Célula fotovoltaica que comprende una zona suspendida por un patrón conductor y procedimiento de fabricación.

Célula fotovoltaica que comprende:

- un sustrato (1) que comprende una unión fotovoltaica,

- una capa de recogida

(3), eléctricamente conductora,

- una película de pasivación (2), eléctricamente conductora, que separa la capa de recogida (3) de una cara posterior del sustrato (1), célula caracterizada porque un patrón de conexión (4), eléctricamente conductor, mantiene en suspensión una zona de la capa de recogida (3) con respecto a la película de pasivación (2).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/000264.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 25, rue Leblanc, Bâtiment "Le Ponant D" 75015 Paris FRANCIA.

Inventor/es: CABAL,RAPHAËL, GRANGE,BERNADETTE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/042 (Módulos fotovoltaicos o conjuntos de células individuales fotovoltaicos (las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos H02S 20/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/0224 (Electrodos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/18 (Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas)

PDF original: ES-2459315_T3.pdf

 

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Célula fotovoltaica que comprende una zona suspendida por un patrón conductor y procedimiento de fabricación.

Fragmento de la descripción:

Célula fotovoltaica que comprende una zona suspendida por un patrón conductor y procedimiento de fabricación.

Ámbito técnico de la invención La invención se refiere a una célula fotovoltaica que comprende:

-un sustrato,

- una capa de recogida, eléctricamente conductora,

-una película de pasivación, eléctricamente conductora, que separa la capa de recogida del sustrato,

La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de una célula fotovoltaica.

Estado de la técnica La célula fotovoltaica está formada por una multitud de capas con propiedades muy específicas en las que el objeto de cada capa utilizada consiste en realizar una función eléctrica o mecánica muy precisa. Estas capas aportan, por ejemplo, una ventaja de funcionamiento en términos de reflexión de la radiación incidente o de resistencia mecánica con el tiempo o, incluso, en términos de resistencia en serie. Sin embargo, cada capa y/o cada etapa tecnológica no son neutras y generan tensiones mecánicas o limitaciones tecnológicas sobre los elementos ya integrados o sobre los posibles elementos que se puedan añadir.

De forma convencional, una célula fotovoltaica comprende un sustrato provisto de una unión fotovoltaica. Por lo tanto, la radiación de luz incide en la célula fotovoltaica y se convierte en una corriente eléctrica que es recogida por unos contactos eléctricos. Los contactos están dispuestos sobre las caras principales, a cada lado del sustrato, para permitir la salida de la corriente generada por la célula fotovoltaica.

Con el fin de mejorar las prestaciones de las células fotovoltaicas y la viabilidad de la industria solar, la tendencia actual va dirigida hacia el adelgazamiento de la célula y el uso de superficies de recogida cada vez más grandes. En estas condiciones, a medida que se elabora la célula, se efectúan transformaciones sobre las células fotovoltaicas y las tensiones mecánicas generadas son tales que la célula ya no es plana.

Este defecto de planeidad es un inconveniente de importancia primordial, ya que limita en gran medida las posibilidades de integración de las células en paneles que son en su mayor parte planos y dificulta la automatización de la producción.

El artículo de Huster (« Aluminium-Back Surface Field: Bow Investigation and Elimination », 20ª Conferencia y exposición de la energía solar fotovoltaica europea, Barcelona 6-10 de junio de 2005) describe una célula con una cara posterior que está cubierto por una capa de silicio y aleación de aluminio. Esta capa de silicio y de aluminio introduce una deformación de la célula fotovoltaica. Con el fin de eliminar o reducir esta deformación de la célula, el autor realiza, después de una etapa de recocido, el enfriamiento rápido de la célula en el intervalo de (-20 °C;

50 °C) .

Este enfoque académico no parece viable desde el punto de vista industrial, por lo que resulta necesario encontrar una alternativa a esta vía con el fin de obtener células fotovoltaicas cuya planeidad sea compatible con una utilización a gran escala.

Objeto de la invención El objeto de la invención consiste en la fabricación de una célula fotovoltaica que sea plana o sustancialmente plana.

Este problema tiende a ser resuelto por medio de una célula de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas y, en particular, por el hecho de que un patrón de conexión eléctricamente conductor mantiene en suspensión una zona de la capa de recogida con respecto a la película de pasivación.

La invención tiene como objeto adicional un procedimiento que sea fácil de poner en práctica y que asegure la fabricación de células fotovoltaicas planas.

Este problema tiende a ser resuelto por medio de un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas y, en particular, por el hecho de que el procedimiento comprende las siguientes etapas:

- proporcionar un sustrato provisto de una unión fotovoltaica y recubierto sobre una cara principal por una película de pasivación eléctricamente conductora, una zona de material de sacrificio y una capa de recogida eléctricamente conductora,

-degradar la zona de sacrificio con el fin de formar una zona suspendida en la capa de recogida y un patrón de conexión.

Breve descripción de los dibujos Otras ventajas y características se extraerán más claramente de la descripción que viene a continuación de las formas particulares de realización de la invención, dadas a título de ejemplos no limitativos y representadas en los dibujos anexos, en los que:

-las figuras 1 y 2 representan, de manera esquemática, en sección, diferentes formas de realización de una célula 20 fotovoltaica,

-las figuras 3 a 5 representan, de manera esquemática y en sección, diferentes etapas de un procedimiento de fabricación de una célula fotovoltaica,

-las figuras 6 y 7 representan, de manera esquemática y en sección, otras etapas relativas a variantes de procedimientos de fabricación de una célula fotovoltaica,

Descripción de una realización preferente de la invención Como se ilustra en las figuras 1 y 2, la célula fotovoltaica comprende un sustrato 1 provisto de una unión fotovoltaica. El sustrato 1 comprende, por su parte, una primera y una segunda caras principales opuestas. La primera cara principal está en un lado de la unión fotovoltaica, mientras que la segunda cara principal está en el otro lado de la unión.

Una parte de la energía luminosa que incide en la célula fotovoltaica desde una de las caras principales, la cara frontal, se transforma en portadores de carga eléctrica por medio de la unión fotovoltaica. El sustrato 1 es por ejemplo un sustrato 1 de material semiconductor cristalino, de manera más precisa un sustrato 1 hecho de silicio monocristalino o policristalino.

La unión fotovoltaica se realiza en el sustrato 1 por medio de cualquier técnica adecuada. A título de ejemplo, en el caso de un sustrato 1 hecho de silicio o de germanio de tipo p, se realiza un dopaje de tipo opuesto (aquí de tipo n) en una de las caras principales. Por lo tanto, en el sustrato 1, hay una parte dopada de tipo p y una parte dopada de tipo n, lo que permite que se forme la unión fotovoltaica requerida. Los perfiles de los diferentes dopantes pueden variar espacialmente con el fin de mejorar el efecto fotovoltaico o la resistencia de contacto del sustrato 1 en función 45 de los lugares en los que se encuentre.

La cara principal del sustrato que sirve como cara frontal de la célula fotovoltaica está provista de contactos conductores (no mostrados) que permiten la salida de la corriente eléctrica producida en la célula. Los contactos se realizan preferentemente de materiales que presentan una resistividad baja con el fin de limitar las resistencias de 50 acceso y, de esta manera, no perjudicar el funcionamiento de la célula. A título de ejemplo, los contactos están hechos de material metálico, más precisamente a base de plata.

La otra cara principal, que sirve como cara posterior, también está provista de contactos conductores que permiten la salida de la corriente eléctrica producida en la célula. Los contactos conductores dispuestos sobre las caras 55 principales opuestas representan los dos bornes de salida de la célula fotovoltaica. A título de ejemplo, los contactos de la cara posterior están hechos de material metálico, más precisamente a base de plata y/o de aluminio. Los contactos conductores están conectados eléctricamente al substrato 1 por medio de diferentes capas eléctricamente conductoras.

Los contactos conductores se realizan por medio de cualquier técnica adecuada, por ejemplo mediante serigrafía. También es posible... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Célula fotovoltaica que comprende:

-un sustrato (1) que comprende una unión fotovoltaica, -una capa de recogida (3) , eléctricamente conductora, -una película de pasivación (2) , eléctricamente conductora, que separa la capa de recogida (3) de una cara posterior del sustrato (1) , célula caracterizada porque un patrón de conexión (4) , eléctricamente conductor, mantiene en suspensión una zona de la capa de recogida (3) con respecto a la película de pasivación (2) .

2. Célula de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la película de pasivación (2) está

hecha de material semiconductor. 15

3. Célula de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende un patrón de conexión (4) en una aleación de material semiconductor y de material metálico.

4. Célula de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque la capa de recogida 20 (3) está hecha de material semiconductor.

5. Célula de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la capa de recogida (3) está parcialmente recubierta por un patrón de protección (5) y porque el patrón de conexión (4) y el patrón de protección (5) están dispuestos uno frente al otro a cada lado de la capa de recogida (3) .

6. Célula de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la capa de recogida (3) está formada por un material poroso y parcialmente llena por el patrón de protección.

7. Célula de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque 30 comprende: -un sustrato (1) hecho de silicio, -una película de pasivación (2) hecha de silicio dopado de tipo p.

35. una capa de recogida (3) hecha de aluminio,

-patrones de protección (5) hechos de óxido de silicio.

40. un patrón de conexión (4) hecho de una aleación de silicio-aluminio.

8. Procedimiento de fabricación de una célula fotovoltaica caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

-proporcionar un sustrato (1) provisto de una unión fotovoltaica y recubierto sobre una cara posterior por una película de pasivación (2) eléctricamente conductora, una zona de material de sacrificio y una capa de recogida (3) eléctricamente conductora,

-degradar la zona de sacrificio con el fin de formar una zona suspendida en la capa de recogida (3) y un patrón de 50 conexión (4) entre la película de pasivación (2) y la capa de recogida (3) .

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la zona de sacrificio está hecha de aleación de aluminio y de silicio y es degradada por una solución de ácido clorhídrico a través de una zona permeable de la capa de recogida (3) .

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la capa de recogida (3) y los patrones de protección (5) se depositan por serigrafía.