DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA APLICAR UNA CAPA DE LÍQUIDO DELGADA UNIFORME SOBRE SUSTRATOS.

Dispositivo (10) para aplicar una capa de líquido delgada uniforme,

especialmente de ácido fosfórico, sobre sustratos (12), especialmente celdas de silicio para la fotovoltaica, con una cámara de proceso (14) que está provista de una cubeta de líquido (16) y de un dispositivo de sonidos de alta frecuencia (11) que convierte el líquido en niebla de líquido (15), y con un dispositivo de transporte (13) dispuesto por debajo de un pozo de caída para niebla de líquido (25) de la cámara de proceso (14) para los sustratos (12), caracterizado porque el pozo de caída para niebla de líquido (25) de la cámara de proceso (14) experimenta un estrechamiento de su sección transversal interior hacia el dispositivo de transporte (13) y desemboca en una disposición del pozo de paso (40) para los sustratos (12) que cubre el dispositivo de transporte (13), y porque las secciones transversales internas del extremo de desembocadura del pozo de caída para niebla de líquido (25) y de la disposición del pozo de paso (40) están coordinadas entre sí, preferiblemente son esencialmente iguales

La presente invención se refiere a un dispositivo para aplicar una capa de líquido delgada uniforme, especialmente de ácido fosfórico, sobre sustratos, especialmente celdas de silicio para la fotovoltaica según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento para aplicar una capa de líquido delgada uniforme, especialmente de ácido fosfórico, sobre sustratos, especialmente celdas de silicio, para la fotovoltaica según el preámbulo de la reivindicación 18.

Para poder fabricar celdas fotovoltaicas de silicio inicialmente se necesita un dopaje de fósforo de las celdas brutas. Para esto, la celda se humedece en la primera etapa con ácido fosfórico y las celdas humedecidas se llevan luego a un horno de alta temperatura a aproximadamente 800 a 900ºC en el que el fósforo del ácido seco difunde en el sustrato de silicio. A este respecto, el recubrimiento deberá realizarse de una forma muy uniforme para conseguir una distribución uniforme en la difusión y, por otra parte, ser muy ahorrativos ya que exceso de ácido fosfórico se funde sobre la celda como “vidrio fosforoso” y sólo puede o debe retirarse de nuevo con mucho esfuerzo con ayuda de ácido fluorhídrico.

La aplicación de ácido fosfórico sobre los sustratos de silicio se realiza de manera conocida nebulizando el ácido fosfórico mediante un dispositivo de sonidos de alta frecuencia y depositando la niebla de ácido fosfórico sobre los sustratos de silicio. A este respecto, la niebla de ácido fosfórico se conduce de la cámara de proceso a un pozo de caída que es relativamente ancho y está dispuesto a una distancia relativamente grande por encima de los sustratos o celdas de silicio que pasan. Una desventaja de esto es que este dispositivo conocido no ofrece ninguna garantía de una homogeneización de la niebla ya que tan sólo ligeros movimientos del aire son suficientes para “volar” la niebla. Además, la configuración de la cámara de proceso conduce a que gotas de condensado perjudiciales caigan sobre las celdas de silicio, lo que es contrario a una humectación o recubrimiento homogéneo. Se ha intentado capturar tales gotas de condensado mediante una cubeta de gotas por debajo del pozo de caída, lo que, sin embargo, impide todavía aún más una extensión uniforme de la niebla.

El documento US 2003/039766 A1 da a conocer un dispositivo y un procedimiento para aplicar capas de líquido sobre sustratos y concretamente para aplicar una capa de líquido uniforme sobre sustratos bajo condiciones atmosféricas. El dispositivo conocido comprende en una forma de realización una planta de recubrimiento atmosférico con una cámara de pulverización por ultrasonidos en la que una boquilla de pulverización por ultrasonidos se posiciona sobre el sustrato y el líquido de proceso se convierte en una fina niebla de líquido. Esta boquilla de pulverización está fijada en un brazo que se mueve desde el borde hasta el centro de una oblea, o al revés. El sustrato puede rotarse opcionalmente durante el proceso de recubrimiento. En relación con una cinta transportadora, el recubrimiento también puede realizarse

de forma continua con el dispositivo y el procedimiento.

Por tanto, es objetivo de la presente invención proporcionar un dispositivo para aplicar una capa de líquido delgada uniforme, especialmente de ácido fosfórico, sobre sustratos, especialmente celdas de silicio, para la fotovoltaica del tipo mencionado al principio que permita una aplicación de líquido, especialmente de ácido fosfórico, sobre los sustratos en cuestión, especialmente celdas de silicio, esencialmente más homogénea tanto con respecto a la superficie como a la cantidad.

Para la solución de este objetivo, en un dispositivo para aplicar una capa de líquido delgada uniforme, especialmente de ácido fosfórico, sobre sustratos, especialmente celdas de silicio, para la fotovoltaica del tipo mencionado se prevén las características especificadas en la reivindicación 1.

Mediante las medidas según la invención se consiguen dentro de un circuito esencialmente cerrado tanto una formación de niebla homogénea como una conducción homogénea de la niebla de líquido desde el sitio de generación (cámara de proceso) hasta el sitio de la aplicación y durante la aplicación sobre los sustratos, especialmente celdas de silicio. Esta

Homogeneidad se refiere tanto a la deposición plana como a la deposición cuantitativa sobre los sustratos de silicio. Además, mediante el estrechamiento del pozo de caída para niebla de líquido y la retención resultante puede conseguirse una compresión y homogeneización adicional de la niebla de líquido.

Con las características según la reivindicación 2 se consigue una realización sencilla desde el punto de vista de la técnica de fabricación del pozo de caída.

Con las características según la reivindicación 3 se consigue que el techo de la disposición del pozo de paso dispuesto encima de los sustratos de silicio que pasan se mantenga a temperatura de manera que no sea posible una condensación de la niebla de líquido y, por tanto, la formación de gotitas, lo que promueve adicionalmente la homogeneidad de la niebla de líquido y su aplicación.

Con las características según la reivindicación 4 y/o 5 se consigue un transporte activo regulable y homogéneo de la niebla de líquido desde el sitio de formación hasta la aplicación y durante la fase de aplicación. A este respecto, en la utilización del canal de aire de escape es apropiado prever las características según la reivindicación 6 para no perjudicar la homogeneidad de la niebla de líquido en el extremo de paso de la disposición de pozo y conferir a la niebla de líquido una velocidad de flujo definida.

Con las características según la reivindicación 7 se consigue de forma preferida y ventajosa que la niebla de líquido pueda depositarse uniformemente y en cantidad suficiente sobre los sustratos de silicio debido a la fuerza de la gravedad que actúa sobre la niebla de líquido y a la

duración de la acción durante el tiempo de transporte.

Según las características de reivindicación 8, en la zona de la generación de la niebla de líquido está previsto un elemento de impacto que tiene la ventaja de que su tejido de plástico captura el líquido sin salpicar y puede deslizarse de nuevo a la cubeta de líquido. Una configuración ventajosa de esto resulta de las características según la reivindicación 9.

Una configuración del techo de la cámara de proceso según las características de la reivindicación 10 proporciona la ventaja en cuanto a la homogeneidad de la niebla de líquido que mediante la disposición inclinada el condensado que va a recogerse en él puede conducirse de nuevo a la cubeta de líquido.

Correspondientemente, según la reivindicación 11 se prevén medidas en el pozo de caída para niebla de líquido que pueden desviar libre de gotas hacia abajo el condensado que se deposita en las paredes del pozo de caída. A este respecto es apropiado prever las características según la reivindicación 12 de manera que el condensado pueda desviarse a un lado por los canales.

Otra configuración constructiva preferida resulta según las características de la reivindicación 13, con la ventaja que el ancho de un dispositivo de este tipo puede aumentarse casi discrecionalmente.

En el dispositivo conocido mencionado al principio se utiliza un dispositivo de sonidos de alta frecuencia cuyo emisor o generador de sonidos de alta frecuencia no es resistente a ácido fosfórico. Por tanto, es necesario utilizar un recipiente intermedio que esté lleno de agua sin aire y esté unido a un circuito de acondicionamiento térmico. En la parte inferior del recipiente intermedio está fijado el generador de sonidos de alta frecuencia, y en la parte superior del recipiente intermedio una membrana, sirviendo el agua y la membrana de transmisores de sonidos desde el emisor de sonidos de alta frecuencia hasta la pila o cubeta de ácido fosfórico situada encima. A este respecto es desventajosa la laboriosa y costosa técnica, frecuentes roturas por fatiga de la membrana y el intercambio laborioso y que requiere mucho tiempo resultante de esto de la membrana, como también las propiedades de amortiguación de un transmisor de sonidos tal.

Para evitar estas desventajas, en un dispositivo del tipo mencionado al principio se prevén las características especificadas en la reivindicación 14. De esta manera se consigue que en la boquilla...

1. Dispositivo (10) para aplicar una capa de líquido delgada uniforme, especialmente de ácido fosfórico, sobre sustratos (12), especialmente celdas de silicio para la fotovoltaica, con una cámara de proceso (14) que está provista de una cubeta de líquido (16) y de un dispositivo de sonidos de alta frecuencia (11) que convierte el líquido en niebla de líquido (15), y con un dispositivo de transporte (13) dispuesto por debajo de un pozo de caída para niebla de líquido (25) de la cámara de proceso (14) para los sustratos (12), caracterizado porque el pozo de caída para niebla de líquido (25) de la cámara de proceso (14) experimenta un estrechamiento de su sección transversal interior hacia el dispositivo de transporte (13) y desemboca en una disposición del pozo de paso (40) para los sustratos (12) que cubre el dispositivo de transporte (13), y porque las secciones transversales internas del extremo de desembocadura del pozo de caída para niebla de líquido (25) y de la disposición del pozo de paso (40) están coordinadas entre sí, preferiblemente son esencialmente iguales.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el pozo de caída para niebla de líquido (25) está diseñado con forma de cuña con respecto a la disposición del pozo de paso (40).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque sobre la disposición del pozo de paso (40) en la dirección de paso (A) después de la desembocadura del pozo de caída

(25) está dispuesto un pozo de recirculación (52) unido a la cubeta de líquido (16) cuyo extremo trasero alejado de la desembocadura está unido a un tanque de líquido (19).

4. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en una zona por encima del dispositivo de sonidos de alta frecuencia (11) desemboca un tubo de aire de entrada (31) unido a un primer dispositivo de regulación (32).

5. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el extremo de la disposición del pozo de paso (40) está previsto un canal de aire de salida (46) provisto de un segundo dispositivo de regulación (47).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque entre la disposición del pozo de paso (40) y el canal de aire de salida (46) está dispuesta una caja de aspiración (43) provista de un laminarizador (45) que está unida a un ventilador de aspiración (48).

7. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer y el segundo dispositivo de regulación (32, 47) para la velocidad del transporte de niebla de la cámara de proceso (14) por la disposición del pozo de paso (40) y la velocidad del dispositivo de transporte (13) para los sustratos (12) pueden coordinarse entre sí, preferiblemente pueden sincronizarse.

8. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la cámara de proceso (14) por encima del dispositivo de sonidos de alta frecuencia (11)

o de la cubeta de líquido (16) está previsto un elemento de impacto (28) que presenta un tejido (30), preferiblemente tejido de plástico.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque entre el extremo libre del elemento de impacto (28) inclinado a partir de una pared de la cámara de proceso (22) alejada del pozo de caída (25) y una barrera (27) dispuesta en el extremo de la cubeta de líquido (16) alejada de esta pared de la cámara de proceso (22) está dispuesto un paso (29) para la niebla de líquido.

10. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el techo (24) de la cámara de proceso (14) está inclinado de forma ascendente a partir de la pared de la cámara de proceso (22) alejada del pozo de caída (25).

11. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el pozo de caída para niebla de líquido (25) con forma de cuña está provisto en sus paredes limitantes (23, 26) de un revestimiento de tejido (34).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque las paredes limitantes (23, 26) del pozo de caída (25) terminan en la zona de desembocadura de la disposición del pozo de paso (40) mediante canales de salida (36, 37).

13. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque correspondientemente a un ancho del dispositivo de transporte (13) previsto perpendicular a la dirección de paso (A) y, por tanto, de la cámara de proceso (14) está prevista una pluralidad de dispositivos de sonidos de alta frecuencia (11) dispuestos en esta dirección a una distancia prefijada.

14. Dispositivo (10) según la reivindicación 1 o una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de sonidos de alta frecuencia (11) para nebulizar el líquido está provisto de una boquilla (68), preferiblemente de cristal de cuarzo, por debajo de la cual está dispuesto un generador de sonidos de alta frecuencia (65).

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque entre la boquilla (68) que sobresale del nivel de líquido (20) en la cubeta de líquido (16) y el generador de sonidos de alta frecuencia (65) están previstas líneas de suministro (69) para el líquido desde la cubeta (16) a la boquilla (68).

16. Dispositivo según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque la boquilla (68) está contenida en una carcasa (61) preferiblemente de plástico que está fijada en el fondo (21) de la cubeta de líquido (16) y atraviesa ésta de una forma impermeable a líquidos, porque el generador de sonidos de alta frecuencia (65) está fijado en la carcasa (61) en la zona del fondo de la cubeta

(21) y porque en la parte (67) de la carcasa (61) que se encuentra dentro de la cubeta de líquido

(16) está prevista una pluralidad de taladros de suministro radiales (69).

17. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque

el generador de sonidos de alta frecuencia es un elemento piezoeléctrico (65) sobre el cual está

fijada, preferiblemente pegada, una plaquita de cristal de cuarzo (66) orientada hacia la boquilla

5 (68) coordinada con la frecuencia de sonidos.

18. Procedimiento para aplicar una capa de líquido delgada uniforme, especialmente de ácido fosfórico, sobre sustratos, especialmente celdas de silicio para la fotovoltaica, en el que dentro de una cámara de proceso se genera mediante un dispositivo de sonidos de alta frecuencia una niebla de líquido que cae o se deposita sobre los sustratos en movimiento preferiblemente mediante un dispositivo de transporte, caracterizado porque la niebla de líquido de la cámara de proceso se mueve activamente en su camino hacia los sustratos y porque la niebla de líquido se comprime y se homogeneíza en un pozo de caída conectado a la cámara de proceso y de allí se conduce en una disposición del pozo de paso dispuesta sobre los sustratos en movimiento y se deposita sobre los sustratos, en el que el movimiento activo de la niebla de líquido se coordina con

15 la velocidad de los sustratos, preferiblemente se sincroniza. 19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque el líquido calentado se recircula directamente a la disposición del pozo de paso que conduce la niebla de líquido que va a depositarse.

20. Procedimiento según la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque la niebla de 20 líquido en el extremo de la disposición del pozo de paso se aspira uniformemente como resto.