente, resulta necesario disponer un elemento protector transparente apropiado sobre la cara a través de la que incide la luz, de modo que proteja al elemento de célula solar.

Breve descripción de la invención

En los dispositivos semiconductores (incluidos los módulos de célula solar convencionales) que presentan un elemento de conversión fotoeléctrica, tal como un elemento de célula solar, la cara de incidencia de la luz del elemento de conversión fotoeléctrica está protegida mediante un material de recubrimiento de la superficie que comprende, como elemento protector de la superficie, una película polimérica transparente que contiene flúor, compuesta por una composición de fluororresina o que contiene fluororresina, como elemento protector de la superficie, que se sitúa en la superficie más exterior, y una resina termoplástica transparente como carga, que se sitúa debajo de la película polimérica transparente.

Con frecuencia, la película polimérica que contiene flúor se utiliza de la forma descrita anteriormente, dado que resulta ventajosa gracias a que se trata de un material satisfactorio en términos de resistencia a la intemperie y repelencia al agua, y sirve para disminuir el deterioro de la eficacia de conversión fotoeléctrica del elemento de conversión fotoeléctrica provocado por la reducción de la transmitancia del elemento protector de la superficie que tiene lugar cuando el elemento protector se amarillea o se enturbia como resultado del deterioro del elemento protector. Por cuanto respecta a la resina termoplástica utilizada como carga en combinación con la película polimérica que contiene flúor, también se suele utilizar con frecuencia, dado que es relativamente barata y adecuada para proteger al elemento de conversión fotoeléctrica y, por consiguiente, se puede utilizar en cantidades relativamente grandes.

A continuación, se procederá a la descripción de dicho dispositivo semiconductor (módulo de célula solar).

La figura 1 es una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo del módulo de célula solar. En la figura 1, el numeral de referencia (101) indica una capa de película delgada polimérica transparente que contiene flúor como capa protectora de la superficie más externa; el numeral de referencia (102) indica una capa de resina termoplástica transparente, que se encuentra situada bajo la capa de película delgada que contiene flúor (101); el numeral de referencia (106) indica un elemento de célula solar que comprende un elemento fotovoltaico (104) y una capa de película delgada de resina transparente (103) dispuesta sobre la superficie de dicho elemento fotovoltaico; y el numeral de referencia (105) indica una capa aislante. En este módulo de célula solar, el elemento de célula solar (106) está envuelto por la capa de resina termoplástica transparente (102), que sirve como carga.

De forma específica, la capa de película delgada polimérica que contiene flúor (101) comprende una película de fluororresina seleccionada entre el grupo compuesto por una película de ETFE (copolímero de etileno-tetrafluoroetileno), una película de PVF (fluoruro de polivinilo), y similares. La capa de resina termoplástica transparente (105) comprende una resina termoplástica seleccionada entre el grupo compuesto por EVA (copolímero de etileno-acetato de vinilo), EEA (copolímero de etileno-éster acrílico) y resina de butiral. La capa de película delgada de resina transparente (103) comprende una película de resina compuesta por una resina acrílica, una resina de fluororresina o una resina acrílica reticulada con un polímero inorgánico. La capa aislante (105) comprende una película de resina orgánica, tal como una película de nailon, TEDLAR (nombre comercial, hoja de aluminio laminada) o similares.

En el módulo de célula solar descrito anteriormente, la capa de resina termoplástica transparente (102) no sólo sirve como adhesivo entre el elemento fotovoltaico (104) y la película de fluororresina (101) como capa protectora de la superficie, sino también como adhesivo entre el elemento fotovoltaico y la capa aislante (105). La capa de película delgada de resina transparente (103) dispuesta sobre el elemento fotovoltaico (104) sirve para aislar eléctricamente al elemento fotovoltaico del exterior del módulo. Además, la capa de película delgada de resina transparente (103) en combinación con la capa de resina termoplástica transparente (102) sirve como filtro para evitar que el elemento fotovoltaico (104) sufra daños externos y evitar que sufra choques externos. La capa aislante (105) sirve para reforzar el módulo de célula solar, añadiéndole una rigidez adecuada.

Por lo que respecta al módulo de célula solar constituido de esta forma, con frecuencia se configura de forma que se pueda colocar sobre el techo de un edificio o integrarse en el techo de un edificio. En este caso, es necesario cumplir con las normativas sobre techos en vigor en cada país. En ocasiones, las normativas sobre techos contemplan la prueba de combustión. A fin de pasar la prueba de combustión, es deseable reducir tanto como sea posible la cantidad de EVA utilizada como carga del módulo de célula solar, dado que se trata de una resina combustible. No obstante, cuando se reduce sin más la cantidad de EVA utilizada en el módulo de célula solar, aparece el problema de que el rendimiento del material de recubrimiento de la superficie como protector del elemento fotovoltaico se reduce a medida que se disminuye la cantidad de EVA utilizada.

A fin de solventar este problema, se conoce un modo en el que se dispone una capa de película delgada de resina transparente compuesta de una resina transparente retardadora de la llama o incombustible sobre el material de recubrimiento de la superficie, y se reduce, según lo deseado, el grosor de la capa de EVA, obteniendo de este modo que el módulo de célula solar sea incombustible, sin reducir el rendimiento del material de recubrimiento de la superficie a la hora de proteger al elemento fotovoltaico. Según este modo, por ejemplo, es posible obtener una célula solar que se puede clasificar en la Clase A de la prueba de combustión según la norma UL 1703 de los EE.UU., en la que se describen los módulos de célula solar que se pueden utilizar en los techos.

A continuación, haciendo referencia a la capa de película delgada de resina transparente retardadora de llama o incombustible descrita anteriormente, suele estar formada de una resina obtenida reticulando una resina acrílica o una fluororresina con isocianato como agente reticulante. La composición de recubrimiento que contiene isocianato, utilizada para la formación de la capa de película delgada de resina transparente retardadora de llama o incombustible incluye, en este caso, una composición de recubrimiento de tipo de un solo líquido en la que el isocianato se mezcla previamente con una resina (una resina acrílica o una fluororresina) y una composición de recubrimiento de tipo de dos líquidos en la que los dos materiales (es decir, el isocianato y la resina) se mezclan inmediatamente antes de la formación de una película.

La composición de recubrimiento de tipo de dos líquidos plantea problemas debidos a que el aparato utilizado para la formación de una película con la composición de recubrimiento de tipo de dos líquidos es inevitablemente complicada, debido a que los dos materiales se mezclan inmediatamente antes de la formación de la película y, además, es posible que la vida útil de la resina tras la mezcla se vea acortada. Por esta razón, se suele utilizar la composición de recubrimiento de tipo de un solo líquido utilizando un denominado isocianato de bloqueo, que sirve para enmascarar un grupo isocianato altamente reactivo mediante un agente de bloqueo y disociar el agente de bloqueo tras la aplicación de energía térmica para regenerar el grupo isocianato, de forma que permita realizar la reacción de reticulación de la resina. El agente de bloqueo utilizado para enmascarar el grupo isocianato en este caso incluye oxima de MEK (metiletilcetona) y \varepsilon-caprolactama. En caso de que se utilice oxima de MEK, puede observarse el problema de que se produzca amarilleo al someter a la película de recubrimiento resultante a tratamiento térmico. Por consiguiente, en caso de que se pretenda formar una película transparente, se utiliza \varepsilon-caprolactama intencionadamente.

En el caso de un módulo de célula solar que presenta un material de recubrimiento de la superficie constituido por un elemento laminar que comprende dicha capa de película delgada de resina transparente retardadora de llama o incombustible, según lo descrito anteriormente, y una capa de resina termoplástica transparente compuesta, por ejemplo, por EVA, es posible que se produzcan los problemas descritos a continuación.

Es decir, cuando el módulo de célula solar se expone continuamente a la luz solar exterior durante un período de tiempo prolongado, se observa una tendencia a que la temperatura de la superficie del elemento fotovoltaico aumente hasta 65ºC o más y el material de recubrimiento de la superficie se amarillea. Este problema puede ser aún más significativo en los casos en los que se utilice el módulo de célula solar integrado con el techo de un edificio, situaciones en las que la temperatura del módulo de célula solar aumenta hasta niveles aún mayores. Esta situación se produce debido al hecho de que el agente de bloqueo disociado durante la reticulación de la resina permanece en la película de recubrimiento sin volatilizarse para reaccionar con el peróxido utilizado para la reticulación de la resina EVA y/o con un ácido generado durante la reticulación, hecho que provoca la formación de un producto amarillento, que reduce la transmisividad de la luz del material de recubrimiento de la superficie, lo que tiene como resultado el deterioro de las características del módulo de célula solar.

Además, cuando el módulo de célula solar se utiliza de forma continua en una atmósfera externa agresiva en la que se presenten temperaturas elevadas y un alto grado de humedad durante un período de tiempo prolongado, es posible que se produzca la eliminación de los constituyentes del material de recubrimiento de la superficie, así como en la interfaz entre el material de recubrimiento de la superficie y el elemento fotovoltaico, lo que tiene como resultado no sólo el deterioro de las características del módulo de célula solar, sino también el deterioro del aspecto exterior del módulo de célula solar.

A fin de evitar que el material de recubrimiento de la superficie se vuelva amarillento por causa de la degradación térmica o la fatiga a la luz de la resina, se conoce la utilización de un antioxidante primario que comprende un antioxidante de la serie de fenol impedido y un antioxidante secundario compuesto por un antioxidante de la serie de fosforados, en combinación. No obstante, los problemas descritos anteriormente se pueden resolver en suficiente medida mediante esta forma de utilizar los dos antioxidantes mencionados anteriormente en combinación.

En vista de esto, existe una demanda de dar a conocer un módulo de célula solar mejorado, que esté libre de los problemas anteriores.

La presente invención tiene como objetivo eliminar los problemas mencionados anteriormente, que se observan en el material de recubrimiento de la superficie convencional para un elemento semiconductor y dar a conocer un material de recubrimiento de la superficie mejorado y altamente fiable para dicho elemento semiconductor, que esté libre de los problemas propios de la técnica anterior, de manera que dicho material de recubrimiento de la superficie posee una excelente adherencia al elemento semiconductor y presentan una elevada resistencia al amarilleo, además de mostrar una transmisividad sin deteriorarse y sin provocar una separación entre éste y el elemento semiconductor, aun bajo una exposición continua a unas condiciones atmosféricas agresivas con alta temperatura y elevada humedad durante un período prolongado, y permite conseguir un módulo de elemento semiconductor altamente fiable, que muestra de forma estable unas característica del módulo deseables, sin deteriorarse, aun cuando se utiliza de forma continua bajo condiciones medioambientales agresivas, con elevada humedad y cambios frecuentes de la temperatura del ambiente durante un período prolongado.

El término "elemento semiconductor", en la presente invención, pretende incluir un elemento de conversión fotoeléctrica que incluye un elemento de célula solar.

Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un material de recubrimiento de la superficie mejorado y altamente fiable que comprende una capa de resina transparente específica para un elemento semiconductor, estando formada dicha capa de resina transparente por una resina que contiene, como mínimo, un agente de acoplamiento de silano.

Un objetivo adicional de la presente invención consiste en dar a conocer un elemento semiconductor altamente fiable dotado de un material de recubrimiento de la superficie mejorado y altamente fiable que comprende una capa de resina transparente específica estando formada dicha capa de resina transparente por una resina que contiene, como mínimo, un agente de acoplamiento de silano.

Un objetivo adicional de la presente invención consiste en dar a conocer un dispositivo semiconductor altamente fiable dotado de un material de recubrimiento de la superficie mejorado y altamente fiable que comprende una capa de resina transparente específica y, como mínimo, una capa de resina orgánica transparente dispuesta sobre dicha capa de resina transparente específica, estando formada dicha capa de resina transparente específica por una resina que contiene, como mínimo, un agente de acoplamiento de silano.

Según la presente invención, tales ventajas se consiguen de la forma descrita a continuación.

(1) Es posible conseguir un recubrimiento superficial de alta fiabilidad incombustible para un módulo de célula solar. En particular, al disminuir la cantidad de resina combustible utilizada en el material de resina de recubrimiento de la superficie propia de la técnica anterior, es posible obtener un módulo de célula solar altamente incombustible.

(2) Es posible conseguir un recubrimiento superficial de alta fiabilidad que presenta una excelente resistencia térmica para un módulo de célula solar. En particular, es posible obtener un material de recubrimiento de la superficie de alta fiabilidad que comprende una película de recubrimiento en la que la cantidad del agente de bloqueo residual es reducida y que está libre del problema observado en la técnica anterior, caracterizado por que el material de recubrimiento de la superficie convencional se amarillea como consecuencia de su utilización continua en condiciones ambientales con alta temperatura.

(3) Es posible conseguir un recubrimiento superficial de alta fiabilidad que presenta una excelente resistencia a la humedad para un módulo de célula solar, que consigue evitar de forma eficaz la entrada de humedad, de forma que el módulo de célula solar no sufre un deterioro de sus características debido a la entrada de humedad.

(4) Es posible conseguir un recubrimiento superficial de alta fiabilidad que presenta una excelente adherencia para un módulo de célula solar. En particular, es posible obtener un material de recubrimiento de la superficie de alta fiabilidad que está libre del problema observado en la técnica anterior, caracterizado por que es posible que el material de recubrimiento de la superficie convencional se separe del elemento de célula solar (o del elemento de conversión fotoeléctrica) como consecuencia de su utilización continua en condiciones ambientales con una alta temperatura y con una alta humedad, de forma que el módulo de célula solar no sufre un deterioro de sus características debido a dicha separación.

(5) Es posible conseguir un recubrimiento superficial de alta fiabilidad que presenta unas excelentes propiedades de aislamiento eléctrico para un módulo de célula solar. En particular, es posible obtener un material de recubrimiento de la superficie de alta fiabilidad que evita la fuga al exterior de una corriente eléctrica generada por un elemento de célula solar (o un elemento de conversión fotoeléctrica) y que mantiene en todo momento al elemento de célula solar en un estado de aislamiento eléctrico con respecto al exterior.

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Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una sección esquemática que ilustra la constitución de un módulo de célula solar convencional como dispositivo semiconductor.

La figura 2 es una sección esquemática que ilustra la constitución de un ejemplo de un módulo de célula solar como dispositivo semiconductor, según la presente invención.

La figura 3 es una sección esquemática que ilustra la constitución de un ejemplo de un elemento de conversión fotoeléctrica que se puede utilizar en la presente invención.

La figura 4 es una sección esquemática que ilustra la constitución de otro ejemplo de un módulo de célula solar como dispositivo semiconductor, según la presente invención.

La figura 5 es una vista esquemática que explica la prueba de resistencia al rayado, que se describirá más adelante.

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Descripción de la invención y de las realizaciones preferentes

La presente invención consiste en eliminar los problemas propios de la técnica anterior, descritos anteriormente, y alcanzar los objetivos descritos anteriormente.

La presente invención se detallará haciendo referencia a los dibujos.

En la figura 2, el numeral de referencia (201) indica un elemento fotovoltaico (o un elemento de conversión fotoeléctrica), el numeral de referencia (202) indica una capa de resina transparente (que comprende una película delgada de resina transparente), el numeral de referencia (203) indica una carga del lado de la superficie transparente (que comprende una capa de resina orgánica de alto peso molecular transparente), el numeral de referencia (204) indica una película transparente posicionada en la superficie más externa (esta película se denominará, en lo sucesivo, película protectora de la superficie o capa protectora de la superficie), el numeral de referencia (205) indica una carga en la parte posterior del elemento fotovoltaico (201) (esta carga se denominará, en adelante, carga de la parte posterior) y el numeral de referencia (206) indica una película protectora de la cara posterior. El numeral de referencia (207) indica un elemento de célula solar que comprende el elemento fotovoltaico (201) y una capa de resina transparente (202).

En el módulo de célula solar mostrado en la figura 2, la luz incide a través de la película de la superficie más externa (204) y la luz incidente pasa a través de la película de la superficie más externa (204), de la carga (203) y de la capa de resina transparente (202) para llegar al elemento fotovoltaico (201). A través de los terminales de salida (no mostrados) se emite una fuerza fotoelectromotriz generada en el elemento fotovoltaico (201).

El elemento fotovoltaico (201) comprende, como mínimo, una capa activa de semiconductor como elemento de conversión fotoeléctrica dispuesto sobre un sustrato conductor de la electricidad.

La figura 3 es una sección esquemática que ilustra la constitución de dicho elemento fotovoltaico.

En la figura 3, el numeral de referencia (301) indica un sustrato conductor de la electricidad, el numeral de referencia (302) indica una capa reflectante posterior, el numeral de referencia (303) indica una capa activa de semiconductor, el numeral de referencia (304) indica una capa transparente y conductora, el numeral de referencia (305) indica un electrodo colector (o un electrodo de rejilla), el numeral de referencia (306a) indica un terminal de salida de potencia en la cara positiva, el numeral de referencia (306b) indica un terminal de salida de potencia en la cara negativa, y el numeral de referencia (307) indica un medio de conexión eléctrica.

Según resulta obvio de la figura 3, el elemento fotovoltaico comprende una capa reflectante posterior (302), la capa activa de semiconductor (303), la capa transparente y conductora (304) y el electrodo colector (305) dispuestos en este orden sobre el sustrato conductor de la electricidad (301), en el que el terminal de salida (306a) está conectado eléctricamente al electrodo colector (305) por medio de una pasta o soldadura conductora de la electricidad (307) y se extiende desde el electrodo colector, y está aislado por medio del elemento aislante (no mostrado), y el terminal de salida (306b) está conectado eléctricamente al sustrato conductor de la electricidad (301) por medio de una soldadura (no mostrada). Esta configuración, el terminal de salida de potencia de la cara positiva y el terminal de salida de potencia de la cara negativa se pueden intercambiar al terminal de salida de potencia de la cara negativa y al terminal de salida de potencia de la cara positiva, dependiendo de la constitución de la capa activa de semiconductor.

El sustrato conductor de la electricidad (301) no sólo sirve como sustrato del elemento fotovoltaico, sino también como electrodo inferior. Por lo que respecta al sustrato conductor de la electricidad (301), no existe ninguna restricción particular, en tanto en cuanto presente una superficie conductora de la electricidad. Específicamente, puede ser un elemento conductor de la electricidad compuesto por un metal tal como Ta, Mo, W, Al, Cu, Ti, o similares, o un elemento conductor de la electricidad compuesto por una aleación, tal como acero inoxidable, o similares. Además de los anteriores, el sustrato conductor de la electricidad puede comprender una lámina de carbono o una lámina de acero chapada en Pb. De forma alternativa, el sustrato conductor de la electricidad puede ser una película o una lámina hecha de una resina sintética o una lámina hecha de una cerámica. En este caso, el sustrato se deposita con una película conductora de la electricidad sobre la superficie de la misma.

La capa reflectante posterior (302) dispuesta sobre el sustrato conductor de la electricidad (301) puede comprender una capa metálica, una capa de óxido metálico, o una estructura de dos capas que comprende una capa metálica y una capa de óxido metálico. La capa metálica puede comprender un metal tal como Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag, o Ni, o una aleación de estos metales. La capa de óxido metálico puede comprender un óxido metálico conductor, tal como ZnO, SnO_{2}, o similares.

La capa metálica y la capa de óxido metálico como capa reflectante posterior (302) pueden formarse por medio de un proceso de formación de películas convencional, tal como una evaporación por calentamiento mediante resistencia, una evaporación mediante haz de electrones o un bombardeo iónico.

Es deseable que la capa reflectante posterior (302) presente una superficie rugosa a fin de conseguir que la luz incidente se utilice de forma eficaz.

La capa activa de semiconductor (303) tiene por función llevar a cabo la conversión fotoeléctrica. La capa activa de semiconductor (303) puede estar compuesta por un material semiconductor de silicio no monocristalino, tal como un material semiconductor de silicio amorfo, o por un material semiconductor de silicio policristalino, o por un material semiconductor compuesto. En cualquier caso, la capa activa de semiconductor compuesta de cualquiera de estos materiales de semiconductor puede ser una estructura apilada con una unión p-n, una unión mediante pasadores o una unión de tipo Schottky.

Como ejemplos específicos del material semiconductor compuesto se pueden citar CuInSe_{2}, CuInS_{2}, GaAs, CdS/
Cu_{2}S, CdS/CdTe, CdS/InP, CdTe/Cu_{2}Te, y similares.

La capa activa de semiconductor compuesta por alguno de los materiales semiconductores mencionados anteriormente, se puede formar de manera adecuada mediante un procedimiento de formación de películas convencional. Por ejemplo, la capa activa de semiconductor de silicio no monocristalino se puede formar mediante un proceso químico de crecimiento en fase vapor convencional, tal como deposición química en fase vapor (CVD) asistida por plasma o CVD inducida por la luz, utilizando un gas de partida formador de películas adecuado capaz de aportar átomos de silicio, tal como un gas de silano, o mediante un procedimiento físico de crecimiento en fase vapor convencional, tal como bombardeo iónico, o similares. La capa activa de semiconductor compuesta por un material semiconductor de silicio policristalino puede formarse mediante un procedimiento de formación de películas con silicio policristalino, consistente en aportar un material de silicio fundido y someter el material de silicio fundido a un procedimiento de formación de películas, o mediante otro procedimiento de formación de películas con silicio policristalino convencional consistente en someter un material de silicio amorfo a un tratamiento térmico.

La capa activa de semiconductor compuesta por cualquiera de los materiales semiconductores compuestos mencionados anteriormente se puede formar adecuadamente por medio de un procedimiento de chapado iónico, deposición por haz de iones, evaporación por vacío, bombardeo iónico o una técnica electrolítica en la que se consiga un precipitado por medio de la electrólisis de un electrólito deseado.

La capa transparente y conductora (304) funciona como electrodo superior. La capa transparente y conductora puede comprender In_{2}O_{3}, SnO_{2}, In_{2}O_{3}-SnO_{2} (ITO), ZnO, TiO_{2}, o Cd_{2}SnO_{4}. De forma alternativa, puede comprender una capa de semiconductor cristalino dopada con una impureza adecuada en alta concentración.

La capa transparente y conductora constituida por cualquiera de los materiales mencionados anteriormente, se puede formar de manera adecuada por medio de evaporación por calentamiento mediante resistencia, evaporación mediante haz de electrones, bombardeo iónico, pulverización o CVD.

La capa de semiconductor cristalino dopada con impurezas descrita anteriormente, como capa transparente y conductora, se puede formar de manera adecuada mediante un procedimiento de formación de películas con difusión de impurezas convencional.

Ahora, para un cuerpo apilado (como elemento fotovoltaico) formado hasta la capa transparente y conductora (304), en ocasiones el sustrato conductor de la electricidad (301) y la capa transparente y conductora (304) entran en cortocircuito parcial debido a una irregularidad en el estado superficial del sustrato conductor de la electricidad y/o una irregularidad en la capa activa de semiconductor (303) que se produjo durante la formación de las mismas, estando el cuerpo apilado en un estado en el que fluye una corriente de fuga relativamente grande en comparación con la tensión de salida, a saber, en un estado de resistencia de fuga (o resistencia de derivación) reducida. Es deseable que el cuerpo apilado (el elemento fotovoltaico) que presenta dicho defecto se repare hasta un estado libre de defectos, mediante la eliminación de dicho defecto. Esto se puede realizar, por ejemplo, según el procedimiento de reparación de defectos descrito en la patente U.S.A. Nº 4.729.970. En este caso, es deseable que el cuerpo apilado que presenta el defecto se repare hasta que presente una resistencia de derivación comprendida, preferentemente, en el intervalo de entre 1 k\Omega.cm^{2} y 500 k\Omega.cm^{2} o, más preferentemente, en el intervalo comprendido entre 10 k\Omega.cm^{2} y 500 k\Omega.cm^{2}.

Con el fin de recoger de forma eficaz una corriente eléctrica generada en virtud de una fuerza fotoelectromotriz, el electrodo colector (o el electrodo de rejilla) (305) pueden disponerse sobre la capa transparente y conductora (304). El electrodo colector (305) puede presentarse en forma de banda o en forma de peine.

El electrodo colector (305) puede comprender un metal tal como Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag, Ni, Cu, o Sn, o una aleación de estos metales. De forma alternativa, el electrodo colector puede estar formado por una pasta conductora de la electricidad o por una resina conductora de la electricidad. La pasta conductora de la electricidad puede incluir pastas conductoras de la electricidad compuestas por Ag, Au, Cu, Ni, o carbono en polvo, dispersados en una resina aglutinante apropiada. La resina aglutinante anterior puede incluir poliéster, resina epoxi, resina acrílica, resina alquídica, acetato de polivinilo, caucho, resina de uretano y resina fenólica.

El electrodo colector (305) puede formarse de manera adecuada por medio de bombardeo iónico utilizando una máscara de modelado, por evaporación por calentamiento mediante resistencia o por CVD. Además, éste también se puede formar adecuadamente mediante la deposición de una película metálica sobre toda la superficie y sometiendo la película metálica a un tratamiento de ataque químico para conseguir el patrón deseado, mediante la formación directa de un patrón de electrodo de rejilla por medio de CVD inducida por la luz, o mediante la formación de un patrón negativo correspondiente a un patrón de electrodo de rejilla y sometiendo el elemento resultante a un tratamiento de chapado.

La formación del electrodo colector mediante la utilización de cualquiera de las pastas conductoras de la electricidad descritas anteriormente se puede realizar sometiendo a la pasta conductora de la electricidad a una impresión serigráfica o fijando un alambre metálico a la pasta conductora de la electricidad tras la impresión serigráfica, si es necesario, mediante soldadura.

Los terminales de salida (306a) y (306b) sirven para dar salida a una fuerza electromotriz. El terminal de salida (306a) se conecta eléctricamente al electrodo colector (305) a través de un medio de conexión eléctrica (307) que comprende una pasta o una soldadura conductora de la electricidad. El terminal de salida (306b) se conecta eléctricamente al sustrato conductor de la electricidad (301) mediante soldadura blanda o soldadura por puntos de un elemento metálico adecuado, tal como una lengüeta de cobre.

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En general, se disponen varios elementos fotovoltaicos que presenta la constitución descrita anteriormente, y se integran en una conexión en serie o en una conexión en paralelo, dependiendo de la tensión o corriente eléctrica deseadas. Es posible disponer el cuerpo integrado sobre un elemento aislante, de forma que se puedan obtener la tensión o corriente eléctrica deseadas.

A continuación se describirá la película protectora de la superficie (204) (o la capa protectora de la superficie).

La película protectora de la superficie (204) se coloca en la superficie más externa del módulo de célula solar y, debido a esto, es necesario que presente una excelente transparencia, resistencia a la intemperie, repelencia al agua, resistencia térmica, resistencia a la contaminación y resistencia física. Además, en el caso en el que el módulo de célula solar se utilice en el exterior, es necesario que la película protectora de la superficie garantice que el módulo de célula solar presente una suficiente durabilidad tras someterse a una utilización repetida durante un periodo prolongado.

Con el fin de que la película protectora de la superficie satisfaga todas estas condiciones, la película protectora de la superficie comprende una película compuesta por una fluororresina de elevada transparencia. Como ejemplos de dicha fluororresina de elevada transparencia se pueden citar copolímero de tetrafluoroetileno-etileno (ETFE), resina de fluoruro de polivinilo (PVF), resina de fluoruro de polivinilideno (PVDF), resina de politetrafluoroetileno (TFE), copolímero de tetrafluoroetileno-hexafluoropropileno (FEP), y resina de policlorotrifluoroetileno (CTFE). De estas fluororresinas, PVF es la más excelente, a la vista de su resistencia a la intemperie. Y a la vista de la combinación de resistencia a la intemperie y resistencia física, ETFE es la más excelente.

Con el fin de obtener una mejora en la adherencia de la película protectora de la superficie (204) con la carga del lado de la superficie (203), es deseable que una superficie dada de la película protectora de la superficie, en contacto con la carga del lado de la superficie, se someta a un tratamiento superficial durante su laminación sobre la carga del lado de la superficie. El tratamiento superficial en este caso puede incluir un tratamiento de descarga en corona y un tratamiento con plasma. Con el fin de que la película protectora de la superficie presente una resistencia física mejorada, es deseable que la película protectora de la superficie comprenda una película orientada. Además, con el fin de conseguir una mejora en la resistencia a la intemperie de la capa protectora de la superficie, es posible preparar la película protectora de la superficie de tal forma que presente una superficie más externa en la que se haya depositado SiO_{x}.

A continuación se describirá la carga del lado de la superficie (203) (la capa de resina orgánica de alto peso molecular transparente).

La carga del lado de la superficie (203) sirve para cubrir el elemento fotovoltaico con una resina determinada, de manera que quede protegida del entorno exterior. Además, la carga del lado de la superficie sirve para unir la película protectora de la superficie al elemento fotovoltaico. Así pues, la carga del lado de la superficie debe presentar una elevada transparencia, y unas excelentes propiedades de resistencia a la intemperie, adherencia y resistencia térmica. Para conseguir que la carga del lado de la superficie cumpla estas condiciones, es deseable que la carga del lado de la superficie comprenda una resina termoplástica seleccionada entre el grupo compuesto por resinas poliolefínicas, resinas de butiral, resinas de silicona, resinas epoxi y resinas acrílicas.

Como ejemplos específicos preferentes de dicha resina termoplástica se encuentra el copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), copolímero de etileno-acrilato de metilo (EMA), copolímero de etileno-acrilato de etilo (EEA), copolímero de etileno-acrilato de butilo (EBA), copolímero de etileno-metacrilato de metilo (EMM), copolímero de etileno-metacrilato de etilo (EEM) y butiral de polivinilo (PVB). Entre estas resinas, EVA y EEA son las más apropiadas, a la vista de la facilidad de adquisición y desde un punto de vista económico.

Cualquiera de las resinas mencionadas anteriormente, se puede utilizar como carga del lado de la superficie (esta resina se denominará, en lo sucesivo, resina de carga), presenta una temperatura de deformación térmica baja y se puede deformar o estirar fácilmente a elevadas temperaturas. Debido a ello, es deseable que la resina de carga se reticule con un agente reticulante, de forma que presente una resistencia térmica y unas propiedades de adherencia mejoradas. El agente reticulante utilizable en este caso puede incluir isocianatos, melaminas y peróxidos orgánicos. En cualquier caso, es deseable que el agente reticulante utilizado sea un agente reticulante que presente una vida útil suficientemente larga y que provoque una reacción de reticulación de forma rápida en contacto con la resina de carga. Además, dado que la película protectora de la superficie se lamina sobre la carga del lado de la superficie, es deseable que el agente reticulante sea un agente reticulante de tal tipo que no genere material libre procedente del agente reticulante o únicamente una ligera cantidad de dicho material libre.

Además, la carga del lado de la superficie puede contener un antioxidante, a fin de evitar su oxidación por acción térmica. Asimismo, a fin de evitar que la carga del lado de la superficie se deteriore como consecuencia de la incidencia de la luz, la carga del lado de la superficie puede contener un absorbente de radiación UV y/o un estabilizante a la luz.

En el caso en el que la adherencia de la carga del lado de la superficie con el elemento fotovoltaico o la película protectora de la superficie no sea suficiente, se puede mejorar la adherencia incorporando un agente de acoplamiento de silano y un agente de acoplamiento de titanato, bien sea por separado o combinados, en la carga del lado de la superficie.

A continuación se describirá la capa de película delgada de resina transparente (202) (o la capa de resina transparente).

La capa de película delgada de resina transparente (202) sirve para recubrir las irregularidades del elemento fotovoltaico con una resina determinada, protegiendo al mismo tiempo al elemento fotovoltaico frente al entorno externo, en combinación con la carga del lado de la superficie. La capa de película delgada de resina transparente (202) también sirve para mantener al elemento fotovoltaico en un estado de aislamiento eléctrico con respecto al exterior. Al igual que en el caso de la carga del lado de la superficie (203), la película delgada de resina transparente (202) debe presentar una elevada transparencia, y unas excelentes propiedades de resistencia a la intemperie, adherencia y resistencia térmica.

Con el objetivo de que la capa de película delgada de resina transparente (202) satisfaga estas condiciones, la capa de película delgada de resina transparente está compuesta por una resina transparente seleccionada entre el grupo compuesto por resinas que comprenden resinas acrílicas, resinas de silicona o fluororresinas como principal constituyente. Los ejemplos específicos preferentes de tales resinas son las resinas obtenidas mediante reticulación de una resina acrílica y un polímero inorgánico con un agente reticulante adecuado, las resinas de la serie de la siliconas, tales como los alcoxisilazanos, y las fluororresinas.

La resina acrílica anterior puede incluir resinas obtenidas mediante polimerización de un monómero metacrílico seleccionado entre el grupo compuesto por metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de propilo, metacrilato de butilo, ácido metacrílico, metacrilato de dietilaminoetilo, metacrilato de 2-hidroxietilo, metacrilato de tert-butilaminoetilo, metacrilato de 2-hidroxipropilo, metacrilato de dimetilaminoetilo, dimetacrilato de etileno, dimetacrilato de etilenglicol y dimetacrilato de 1,3-butileno, y un monómero seleccionado entre el grupo compuesto por acrilato de isobutilo, dietileneglicoletoxilato del ácido acrílico, acrilato de 2-hidroxietilo y acrilato 2-hidroxipropilo.

El polímero inorgánico anterior puede incluir polímeros de compuestos de silicona tales como siloxano, silazano, metalosiloxano y metalosilazano, y mezclas de estos polímeros.

Como agente reticulante utilizado para la reticulación de la resina acrílica y del polímero inorgánico, es deseable utilizar un agente reticulante que presente una vida útil suficientemente larga y que provoque una reacción de reticulación de forma rápida entre el polímero acrílico y el polímero inorgánico para producir una resina reticulada en un estado que no contenga material libre procedente del agente reticulante o, si lo contiene, únicamente una ligera cantidad de dicho material libre.

Los isocianatos de bloqueo se utilizan como agentes reticulantes que satisfacen estas condiciones.

En términos de estructura química del monómero de isocianato para dicho isocianato de bloqueo, se pueden mencionar diisocianato de tolileno, diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de xileno (XDI), 1,3-bis(isocianatometil)ciclohexano (H_{6}XDI), diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de tetrametilxilileno, y bencilisocianato de m-isopropenil-\alpha,\alpha-dimetilo.

En caso de que se requiera una excelente transparencia, se desea utilizar XDI, que es del tipo retardador del amarilleo, e IPDI, H_{6}XDI y HDI, que son del tipo no amarilleante.

Los monómeros de isocianato mencionados anteriormente se suelen utilizar como prepolímero de isocianato. Y estos se dividen en términos generales en series de aductos de tetrametilenpropanol (TMP) (o, en otras palabras, aductos de TMP), series de biuret, series de isocianurato y series de alfanato. Con el objetivo de que la capa de película delgada de resina transparente presente una resistencia a la intemperie y una resistencia térmica mejoradas, es deseable utilizar un aducto de TMP o un isocianurato.

Como agente de bloqueo para el isocianato, se utiliza \varepsilon-caprolactama. Esto evita que una película delgada de resina como capa de película delgada de resina transparente se amarillee durante la formación de la misma o durante su utilización en condiciones de alta temperatura.

Con el fin de conseguir que una película delgada de resina como capa de película delgada de resina transparente presente una resistencia térmica deseable cuando se utilice en condiciones de alta temperatura, la película delgada de resina puede contener un antioxidante en una cantidad comprendida entre 0,05 y 1,0% en peso frente a la cantidad total de los componentes de resina de la película de resina.

Tal antioxidante puede incluir un antioxidante de la serie de monofenol, un antioxidante de la serie de bisfenol, un antioxidante de la serie de fenol de alto peso molecular, un antioxidante de la serie de azufre y un antioxidante de la serie de fósforo.

Como ejemplos específicos de los antioxidantes de la serie de monofenol se incluyen 2,6-di-terc-butil-p-cresol, hidroxianisol butilado y 2,6-di-terc-butil-4-etilfenol.

Como ejemplos específicos de los antioxidantes de la serie de bisfenol se incluyen 2,2'-metilen-bis-(4-metil-6-terc-butilfenol), 2,2'-metilen-bis-(4-etil-6-terc-butilfenol), 4,4'-tiobis-(3-metil-6-terc-butilfenol), 4,4'-butiliden-bis-(3-metil-6-terc-butilfenol), y 3,9-[1,1-dimetil-2-{\beta-(3-terc-butil-4-hidroxi-5-metilfenil)propioniloxietil}2,4,8,10-tetraoxapiro]-5,5-undecano.

Como ejemplos específicos de los antioxidantes de la serie de fenol de alto peso molecular se incluyen 1,1,3-tris-(2-metil-4-hidroxi-5-terc-butilfenil)butano, 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris (3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencil)benceno, tetrakis-metilen-3-(3',5'-di-terc-butil-4'-hidroxifenil)propionato metano, éster de glucosa del ácido bis-3,3'-bis-(4'-hidroxi-3'terc-butilfenil)butírico, 1,3,5-tris(3',5'-di-terc-butil-4'-hidoxilbencil)-s-triazina-2,4,6-(1H,3H,5H)trion, y tocoferol (vitamina E).

Como ejemplos específicos de los antioxidantes de la serie de azufre se incluyen tiopropionato de dilaurilo, dipropionato de dimiristiltilo, y tiopropionato de diestearilo.

Como ejemplos específicos de los antioxidantes de la serie de fósforo se incluyen fosfato de trifenilo, fosfato de difenilisodecilo, fosfato de fenildiisodecilo, fosfato de 4,4'-butiliden-bis-(3-metil-6-terc-butilfenil-di-tridecilo), neopentantetrabis(fosfato de octadecilo) cíclico, fosfato de tris(mono o di)fenilo, difosfato de diisodecilpentaeritritol, 9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfenantreno-10-óxido, 10-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencil)-9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfenantreno-10-óxido, 10-deciloxi-9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfenantreno, fosfato de neopentantetrabis(2,4-di-terc-butilfenilo)cíclico, fosfato de neopentantetrabis(2,6-di-terc-metilfenilo) cíclico, y octilfosfato de 2,2-metilenbis(4,6-terc-butilfenilo).

Estos antioxidante se pueden utilizar o bien solos o bien en combinaciones de dos o más de ellos.

Además, con el fin de que la película delgada de resina como capa de película delgada de resina transparente presente una adherencia mejorada, la película de resina puede contener un agente de acoplamiento de silano en una cantidad comprendida entre 0,1 y 10% en peso frente a la cantidad total de los componentes de resina de la película de resina.

Dichos agentes de acoplamiento de silano, en términos de estructura química, pueden incluir compuestos representados por la fórmula general XSiY_{3}, siendo X un grupo funcional orgánico reactivo e Y un grupo hidrolizable. El grupo funcional orgánico reactivo X puede incluir un grupo amino, un grupo \gamma-glucidoxipropilo, un grupo vinilo, un grupo metacrilo, un grupo mercapto y un grupo cloro. El grupo hidrolizable Y puede incluir grupos alcoxi, tales como un grupo metoxi y un grupo etoxi. De estos grupos, el grupo \gamma-glucidoxipropilo es el más adecuado como grupo X, y el grupo metoxi es el más apropiado como grupo Y.

Como ejemplos específicos de estos compuestos se pueden citar \gamma-(2-aminoetil)aminopropiltrimetoxisilano, \gamma-(2-aminoetil)aminopropildimetoxisilano, \gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, \gamma-(2-aminoetil)aminopropiltrimetoxisilano, \gamma-glucidoxipropiltrimetoxisilano, \gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano, viniltrimetoxisilano, hexametildisilazano, \gamma-alininopropiltrimetoxisilano, y \beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano.

De forma específica, se utilizan deseablemente los agente de acoplamiento de silano de la serie epoxídica, tales como \gamma-glucidoxipropiltrimetoxisilano, \gamma-glucidoxipropiltrietoxisilano, y \beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano. De estos, \gamma-glucidoxipropiltrimetoxisilano es el más deseable, dado que si se utiliza como agente de acoplamiento de silano, se puede obtener una mejora no sólo en la adherencia, sino también en la resistencia térmica de la película delgada de resina como capa de película delgada de resina transparente.

Además, la película delgada de resina como capa de película delgada de resina transparente puede contener partículas finas de un óxido inorgánico apropiado (éstas se denominarán, en lo sucesivo, partículas finas de óxido inorgánico).

Como ejemplos específicos de tales óxidos inorgánicos se encuentran el óxido de silicio, el óxido de cinc, el óxido de estaño, el óxido de titanio y el óxido de aluminio

Es deseable que las partículas finas de óxido inorgánico añadidas tengan un tamaño medio de partícula se encuentre preferentemente en el intervalo comprendido entre 1 \mum y 1000 \mum o, más preferentemente, en el intervalo comprendido entre 5 \mum y 100 \mum.

Por lo que respecta a la cantidad de las partículas finas de óxido inorgánico a añadir, cuando es excesiva, es posible que aparezca el problema de que la luz no llegue suficientemente al elemento fotovoltaico. Se desea que, preferentemente, esta cantidad se encuentre en el intervalo comprendido entre 0,1% en peso y 20% en peso o, más preferentemente, en el intervalo comprendido entre 0,2% en peso y 10% en peso.

La incorporación en la capa de película delgada de resina transparente de las partículas finas de óxido inorgánico en una cantidad deseable, comprendida en el intervalo anterior, aporta ventajas tales como que la luz incidente se dispersa de forma deseable, consiguiendo mejorar la eficacia de conversión fotoeléctrica, y se incrementa la dureza de la capa de película delgada de resina transparente y, como resultado, se mejora el comportamiento de la capa de película delgada de resina transparente como capa protectora del elemento fotovoltaico, y en particular, se mejora la resistencia a la intemperie de la capa de película delgada de resina transparente.

La incorporación de las partículas finas de óxido inorgánico en la capa de película delgada de resina transparente se puede realizar añadiendo partículas finas de cualquiera de los óxidos inorgánicos mencionados anteriormente a una resina determinada, para conseguir la formación de una capa de película delgada de resina transparente y formar una película delgada de resina como la capa de película delgada de resina transparente, o formando una película delgada de resina como la capa de película delgada de resina transparente y pulverizando partículas finas de cualquiera de los óxidos inorgánicos mencionados anteriormente sobre la película delgada de resina.

A continuación se describirá la carga (205) (la carga de la parte posterior) dispuesto sobre la parte posterior del elemento fotovoltaico (201).

La carga de la parte posterior (205) sirve para obtener una adherencia suficiente entre el elemento fotovoltaico (201) y la película protectora (206) de la cara posterior. Es deseable que la carga de la parte posterior (205) comprenda un material capaz de garantizar la adherencia suficiente entre el sustrato conductor de la electricidad del elemento fotovoltaico y la película protectora de la cara posterior, y que presente una excelente durabilidad, soporte la expansión térmica y la contracción térmica, y posea una excelente flexibilidad. Como ejemplos específicos de dichos materiales se pueden citar los materiales de fusión térmica tales como EVA (copolímero de etileno-acetato de vinilo) y butiral de polivinilo, así como los adhesivos epoxídicos. Además de éstos, también se pueden utilizar cintas con doble recubrimiento.

De forma alternativa, la carga de la parte posterior (205) puede comprender el mismo material de resina utilizado para la carga del lado de la superficie (203).

Cuando el módulo de célula solar sea uno que se utilice en condiciones ambientales con altas temperaturas, por ejemplo, que esté integrado en un techo de un edificio para su utilización en el exterior, es deseable utilizar un material capaz de reticularse como carga de la parte posterior, a fin de conseguir una adherencia todavía mejor entre el sustrato conductor de la electricidad del elemento fotovoltaico y la película protectora de la cara posterior, de forma que el módulo de célula solar pueda soportar una utilización repetida bajo altas temperaturas. A este respecto, los materiales de resina, tales como EVA, se pueden reticular de forma deseable mediante la utilización de un peróxido orgánico.

A continuación se describirá la película protectora de la cara posterior (206).

La película protectora de la cara posterior (206) se incluye con el propósito de aislar eléctricamente el sustrato conductor de la electricidad del elemento fotovoltaico (201) del exterior. Es deseable que la película protectora de la cara posterior (206) esté compuesta por un material que sea capaz de proporcionar el aislamiento eléctrico suficiente del sustrato conductor de la electricidad del elemento fotovoltaico, que presente una excelente durabilidad, soporte la expansión térmica y la contracción térmica, y posea una excelente flexibilidad. Como ejemplos específicos de dicho material se encuentran las películas laminadas compuestas por una película de nailon o una película de PET (tereftalato de polietileno), que presentan una capa adhesiva compuesta por una resina de poliolefina sobre ambas caras. La resina de poliolefina puede incluir copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), copolímero de etileno-acrilato de metilo (EMA) y copolímero de etileno-acrilato de etilo (EEA).

En la presente invención, es posible disponer un elemento de refuerzo de la cara posterior (no mostrado en la figura) fuera de la película protectora de la cara posterior (206) a fin de mejorar la resistencia mecánica del módulo de célula solar y a fin de evitar que el módulo de célula solar se distorsione o alabee como consecuencia de los cambios en la temperatura del ambiente. El elemento de refuerzo de la cara posterior puede comprender una placa de acero, una placa de plástico, o una placa de plástico reforzada con fibra de vidrio (también denominada placa FRP).

Ahora, con el objetivo de evitar una disminución en la cantidad de luz incidente que llega hasta el elemento fotovoltaico, es deseable que el material de recubrimiento de la superficie que comprende la capa de película delgada de resina transparente (202), la carga del lado de la superficie transparente (203) y la película protectora de la superficie (204), que se apilan en el orden en el que se han enumerado, partiendo desde la cara del elemento fotovoltaico, sean sustancialmente transparentes. De forma específica, se desea que el material de recubrimiento de la superficie presente una transmitancia de, preferentemente, el 80% o superior o, más preferentemente, del 90% o superior, en una región de longitud de onda de luz visible comprendida entre 400 nm y 800 nm. Además, con el fin de facilitar que la luz externa inducida fácilmente en el elemento fotovoltaico, el material de recubrimiento de la superficie se fabrica de tal forma que presente un índice de refracción comprendido, preferentemente, entre 1,1 y 2,0 o, más preferentemente, entre 1,1 y 1,6 a una temperatura de 25ºC.

A continuación, se describirá el procedimiento de producción de un módulo de célula solar como dispositivo semiconductor, según la presente invención, utilizando el elemento fotovoltaico (o elemento de conversión fotoeléctrica), la capa de película delgada de resina transparente, la resina de carga, la película protectora de la superficie y el material protector de la cara posterior enumerados anteriormente.

El recubrimiento de una cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico mediante la capa de película delgada de resina transparente se puede realizar aplicando un líquido de recubrimiento, que comprenda una resina determinada para la formación de la capa de película delgada de resina transparente disuelta en un disolvente. La aplicación del líquido de recubrimiento sobre la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico puede realizarse mediante un procedimiento de inversión del elemento fotovoltaico en el líquido de recubrimiento, con el fin de formar una película de recubrimiento para recubrir la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico; mediante un procedimiento de pulverización neumática del líquido de recubrimiento en estado atomizado sobre la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico para formar una película de recubrimiento para recubrir la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico; o mediante un procedimiento de pulverización neumática del líquido de recubrimiento en estado líquido sobre la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico para formar una película de recubrimiento para recubrir la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico. En cualquier caso, la película de recubrimiento formada sobre el elemento fotovoltaico se somete a un tratamiento de reticulación durante la evaporación del disolvente o una vez que se ha evaporado el disolvente. Además de estos procedimientos, la formación de la capa de película delgada de resina transparente sobre el elemento fotovoltaico se puede conseguir disponiendo una resina determinada en forma de polvo para la formación de la capa de película delgada de resina transparente, depositando la resina en polvo sobre la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico mediante una adsorción electrostática para formar una película de recubrimiento para recubrir la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico, y sometiendo a la película de recubrimiento a un tratamiento térmico para su reticulación.

El recubrimiento de la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico (en particular, la cara receptora de la luz del elemento de célula solar (207) (véase la figura 2)) mediante la carga del lado de la superficie se puede realizar (a) aplicando un líquido de recubrimiento que comprende un material de resina de carga disuelto en un disolvente sobre la cara receptora de la luz y evaporando el disolvente del líquido de recubrimiento aplicado; (b) depositando uniformemente un material de resina de carga en polvo sobre la cara receptora de la luz y sometiendo el material de resina de carga en polvo depositado a una fusión térmica; (c) disponiendo un producto fundido por tratamiento térmico de un material de resina de carga y aplicando el producto fundido por tratamiento térmico sobre la cara receptora de la luz a través de una hendidura; o (d) obteniendo una lámina de material de resina de carga utilizando un producto fundido por tratamiento térmico del material de resina de carga y laminando la lámina sobre la cara receptora de la luz por medio de unión por termocompresión.

En el caso del procedimiento (a) anterior, si es necesario, en primer lugar se mezclan uno o más de los aditivos deseados, tales como un agente de acoplamiento de silano, un absorbente de radiaciones UV, un antioxidante, o similares, con un disolvente antes de disolver el material de resina de carga en el mismo, y el líquido de recubrimiento resultante se aplica sobre la cara receptora de la luz del elemento fotovoltaico, seguido de una etapa de secado.

De igual forma, en cualquiera de los procedimientos restantes (b) a (d), en el caso de utilizar uno o más de dichos aditivos deseados, tales aditivos se añaden al material de resina de carga antes de la fusión térmica del material de resina de carga.

En el caso en el que la carga del lado de la superficie (203) se ha formado previamente sobre la cara receptora de la luz del elemento de célula solar (207) (véase la figura 2), la película protectora de la superficie (204) se lamina sobre la carga del lado de la superficie y el material de resina de carga de la parte posterior (205) y la película protectora de la cara posterior (206) se laminan sobre la cara posterior del elemento de célula solar a fin de obtener un compuesto, y el compuesto resultante se somete a una unión por termocompresión, mediante la cual se puede obtener un módulo de célula solar deseable. En el caso en el que se pretende disponer el elemento de refuerzo de la cara posterior, es posible laminar el elemento de refuerzo de la cara posterior sobre la película protectora de la cara posterior por medio de un adhesivo adecuado. La laminación del elemento de refuerzo de la cara posterior se puede realizar mediante la unión por termocompresión citada anteriormente, o puede realizarse de forma independiente tras la unión por termocompresión citada anteriormente.

De forma alternativa, se puede utilizar una lámina compuesta de un material de resina de carga para la carga del lado de la superficie en lugar de la carga del lado de la superficie que se había formado previamente sobre la cara receptora de la luz del elemento de célula solar en los procedimientos anteriores. En este caso, la lámina se interpone entre la película protectora de la superficie y el elemento de célula solar para obtener un compuesto, y el compuesto resultante se somete a una unión por termocompresión, procedimiento mediante el cual se obtiene un módulo de célula solar deseable.

La unión por termocompresión puede incluir un laminado por vacío y una laminado por rodillos.

En lo sucesivo, la presente invención se describirá con más detalle haciendo referencia a ejemplos que no pretenden restringir el ámbito de la presente invención.

Ejemplo 1 1. Preparación de un elemento de conversión fotoeléctrica (célula solar)

Se prepararon una serie de células solares, cada una de ellas con la configuración mostrada en la figura 3, y que presentan una capa activa de semiconductor compuesta por un material de silicio amorfo (es decir, un material Si-a) (esta célula solar se denominará, en lo sucesivo, célula solar de Si-a) de la siguiente forma.

Es decir, en primer lugar se dispuso una placa de acero inoxidable bien limpia como sustrato (301). Sobre el sustrato (301), se formó una capa reflectante posterior (302) de dos capas que comprende una película de Al de 500 nm de grosor y una película de ZnO de 500 nm mediante un procedimiento de bombardeo iónico convencional, seguido de la formación, sobre la capa reflectante posterior (302), de una capa de semiconductor de conversión fotoeléctrica de Si-a (303) de tipo tándem con una estructura n-i-p/n-i-p que comprende una capa de tipo n de 15 nm de grosor/una capa de tipo i de 400 nm de grosor/una capa de tipo p de 10 nm de grosor/una capa de tipo n de 10 nm de grosor/una capa de tipo i de 80 nm de grosor/una capa de tipo p de 10 nm de grosor que se laminan en el orden enumerado desde la cara del sustrato por medio del procedimiento de CVD por plasma convencional, en la que se formó una película de Si-a de tipo n, como cada capa de tipo n, a partir de una mezcla de SiH_{4} gas, PH_{3} gas y H_{2} gas; se formó una película de Si-a de tipo i, como cada capa de tipo i, a partir de una mezcla de SiH_{4} gas, y H_{2} gas; y se formó una película de Si-\muc de tipo p, como cada capa de tipo p, a partir de una mezcla de SiH_{4} gas, BF_{3} gas y H_{2} gas. A continuación, sobre la capa activa de semiconductor (303), se formó una capa transparente y conductora (304) de 70 nm de grosor compuesta por In_{2}O_{3} por medio del procedimiento convencional de evaporación por calentamiento mediante resistencia, en el que una fuente de In se evaporó en una atmósfera de O_{2}. De este modo, se obtuvo un elemento fotovoltaico.

Se encontró que el elemento fotovoltaico resultante tenía una resistencia de derivación comprendida entre 1 k\Omega.cm^{2} y 10 k\Omega.cm^{2}. Por consiguiente, el elemento fotovoltaico se sometió a un tratamiento de reparación de los defectos de la siguiente forma. Es decir, el elemento fotovoltaico y una placa de electrodo se sumergieron en una solución acuosa de cloruro de aluminio que se había ajustado hasta una conductividad eléctrica comprendida entre 50 y 70 mS, de forma que la placa de electrodo se dispuso opuesta a la capa transparente y conductora del elemento fotovoltaico, y en el que se conectó el elemento fotovoltaico a una toma de tierra. A continuación, se aplicó un potencial eléctrico positivo de 3,5 V a la placa de electrodo durante 2 segundos, lo que provocó que la capa transparente y conductora situada en las partes derivadas (o en cortocircuito) del elemento fotovoltaico se descompusiera de forma selectiva. Se encontró que el elemento fotovoltaico reparado de este modo tenía una resistencia de derivación comprendida entre 50 k\Omega.cm^{2} y 200 k\Omega.cm^{2}.

A continuación, se formó un electrodo de rejilla como electrodo colector (305) sobre la capa transparente y conductora (304) de la siguiente forma. Es decir, se formó sobre la capa transparente y conductora una línea de pasta de Cu con una anchura de 200 \mum mediante impresión serigráfica. Seguidamente, se colocó un alambre de cobre de 100 \mum de diámetro sobre la línea de pasta de Cu, a lo largo de toda su longitud, y se dispuso sobre ellos una pasta de soldadura, tras lo que se fundió la soldadura, fijando de este modo el alambre de cobre sobre la pasta de Cu. De este modo, se formó el electrodo de rejilla sobre la capa transparente y conductora.

En cuanto a la estructura resultante, se fijó un tubo de cobre como terminal de salida de potencia de la cara negativa (306b) al sustrato (301) utilizando una soldadura inoxidable, y se fijó una cinta de hoja de estaño como terminal de salida de potencia de la cara positiva (306a) al electrodo de rejilla como electrodo colector (305) utilizando una soldadura. Así pues, se obtuvo una célula solar de Si-a. De este modo, se obtuvo una serie de células solares de Si-a.

2. Preparación del módulo

Utilizando cada una de las células solares de Si-a obtenidas en el ejemplo anterior 1, se prepara una serie de módulos de célula solar, cada uno de ellos con la configuración mostrada en la figura 4, de la siguiente forma.

En la figura 4, el numeral de referencia (401) indica un elemento de conversión fotoeléctrica (correspondiente a la célula solar de Si-a citada anteriormente, en este caso), el numeral de referencia (402) indica una capa de película delgada de resina transparente dispuesta sobre el elemento de conversión fotoeléctrica (401), de forma que cubre la superficie receptora de la luz del mismo, el numeral de referencia (403) indica una carga (que comprende una capa de resina orgánica de alto peso molecular transparente) que encierra un cuerpo apilado que comprende el elemento de conversión fotoeléctrica (401) y la capa de película delgada de resina transparente (402), el numeral de referencia (404) indica una película protectora de la superficie dispuesta sobre la carga (403), el numeral de referencia (405) indica una película protectora de la cara posterior dispuesta bajo la carga (403) y el numeral de referencia (406) indica un elemento de refuerzo de la cara posterior dispuesto bajo la película protectora de la cara posterior. La carga (403) pretende incluir, en el presente documento, una carga del lado de la superficie y una carga de la parte posterior.

(1) Preparación de un laminado que comprende una capa de película delgada de resina transparente (402) formada sobre un elemento de conversión fotoeléctrica (401) (es decir, la célula solar de Si-a obtenida anteriormente) de forma que cubra la cara receptora de la luz

Se mezclaron 100 partes en peso de una mezcla de resina compuesta por una resina acrílica, un polímero inorgánico y diisocianato de hexametileno bloqueado por \varepsilon-caprolactama y 2,8 partes en peso de \gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano como agente de acoplamiento de silano para obtener una mezcla. La mezcla se aplicó sobre la cara receptora de la luz de la célula solar de Si-a por medio del procedimiento de recubrimiento convencional para formar una película de recubrimiento y, tras ello, se sometió la película de recubrimiento a un tratamiento térmico para evaporar el disolvente, mientras se reticuló la resina de la película de recubrimiento, formando de este modo una película delgada de resina transparente como capa de película delgada de resina transparente (402) sobre la célula solar de Si-a (401), de forma que se cubrió la cara receptora de la luz de la misma. De esta forma, se obtuvo un laminado compuesto por la célula solar de Si-a y la capa de película delgada transparente.

(2) Disposición de un material de carga como carga (403)

(a): Como carga del lado de la superficie, se dispuso una lámina de EVA de 460 \mum de grosor obtenida mezclando 100 partes en peso de EVA (copolímero de etileno-acetato de vinilo), 3 partes en peso de 2,5-dimetil-2,5-bis(t-butilperoxi)hexano como agente reticulante, 1,0 partes en peso de \gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano como agente de acoplamiento de silano, 0,3 partes en peso de 2-hidroxi-4-n-octoxibenzofenona como absorbente de radiaciones UV, 0,1 partes en peso de sebacato de bis (2,2,6,6-tetrametil-4-peperidilo) como estabilizante a la luz, y 0,2 partes en peso de fosfato de tris(mono-nonilfenilo) como antioxidante, para obtener una mezcla, sometiendo la mezcla a fusión térmica para obtener un producto fundido, y sometiendo el producto fundido a moldeo por extrusión utilizando una boquilla en forma de T, de modo que el producto fundido se extrudió a través de la hendidura de la boquilla en forma de T.

(b): Como carga de la parte posterior, se dispuso una película de EVA de 460 \mum de grosor.

(3) Disposición de una película como película protectora de la superficie (404)

Como película protectora de la superficie (404), se dispuso una película de ETFE estirada de 38 \mum de grosor que presenta una superficie tratada por medio de una descarga en corona, que se pondrá en contacto con la superficie de la carga (403) (la carga del lado de la superficie).

(4) Disposición de una película como película protectora de la cara posterior (405)

Como película protectora de la cara posterior (405), se dispuso una película laminada compuesta por una película de EEA (copolímero de etileno-acrilato de etilo) de 200 \mum de grosor una película de polietileno de 25 \mum de grosor/una película de PET (tereftalato de polietileno) de 50 \mum de grosor/una película de EEA (copolímero de etileno-acrilato de etilo) de 200 \mum de grosor.

(5) Disposición de un elemento como elemento de refuerzo de la cara posterior (406)

Como elemento de refuerzo de la cara posterior (406), se dispuso un elemento de acero Galvalume de 0,3 mm de grosor (o un elemento de acero recubierto con Zn).

(6) Preparación de un módulo de célula solar

Sobre la cara receptora de la luz del laminado (es decir, sobre la superficie de la capa de película delgada de resina transparente dispuesta sobre la célula solar de Si-a) obtenida en la etapa (1) anterior, se laminó la lámina de EVA (obtenida en la etapa (2)-(a) anterior) y la película de ETFE (provista en la etapa (3) anterior) en el orden indicado. En este caso, se puso en contacto la superficie tratada mediante descarga en corona de la película de ETFE con la superficie de la lámina de EVA. Sobre la cara posterior del elemento resultante, se laminó la película de EVA (provista en la etapa (2)-(b) anterior), la película laminada (provista en la etapa (4) anterior) y el elemento de acero Galvalume (provisto en la etapa (5) anterior) en el orden indicado. De este modo, se obtuvo un cuerpo apilado. El cuerpo apilado obtenido de esta forma se colocó en un laminador de vacío, en el que se sometió a un tratamiento térmico a 150ºC durante 30 minutos, mientras que se evacuó el interior del recipiente de vacío hasta un grado de vacío predeterminado, seguido de un enfriamiento hasta temperatura ambiente. De este modo, se obtuvo un módulo de célula
solar.

De este modo, se preparó una serie de módulos de células solares.

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Evaluación

Utilizando los módulos de célula solar resultantes, se llevó a cabo una evaluación con respecto a la combustibilidad, la resistencia térmica, la adherencia, la resistencia frente a los cambios en la temperatura del ambiente, la resistencia a la intemperie, el aislamiento eléctrico y la resistencia al rayado.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

La evaluación de cada uno de los elementos de evaluación anteriores se realizó de la siguiente forma.

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(1) Evaluación de la combustibilidad

El módulo de célula solar se colocó sobre un soporte inclinado 22º con respecto al horizonte. Se aplicó una llama de quemador de gas a 760 \pm 28ºC sobre la cara del material de recubrimiento de la superficie del módulo de célula solar durante 10 minutos, tras lo que se observó la dispersión de la llama. El resultado observado se muestra en la tabla 1, basándose en los siguientes criterios:

\bigcirc: un caso en el que la dispersión de la llama es menor que una distancia de 6 pies (1,83 m) desde la punta, y

X: un caso en el que la dispersión de la llama es mayor que una distancia de 6 pies (1,83 m) desde la punta.

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(2) Evaluación de la resistencia térmica

El módulo de célula solar se expuso a una atmósfera a 150ºC durante 15 horas y, a continuación, se observó el cambio en la transmitancia inicial de su material de recubrimiento de la superficie frente a una luz con una longitud de onda de 400 nm. El resultado observado se muestra en la tabla 1, basándose en los siguientes criterios:

\bigcirc: un caso en el que no se produjo amarilleo (el cambio en la transmitancia inicial es menor que el 10%), y

X: un caso en el que se produjo amarilleo (el cambio en la transmitancia inicial es mayor que el 10%).

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(3) Evaluación de la adherencia

En cuanto al módulo de célula solar, de acuerdo con el procedimiento basado en la norma JIS K5400 8.5.2, se examinó la adherencia entre la capa de película delgada de resina transparente y la capa transparente y conductora. El resultado observado se muestra en la tabla 1, basándose en los siguientes criterios:

\bigcirc: un caso en el que no se produce separación, y

X: un caso en el que se produce separación.

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(4) Evaluación de la resistencia frente a los cambios en la temperatura del ambiente

El módulo de célula solar se sometió a una repetición alternativa de un ciclo de exposición a una atmósfera de -40ºC durante una hora y un ciclo de exposición a una atmósfera de 85ºC/85% HR durante una hora, repetido 20 veces y, a continuación, se observó ópticamente su aspecto exterior. El resultado observado se muestra en la tabla 1, basándose en los siguientes criterios:

\code{O}: un caso en el que no se observan cambios en el aspecto exterior,

\bigcirc: un caso en el que se observan ligeros cambios en el aspecto exterior, pero que no plantean problemas en la práctica, y

X: un caso en el que se observa en el aspecto exterior una separación y/o grietas evidentes, así como una coloración, que plantean problemas y no resultan aceptables en la práctica.

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(5) Evaluación de la resistencia a la intemperie

El módulo de célula solar se colocó en una cámara de intemperie de luz solar por arco de carbono, en el que se irradió con luz solar simulada durante 5.000 horas en condiciones de repetición alternativa de un ciclo de mantenimiento a una temperatura de panel negro de 63ºC durante 108 minutos y un ciclo de caída de agua pura durante 12 minutos. A continuación, se observó ópticamente su aspecto exterior. El resultado observado se muestra en la tabla 1, basándose en los siguientes criterios:

\code{O}: un caso en el que no se observan cambios en el aspecto exterior,

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(6) Evaluación del aislamiento eléctrico

Los polos positivo y negativo del módulo de célula solar se pusieron en cortocircuito de forma intencionada. Se conectó eléctricamente un medidor de alta potencia entre el terminal cortocircuitado y el elemento de refuerzo de la cara posterior y se aplicó una tensión de 2.200 DC, tras lo que se midió la corriente de fuga. El resultado medido se muestra en la tabla 1, basándose en los siguientes criterios:

\bigcirc: un caso (aceptable) en el que la corriente de fuga es de 50 \muA o inferior, y

X: un caso (no aceptable) en el que la corriente de fuga es superior a 50 \muA.

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(7) Evaluación de la resistencia al rayado

Esta evaluación se realizó de la siguiente forma. A saber, el módulo de célula solar se sometió a un tratamiento superficial según un procedimiento mostrado en la figura 5, en el que una placa metálica (602) de 1 mm de grosor se puso en contacto a través de una esquina de la misma con la parte más rebajada de la cara receptora de la luz (601) del módulo de célula solar. A continuación, se aplicó sobre la placa metálica una carga (F) de 2 libras (8,89 N) y una carga (F) de 5 libras (22,24 N) sin mover la placa metálica. Seguidamente, la placa metálica se arrastra en una dirección indicada por la flecha (D), mientras se aplica sobre la misma la última carga, para formar una raya. Seguidamente, se evalúa si la parte rayada del material de recubrimiento de la superficie del módulo de célula solar así tratado sigue siendo aislante con el exterior. Esta evaluación se realiza sumergiendo el módulo de célula solar tratado en una solución electrolítica de 30000 \Omega\cdotcm, y aplicando una tensión de 2200 V entre el elemento fotovoltaico del módulo de célula solar y la solución electrolítica para observar la corriente de fuga producida. El resultado evaluado se muestra en la tabla 1, basándose en los siguientes criterios:

X: un caso (no aceptable) en el que la corriente de fuga es superior a 50 \muA.

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Ejemplo 2

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que el monómero de isocianato utilizado en la formación de la capa de película delgada de resina transparente en el ejemplo 1 se reemplazó por 1,3-bis(isocianatometil)ciclohexano, para obtener de esta forma una serie de módulos de célula solar.

Utilizando los módulos de célula solar resultantes, se realizó la evaluación siguiendo el mismo procedimiento de evaluación descrito en el ejemplo 1.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

Ejemplo 3

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que el EVA utilizado como carga del lado de la superficie en el ejemplo 1 se reemplazó por EEA (copolímero de etileno-acrilato de etilo), para obtener de esta forma una serie de módulos de célula solar.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

Ejemplo 4

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que el agente de acoplamiento de silano utilizado en la formación de la capa de película delgada de resina transparente en el ejemplo 1 se reemplazó por \gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, para obtener de esta forma una serie de módulos de célula solar.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

Ejemplo 5

Que no forma parte de la presente invención, según las reivindicaciones

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que la \varepsilon-caprolactama utilizada como agente de bloqueo para el monómero de isocianato en la formación de la capa de película delgada de resina transparente en el ejemplo 1 se reemplazó por oxima de metiletilcetona, para obtener de esta forma una serie de módulos de célula
solar.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

Ejemplo 6

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que el agente de acoplamiento de silano utilizado en la formación de la capa de película delgada de resina transparente en el ejemplo 1 se reemplazó por \gamma-glucidoxipropiltrimetoxisilano, para obtener de esta forma una serie de módulos de célula solar.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

Ejemplo 7

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que se utilizaron adicionalmente las partículas finas de óxido de silicio, que presentan un tamaño medio de partícula de 10 \mum, en la formación de la capa de película delgada de resina transparente en el ejemplo 1, para obtener de esta forma una serie de módulos de célula solar.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

Ejemplo comparativo 1

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que no se utilizó agente de acoplamiento de silano en la formación de la capa de película delgada de resina transparente en el ejemplo 1, obteniéndose de esta forma una serie de módulos de célula solar.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

Ejemplo comparativo 2

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que la capa de película delgada de resina transparente utilizada en el ejemplo 1 se reemplazó por una película de EVA de 460 \mum de espesor, para obtener de esta forma una serie de módulos de célula solar.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

Ejemplo comparativo 3

Se repitieron los procedimientos del ejemplo 1, con la excepción de que no se utilizó la capa de película delgada de resina transparente utilizada en el ejemplo 1, obteniéndose de esta forma una serie de módulos de célula solar.

En la tabla 1 se muestran todos los resultados evaluados obtenidos.

1

Basándose en los resultados mostrados en la tabla 1, se desprenden los siguientes hechos. Es decir, utilizando una capa de película de resina transparente específica que contiene un agente de acoplamiento de silano, en particular un agente de acoplamiento de silano de la serie epoxídica, y disminuyendo la cantidad de EVA utilizada, se puede obtener un material de recubrimiento de la superficie de alta fiabilidad para un elemento semiconductor (específicamente, un elemento de conversión fotoeléctrica) en el que dicha capa de película delgada de resina transparente garantiza en todo momento una adherencia suficiente, no sólo con electrodo transparente del elemento semiconductor, sino también con la capa de resina orgánica transparente situada encima de la capa de película delgada de resina transparente, incluso en condiciones ambientales con una elevada temperatura, y que siempre se mantiene en un estado deseable sin amarillearse, incluso tras un uso repetido en condiciones ambientales agresivas, con una alta temperatura y con una alta humedad.

Además, por lo que respecta al material de recubrimiento de la superficie que presenta una capa de película delgada de resina transparente formada utilizando \varepsilon-caprolactama pero sin utilizar un agente de acoplamiento de silano de la serie epoxídica, éste puede amarillearse tras un uso repetido en condiciones ambientales de alta temperatura. Se considera que la razón que se encuentra detrás de este hecho, es que el EVA contenido en el material de recubrimiento de la superficie libera ácido acético cuando se oxida y se deteriora, y el ácido acético liberado reacciona con la \varepsilon-caprolactama que permanece en la capa de película delgada de resina transparente, provocando el amarilleo del material de recubrimiento de la superficie. No obstante, la incorporación del agente de acoplamiento de silano de la serie epoxídica en la capa de película delgada de resina transparente elimina la aparición del problema de amarilleo. Es decir, el agente de acoplamiento de silano de la serie epoxídica actúa atrapando dicho ácido acético liberado, de modo que se evita de forma eficaz la aparición del problema del amarilleo.

Además, aun en el caso de que se utilice EEA en lugar de EVA, no se produce generación de ácido en la descomposición ácida del EEA. Este hecho también evita que el material de recubrimiento de la superficie se amarillee. No obstante, en el caso de que se utilice oxima de metiletilcetona (es decir, oxima de MEK), aunque se puede observar un efecto de prevención del amarilleo del material de recubrimiento de la superficie, se observa una tendencia de aparición del inconveniente consistente en que, durante el procedimiento de formación de una película de recubrimiento mediante un tratamiento térmico, la oxima de MEK se descompone dando lugar a un compuesto de nitrógeno altamente reactivo y, debido a esto, la probabilidad de que el material de recubrimiento de la superficie se amarillee es mayor que en el caso de utilizar \varepsilon-caprolactama y, tras un uso repetido durante un periodo prolongado, es probable que el material de recubrimiento de la superficie se amarillee.

Además, según resulta evidente a partir de los resultados de la evaluación de la prueba de resistencia frente a los cambios en la temperatura del ambiente y de las pruebas de resistencia al ambiente, incluida la prueba de resistencia a la intemperie, se entiende que cualquiera de los módulos de célula solar obtenidos en los ejemplos correspondientes a la presente invención, no presenta separación del cuerpo apilado y mantiene su aspecto exterior original, sin sufrir daños. Además, por cuanto respecta al aislamiento eléctrico, cualquiera de los módulos de célula solar obtenidos en los ejemplos correspondientes a la presente invención presenta un estado inicial excelente en términos de aislamiento eléctrico con respecto al exterior y, aún tras varias pruebas de resistencia, sigue manteniendo un estado aislamiento eléctrico satisfactorio.

Así pues, se entiende que cualquiera de los módulos de célula solar obtenidos en los ejemplos correspondientes a la presente invención presentan unas excelentes características de módulo y puede utilizarse repetidamente de forma segura durante un periodo prolongado y, por consiguiente, es altamente fiable.

Según resulta evidente a partir de la descripción anterior, según la presente invención, en un dispositivo semiconductor tal como un módulo de célula solar en el que, como mínimo, la superficie de la cara de incidencia de la luz de un elemento semiconductor esté sellada mediante una capa de resina transparente y, como mínimo, una capa de resina orgánica de alto peso molecular transparente, al incorporar en la capa de resina transparente un agente de acoplamiento de silano, en particular un compuesto representado por la fórmula general XSiY_{3}, siendo X un grupo funcional orgánico reactivo y siendo Y un grupo hidrolizable, se puede obtener un material de recubrimiento de la superficie de alta fiabilidad que apenas se deforma y apenas sufre separación, y que presenta una excelente resistencia térmica, incluso tras su utilización repetida en condiciones ambientales agresivas, tales como que el módulo de célula solar se caliente hasta una temperatura elevada con irradiación repetida de la luz solar directa en el exterior. Además, se puede obtener un material de recubrimiento de la superficie de alta fiabilidad para un módulo de célula solar que apenas se deforma y apenas sufre separación y que, por consiguiente, mantiene de forma eficaz las características de célula solar en un estado deseable, sin sufrir deterioro, aun bajo un uso repetido en condiciones ambientales agresivas, con una alta temperatura y con una alta humedad.

Un material de recubrimiento de la superficie de alta fiabilidad que presenta una capa de resina transparente específica formada por una resina que contiene un agente de acoplamiento de silano en un estado sin material libre procedente de dicho agente de acoplamiento de silano para un elemento semiconductor o un dispositivo semiconductor, en el que no se produce una separación, presenta una resistencia térmica satisfactoria y apenas se amarillea, y que permite que el elemento semiconductor o dispositivo semiconductor desplieguen sus características de forma eficaz sin deteriorarse, incluso cuando se utilizan de forma repetida durante un período prolongado en condiciones ambientales agresivas con alta temperatura y alta humedad.

Claims

1. Material protector para un elemento semiconductor, cuyo material protector comprende una capa de resina transparente (202) formada sobre una resina que contiene un agente de acoplamiento de silano y reticulándose por acción de un monómero de isocianato, presentando el isocianato un grupo isocianato enmascarado por una \varepsilon-caprolactama como agente de bloqueo.

2. Material protector, según la reivindicación 1, en el que el agente de acoplamiento de silano incluye un compuesto representado por la fórmula general XSiY_{3}, siendo X un grupo funcional orgánico reactivo e Y un grupo hidrolizable.

3. Material protector, según la reivindicación 1, en el que el agente de acoplamiento de silano incluye un agente de acoplamiento de silano de la serie epoxídica.

4. Material protector, según la reivindicación 1, en el que la capa de resina transparente (202) contiene una resina acrílica.

5. Material protector, según la reivindicación 1, en el que la capa de resina transparente (202) contiene una resina acrílica como componente principal.

6. Material protector, según la reivindicación 1, en el que la capa de resina transparente (202) contiene una resina formada mediante la reticulación de una resina acrílica y un polímero inorgánico.

7. Material protector, según la reivindicación 1, en el que la capa de resina transparente (202) contiene una resina formada mediante la reticulación de una resina acrílica y un polímero inorgánico como componente principal.

8. Material protector, según la reivindicación 1, en el que el monómero de isocianato comprende, como mínimo, diisocianato de hexametileno o 1,3-bis(isocianatometil)ciclohexano.

9. Material protector, según la reivindicación 3, en el que el agente de acoplamiento de silano de la serie epoxídica comprende, como mínimo, un miembro seleccionado entre el grupo compuesto por \gamma-glucidoxipropiltrimetoxisilano, \gamma-glucidoxipropiltrietoxisilano, y \beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano.

10. Elemento semiconductor que presenta un material protector, según una de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Elemento semiconductor, según la reivindicación 10, que es un elemento de conversión fotoeléctrica.

12. Elemento semiconductor, según la reivindicación 11, en el que el elemento de conversión fotoeléctrica es un elemento de célula solar.

13. Dispositivo semiconductor que presenta un material protector, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el material protector comprende, como mínimo, una capa de resina orgánica transparente dispuesta sobre dicha capa de resina transparente.

14. Dispositivo semiconductor, según la reivindicación 13, en el que la capa de resina orgánica que comprende una resina seleccionada entre el grupo compuesto por las resinas poliolefínicas termoplásticas.

15. Dispositivo semiconductor, según la reivindicación 13, en el que la capa de resina orgánica que comprende una resina seleccionada entre el grupo compuesto por copolímero de etileno-acetato de vinilo y copolímero de etileno-acrilato de etilo.

16. Dispositivo semiconductor, según la reivindicación 13, en el que la X y la Y de la fórmula general XSiY_{3} son, respectivamente, un grupo glicidoxipropinilo y un grupo alcoxi.

17. Dispositivo semiconductor, según la reivindicación 13, que presenta un elemento semiconductor que comprende una capa activa de semiconductor formada sobre un sustrato metálico conductor de la electricidad como primer electrodo y una capa transparente y conductora como segundo electrodo, formándose la película protectora sobre este elemento.

18. Dispositivo semiconductor, según la reivindicación 17, en el que la capa activa de semiconductor comprende una película delgada de semiconductor no monocristalino.

19. Dispositivo semiconductor, según la reivindicación 17, en el que la película delgada de semiconductor no monocristalino está compuesta por un material de silicio amorfo.

20. Dispositivo semiconductor, según la reivindicación 13, que es un módulo de célula solar.