ES2547566T3 - Compuesto de recubrimiento metálico y método para la deposición de cobre, zinc y estaño adecuado para la producción de una célula solar de película fina - Google Patents

Compuesto de recubrimiento metálico y método para la deposición de cobre, zinc y estaño adecuado para la producción de una célula solar de película fina Download PDF

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Abstract

Un método para producir una célula solar de película fina, que comprende: (a) proporcionar una película de sustrato, (b) proporcionar una capa de contacto posterior conductora de la electricidad, (c) proporcionar una capa absorbente de tipo P, donde dicha capa absorbente de tipo P está compuesta por una aleación de cobre, zinc y estaño que contiene al menos un calcógeno y que tiene la fórmula química CuxZnySnzSa, donde "x" abarca de 1,5 a 2,5, "y" abarca de 0,9 a 1,5, "z" abarca de 0,5 a 1,1 y "a" abarca de 0,1 a 4,2 o que tiene la fórmula química CuxZnySnzSeb, donde "x" abarca de 1,5 a 2,5, "y" abarca de 0,9 a 1,5, "z" abarca de 0,5 a 1,1 y "b" abarca de 0,1 a 4,2 o que tiene la fórmula química CuxZnySnzSaSeb, donde "x" abarca de 1,5 a 2,5, "y" abarca de 0,9 a 1,5, "z" abarca de 0,5 a 1,1, "a" abarca de 0,1 a 4,2 y "b" abarca de 0,1 a 4,2, (d) la provisión adicional de al menos una capa tampón de tipo N y (e) la provisión adicional de al menos una capa ventana. En el que al proporcionar una capa absorbente de tipo P en el paso (c) comprende la deposición de una aleación de cobre, zinc y estaño que contiene al menos un calcógeno, dicho paso del método comprende poner en contacto un sustrato y un ánodo con una composición de recubrimiento metálica libre de cianuro y seguido de una corriente eléctrica entre dicho sustrato y el ánodo, en el que la composición de recubrimiento metálica comprende al menos una especie de recubrimiento de cobre, al menos una especie de recubrimiento de zinc, al menos una especie de recubrimiento de estaño y al menos un agente complejante y al menos una especie de recubrimiento de calcógeno, y al menos un aditivo, seleccionado a partir de un grupo que consiste en compuestos de benceno disustituidos que tienen la fórmula química general I:**Fórmula** donde R1 y R2 son iguales o distintos, están seleccionados independientemente a partir de un grupo que incluye OH, SH, NR3R4, CO-R5, COOR5, CONR3R4, COSR5, SO2OR5, SO2R5, SO2NR3R4 y las sales de los mismos o tienen los significados mencionados con anterioridad y forman una cadena de condensación común; donde R3 y R4 son iguales o distintos, están seleccionados independientemente a partir de un grupo que incluye H y alquilo; y donde R5 está seleccionado a partir de un grupo que incluye H, grupos alquilo e hidroxialquilo.

Description

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E11160198
17-09-2015
tratarse antes del recubrimiento con los procesos químicos húmedos desarrollados por el solicitante o con cualquier otro producto químico de lavado, para así eliminar cualquier traza de grasa, suciedad, polvo u óxido de la superficie. En la tabla 1 se describe un proceso estándar de prelavado:
Nombre del baño
Tiempo de tratamiento [s] Temperatura [º C] Observaciones
Uniclean®*) 399
180 70
Uniclean®*) 260
30 45
Uniclean®*) 675
300 Temperatura ambiente Activación ultrasónica
*) Marca comercial de Atotech Deutschland, Alemania
5 Uniclean® 399 es un limpiador alcalino suave y ligeramente espumoso que contiene carbonato, silicatos, fosfatos, tensidos y un agente quelante biodegradable de gluconato. Este baño está destinado a eliminar aceites minerales, pulir y amolar los residuos e impurezas pigmentadas de todos los metales.
10 Uniclean® 260 es un limpiador electrolítico alcalino débil de hidróxido de sodio, que conduce la electricidad, para su utilización en el desengrase catódico o anódico.
Uniclean® 675 es una agente de activación acídico para uso universal. Este limpiador contiene hidrogenosulfato de sodio y fluoruro de sodio.
15 Una vez lavado el sustrato, se puede depositar la aleación de cobre, zinc y estaño o la capa en sándwich sobre el sustrato.
En los ejemplos siguientes se establecen numerosos detalles específicos con tal de proporcionar un entendimiento
20 completo de la presente invención. No obstante, los expertos en la materia entenderán que la presente invención se puede llevar a la práctica sin alguno o todos estos detalles específicos:
Ejemplos
25 Ejemplo 1: Deposición de una capa en sándwich de cobre, zinc y estaño
En una primera realización del cuarto aspecto de la invención, se formó una pila de cobre no eléctrico, estaño electrodepositado y zinc electrodepositado (desde abajo/contacto posterior hacia la parte superior de la célula):
30 Primero, puede depositarse cobre no eléctrico utilizando compuestos químicos disponibles comercialmente, por ejemplo, Printoganth® MV Plus y/o Noviganth® TU (ambos nombres son marcas comerciales de Atotech Deutschland). Ambos productos son baños de cobre no eléctrico basado en el tartrato como agente complejante. La formación de la solución se llevo a cabo de acuerdo con el manual de instrucciones de los baños en un vaso de precipitados de 5 l. La solución se agitó con aire y mediante la utilización de un agitador magnético. Se calentó en
35 una placa caliente hasta la temperatura de trabajo, aproximadamente por encima de los 30º C.
Se utilizó un sustrato de vidrio recubierto de molibdeno para recubrir unido mediante la utilización de hilo de cobre como soporte. La muestra se sumergió en el electrolito y se inició el recubrimiento no eléctrico mediante la aplicación de una corriente corta (3s) de 3 V entre el soporte de la muestra y el ánodo de hilo de cobre. Entonces, la
40 muestra se trató durante un periodo de tiempo suficiente para lograr el grosor de la capa deseado.
Entonces, se electrorecubrió con estaño utilizando un baño químico de recubrimiento disponible comercialmente, Stannopure® HSM (marca comercial de Atotech Deutschland). Este compuesto es un electrolito acídico de ácido metanosulfónico (MSA, del inglés methane sulfonic acid). Así, se depositó estaño puro.
45 Entonces, se electrorecubrió con zinc utilizando un electrolito Zylite® HT (marca comercial de Atotech Deutschland) mediante el empleo de un ánodo de zinc soluble. El Zylite® HT es un electrolito suave de cloruro de zinc que contiene cloruro de zinc, cloruro de potasio, ácido bórico y aditivos.
50 Tanto para el electrorecubrimiento con estaño como para el de zinc, los siguientes parámetros experimentales fueron iguales: El electrolito se contuvo en un tanque de polipropileno (PP) y se filtró continuamente a través de un filtro de 10 μm. Los ánodos se envolvieron en bolsas de PP. El proceso se llevó a cabo a temperatura ambiente. Se utilizó un soporte de acero inoxidable. El movimiento de la muestra se proporcionó manualmente o mediante la utilización de un motor.
55 Se obtuvo una pila de monocapas de cobre, zinc y estaño.
Ejemplo 2: Deposición de una capa en sándwich de cobre, zinc y estaño sobre un sustrato de vidrio promotor de adhesión.
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