PROCEDIMIENTO DE MARCACION DE CELDAS SOLARES Y CELDA SOLAR.
Procedimiento de marcación de celdas solares, con los pasos
- disposición de un sustrato con una superficie de sustrato para confeccionar una celda solar (1) que presenta una zona activa (5),
y
- producción de como mínimo un ahondamiento (21, 31) en la superficie de sustrato mediante el uso de radiación láser, donde el como mínimo un ahondamiento (21, 31) forma una marcación (2, 3) para marcar la celda solar (1), y la producción del ahondamiento (21, 31) se realiza antes de efectuar un proceso de confección de celdas solares o mientras se lleva a cabo un proceso de fabricación de celdas solares,
caracterizado porque el sustrato se conforma como plaquita semiconductora con una superficie de plaquita, y la marcación (2, 3) en la superficie de plaquita se posiciona de modo tal que la marcación (2, 3) se ubica en la zona activa (5) de la celda solar (1) formada por la plaquita semiconductora
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W07051925EP.
Solicitante: Q-CELLS SE.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: SONNENELLEE 17-21,06766 BITTERFELD-WOLFEN.
Inventor/es: MULLER, JORG, PATZLAFF,TORALF.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 14 de Octubre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01L23/544 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 23/00 Detalles de dispositivos semiconductores o de otros dispositivos de estado sólido (H01L 25/00 tiene prioridad). › Marcas aplicadas sobre el dispositivo semiconductor, p. ej. marcas de referencia, esquemas de ensayo.
- H01L31/18 H01L […] › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
Clasificación PCT:
- H01L23/544 H01L 23/00 […] › Marcas aplicadas sobre el dispositivo semiconductor, p. ej. marcas de referencia, esquemas de ensayo.
- H01L31/18 H01L 31/00 […] › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de marcación de celdas solares y celda solar.
La invención se refiere a un procedimiento de marcación de celdas solares según el concepto general de la reivindicación 1, como también a una celda solar según el concepto general de la reivindicación 17.
En el documento US 6.235.637 B1, se revela un procedimiento para la marcación de plaquitas semiconductoras por medio de un láser. Para ello en primer lugar se recubre la superficie de la plaquita con barniz fotosensible. A continuación, en una forma de realización, se graba mediante láser un surco en el barniz fotosensible que se extiende hasta la superficie de la plaquita y eventualmente penetra en la superficie de la plaquita. De acuerdo con una realización alternativa, en primera instancia se elimina la capa de barniz fotosensible en un área de marcación en el borde de la plaquita. A continuación, en esta área de marcación, se graba una marca por medio de un láser.
En el documento US 4.568.409 A, se describe la estructuración por láser de capas delgadas para confeccionar un módulo solar de capa delgada con conmutación monolítica. Para ello se graban "scribes" de láser, en especial en capas de metalización.
El documento US 2004/166444 A1, se refiere al posicionamiento de una marcación en un sustrato que es procesado en un procedimiento en línea. El sustrato luego se utiliza en una estructura de sustrato o de superestrato como soporte para celdas solares de capa delgada que están conmutadas para conformar un módulo solar.
Por el documento EP 1 089 346 A2, se conoce un procedimiento para la marcación de celdas solares, en el que en primer lugar se pone a disposición un sustrato con una superficie de sustrato para confeccionar una celda solar que presenta una zona activa, y a continuación se efectúa al menos un ahondamiento en la superficie del sustrato, utilizando para ello un rayo láser. Ese como mínimo un hueco constituye una marcación para marcar la celda solar, y la realización del hueco se lleva a cabo antes del proceso de fabricación de celdas solares o mientras se concreta la fabricación de la celda solar. Pero este procedimiento de marcación de celdas solares está optimizado para el uso de módulos solares denominados de capa delgada. Dichos módulos de capa delgada comprenden una multiplicidad de celdas solares de capa delgada que están conmutadas en serie de manera monolítica. Estas celdas solares de capa delgada son asentadas en un sustrato conformado como placa de vidrio. A fin de que la marcación grabada con rayo láser no afecte la función de las celdas solares de capa delgada, la marcación es ubicada en el área perimetral de la placa de vidrio que no es utilizada para la generación de corriente eléctrica en el módulo solar.
Pero dado que las áreas perimetrales no aportan a la generación de corriente eléctrica de las celdas solares, es deseable conformar estas áreas perimetrales lo más reducidas posible.
La presente invención se basa en el objetivo de crear un sencillo procedimiento de marcación de celdas solares que permita minimizar las áreas perimetrales de la celda solar que no se utilizan para la generación de corriente eléctrica.
Este objetivo se cumple por medio de un procedimiento de marcación de celdas solares con las características de la reivindicación 1.
Según la invención, se prevé que el sustrato se conforme como plaquita semiconductora con una superficie de plaquita y que la marcación en la superficie de plaquita se posicione de modo tal que la marcación se ubica en la zona activa de la celda solar conformada por la plaquita semiconductora.
Debido a que se utilizan plaquitas semiconductoras como sustratos, es posible maximizar la zona activa de la celda solar generada en la superficie del sustrato hasta poco antes del borde del sustrato. Los diferentes pasos del proceso en comparación con los módulos solares de capa delgada, al confeccionar celdas solares de plaquitas semiconductoras, permiten el posicionamiento de una marcación en la zona activa de la celda solar, donde la marcación se produce en forma de como mínimo un ahondamiento realizado en la superficie de la plaquita, generado mediante radiación láser.
Durante la fabricación de las celdas solares de plaquitas semiconductoras, en el paso del proceso en el que se realiza la marcación en la superficie de la plaquita, es posible efectuar un seguimiento retrospectivo de dicho proceso de fabricación al elegir una marcación en especial.
Como plaquita semiconductora se puede usar material poli o monocristalino, en especial naturalmente silicio, pero también germanio y otros materiales de semiconductores conocidos como plaquitas. Asimismo es factible utilizar una plaquita semiconductora confeccionada mediante el procedimiento "string-ribbon".
La selección de las marcaciones, de preferencia se efectúa al final del proceso de fabricación de celdas solares, aunque también es posible concretarla entre distintos pasos parciales durante el procesamiento. Al continuar con el procesamiento de las celdas solares, por ejemplo para la confección de un módulo solar, se dispone de la misma posibilidad. Las celdas solares dispuestas en los módulos solares están orientadas con sus zonas activas de modo tal que puedan ser alcanzadas lo mejor posible por la irradiación lumínica. De esa manera se asegura además, como efecto adicional, que las marcaciones de las celdas solares en cada módulo solar puedan ser leídas sin dificultades por medio de dispositivos de lectura que operan con generadores ópticos de imagen. De ese modo es posible concretar un seguimiento a largo plazo de las celdas solares en módulos solares durante toda la vida útil del producto.
El procedimiento se refiere tanto al caso, en el que en una plaquita semiconductora se fabrique una sola celda solar, como también al caso en que en una plaquita semiconductora se fabrique una pluralidad de celdas solares. Si se trata de varias celdas solares, se puede generar una o más marcaciones.
De preferencia, se realiza como mínimo un ahondamiento con una profundidad tal que la marcación así obtenida incluso pueda ser leída por medio de un dispositivo optoelectrónico de lectura, incluso después de realizado el proceso de fabricación completo. De esa manera, con un mismo ahondamiento es posible efectuar el seguimiento del proceso de fabricación completo de una celda solar de plaquita semiconductora. En los pasos del proceso durante la confección es posible, por ejemplo, aplicar material sobre la superficie de la plaquita, como también, por ejemplo en forma de procesos de corrosión, se puede erosionar material de la superficie de la plaquita. Dependiendo del espesor (espesores de capa al precipitar y corrosionar) y la isotropía de la alteración del material, como también teniendo en cuenta los requerimientos del dispositivo lector que se utilice, se determina la profundidad de los ahondamientos.
Una variante especialmente ventajosa del procedimiento está caracterizada porque después de producir el como mínimo un ahondamiento se prevé un paso de corrosión de manera tal que las zonas afectadas por la carga de energía en la superficie de la plaquita son eliminadas por completo en el área del ahondamiento. Al producir los ahondamientos se actúa sobre la microestructura del material semiconductor en el área de la superficie de la plaquita mediante la aplicación de energía. De ese modo se actúa en especial sobre la vida útil del soporte de carga como magnitud importante para la función de la celda solar. Debido a que las zonas afectadas por la carga de energía son eliminadas en la superficie de la plaquita, puede evitarse que la celda solar sea afectada por la aplicación de energía de la radiación láser.
De preferencia, el paso de corrosión para eliminar la zona afectada por la carga de energía, se conforma de manera tal que la superficie de la plaquita es corroída con un mayor índice de corrosión en el área de los ahondamientos que fuera de la misma. De esa manera puede intensificarse aún más los ahondamientos en la superficie de la plaquita.
Es ventajoso que el paso de corrosión se realice como pulido químico en húmedo o como paso de corrosión en seco, en especial como proceso de corrosión plasmática. En este caso pueden usarse formas del proceso que se conocen, por ejemplo en la técnica de microsistemas, para el procesamiento controlado de la superficie de la plaquita.
En una variante especialmente ventajosa del proceso de fabricación se prevé que por medio del paso de corrosión adicionalmente...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de marcación de celdas solares, con los pasos
- - disposición de un sustrato con una superficie de sustrato para confeccionar una celda solar (1) que presenta una zona activa (5), y
- - producción de como mínimo un ahondamiento (21, 31) en la superficie de sustrato mediante el uso de radiación láser, donde el como mínimo un ahondamiento (21, 31) forma una marcación (2, 3) para marcar la celda solar (1), y la producción del ahondamiento (21, 31) se realiza antes de efectuar un proceso de confección de celdas solares o mientras se lleva a cabo un proceso de fabricación de celdas solares,
caracterizado porque el sustrato se conforma como plaquita semiconductora con una superficie de plaquita, y la marcación (2, 3) en la superficie de plaquita se posiciona de modo tal que la marcación (2, 3) se ubica en la zona activa (5) de la celda solar (1) formada por la plaquita semiconductora.
2. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el como mínimo un ahondamiento (21, 31) se produce con una profundidad tal que la marcación (2, 3) conformada por el mismo continúa siendo legible por medio de un dispositivo optoelectrónico de lectura, incluso después de realizado el proceso de fabricación completo.
3. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque después de producir el como mínimo un ahondamiento (21, 31) se prevé un paso de corrosión de manera tal que las zonas (11) afectadas por la carga de energía en la superficie de la plaquita son eliminadas por completo en el área del ahondamiento (21, 31).
4. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 3, caracterizado porque el paso de corrosión previsto se conforma de manera tal que la superficie de la plaquita es corroída con un mayor índice de corrosión en el área de los ahondamientos que fuera de la misma.
5. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el paso de corrosión se realiza como pulido químico en húmedo o como paso de corrosión en seco (por ejemplo corrosión por plasma).
6. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 5, caracterizado porque mediante el paso de corrosión se efectúa adicionalmente una textura de la superficie de la plaquita provista de la marcación (2, 3).
7. Procedimiento de marcación de celdas solares según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el como mínimo un ahondamiento (21, 31) se produce mediante erosión láser con una profundidad mayor que 8 µm, de preferencia mayor que 12 µm, de preferencia especial entre 15 y 30 µm.
8. Procedimiento de marcación de celdas solares según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación de tamaño de la profundidad respecto al diámetro del como mínimo un ahondamiento (21, 31) al producir el ahondamiento (21, 31) es mayor que 1:12, de preferencia mayor que 1:10 y de preferencia especial se ubica en el rango que varía entre 1:7 y 1:3.
9. Procedimiento de marcación de celdas solares según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el proceso de fabricación de las celdas solares comprende los siguientes pasos:
- la producción de un pasaje p-n de gran superficie en la superficie de la plaquita provista de la marcación (2, 3), por ejemplo mediante difusión térmica con una sustancia de dotación, en especial con fósforo;
- la precipitación de una capa antirreflectora en la superficie de la plaquita provista de la marcación (2, 3), por ejemplo en forma de una capa delgada (13) de nitruro de silicio o dióxido de titanio y
- la aplicación, el secado y el cocido de una pasta en forma de una rejilla metálica de electrodos que incluye circuitos impresos (4), en la superficie de la plaquita provista de la marcación (2, 3).
10. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 9, caracterizado porque los circuitos impresos (4) se disponen a una cierta distancia de la marcación (2, 3).
11. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 10, caracterizado porque los circuitos impresos (4) se disponen equidistantes entre sí.
12. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la marcación (2, 3) se dispone en el centro de la plaquita semiconductora y los circuitos impresos (4) se disponen de manera tal que un primer circuito impreso central (41a) desde uno de los lados de la superficie de la plaquita se extiende hacia la marcación (2) y un segundo circuito impreso central (41 b) del lado opuesto de la superficie de la plaquita se extiende hacia la marcación (2, 3), mientras que el primer circuito impreso central (41a) y el segundo circuito impreso central (41b) antes de contactarse con la marcación (2, 3) doblan en sentidos opuestos y desembocan en circuitos impresos (4a, 4b) que son adyacentes en cada caso.
13. Procedimiento de marcación de celdas solares según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la marcación (2, 3) que consiste en una pluralidad de ahondamientos (21, 31) se conforma a modo de identificación de serie, como un código matriz de datos o como un código de barras.
14. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 13, caracterizado porque la marcación (2) se genera como código matriz de datos 14 x 14 con una longitud de borde de esencialmente 2 mm x 2 mm.
15. Procedimiento de marcación de celdas solares según la reivindicación 14, caracterizado porque la marcación (3) se genera como identificación de serie legible por medio de un procedimiento de OCR, que comprende una pluralidad de signos y cifras y/o letras, donde los signos se conforman con una altura de aproximadamente un milímetro.
16. Procedimiento de marcación de celdas solares según como mínimo una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque se produce una pluralidad de marcaciones (2, 3) en la superficie de la plaquita.
17. Celda solar (1) con una zona fotovoltaicamente activa (5) que comprende una marcación (2, 3) que consiste en un ahondamiento (21, 31) producido por erosión con láser, caracterizada porque la celda solar (1) se fabrica de una plaquita semiconductora con una superficie de plaquita y la marcación (2,3) en la superficie de la plaquita se conforma en el área de la zona activa (5) de la celda solar.
18. Celda solar (1) según la reivindicación 17, caracterizada porque el como mínimo un ahondamiento (21, 31) se conforma con una profundidad tal que la marcación (2, 3) conformada por el mismo continúa siendo legible por medio de un dispositivo optoelectrónico de lectura, incluso después de realizado el proceso de fabricación completo.
19. Celda solar (1) según la reivindicación 17 o 18, caracterizada porque las áreas adyacentes (12) en el interior del como mínimo un ahondamiento (21, 31) presentan una microestructura multicristalina o monocristalina que no está afectada esencialmente por la carga de energía láser.
20. Celda solar (1) según una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizada porque la superficie de la plaquita en el interior del como mínimo un ahondamiento (21, 31) se conforma de manera texturada.
21. Celda solar (1) según una de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizada porque el como mínimo un ahondamiento (21, 31) tiene una profundidad mayor que 8 µm, de preferencia mayor que 12 µm, de preferencia especial entre 15 y 30 µm.
22. Celda solar (1) según una de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizada porque el como mínimo un ahondamiento (21, 31) se conforma de modo tal que la relación de tamaño de la profundidad respecto al diámetro del como mínimo un ahondamiento (21, 31) es mayor que 1:12, de preferencia mayor que 1:10 y de preferencia especial se incluye en el rango entre 1:7 y 1:3.
23. Celda solar (1) según una de las reivindicaciones 17 a 22, que comprende:
- un pasaje p-n de gran superficie en la superficie de la plaquita provista de la marcación (2, 3);
- una capa antirreflectora en la superficie de la plaquita provista de la marcación (2, 3), y
- una rejilla metálica de electrodos que incluye circuitos impresos (4), en la superficie de la plaquita provista de la marcación (2, 3),
donde los circuitos impresos (4) se extienden a una cierta distancia de la marcación (2,3).
24. Celda solar (1) según la reivindicación 23, caracterizada porque la marcación (2, 3) se dispone en el centro de la plaquita semiconductora y los circuitos impresos (4) se disponen de manera tal que un primer circuito impreso central (41a) desde uno de los lados de la superficie de la plaquita se extiende hacia la marcación (2) y un segundo circuito impreso central (41b) del lado opuesto de la superficie de la plaquita se extiende hacia la marcación (2, 3), y el primer circuito impreso central (41a) y el segundo circuito impreso central (41b) antes de contactarse con la marcación (2, 3) doblan en sentidos opuestos y desembocan en circuitos impresos (4a, 4b) que son adyacentes en cada caso.
25. Celda solar (1) según una de las reivindicaciones anteriores 17 a 24, caracterizada porque la marcación (2, 3) que consiste en una pluralidad de ahondamientos (21, 31) se conforma a modo de identificación de serie, como un código matriz de datos o como un código de barras.
26. Celda solar (1) según la reivindicación 25, caracterizada porque la marcación (2) se genera como código matriz de datos 14x14 con una longitud de borde de esencialmente 2 mm x 2 mm.
27. Celda solar (1) según la reivindicación 25, caracterizada porque la marcación (3) se genera como identificación de serie legible por medio de un procedimiento de OCR, que comprende una pluralidad de signos y cifras y/o letras, donde los signos se conforman con una altura de aproximadamente un milímetro.
28. Celda solar (1) según una de las reivindicaciones anteriores 25 a 27, caracterizada porque se produce una pluralidad de marcaciones (2, 3) en la superficie de la plaquita.
Patentes similares o relacionadas:
Procedimiento de fabricación de un dispositivo semiconductor con una capa de pasivación y dispositivo semiconductor correspondiente, del 15 de Julio de 2020, de Hanwha Q.CELLS GmbH: Procedimiento de fabricación de un dispositivo semiconductor, comprendiendo las siguientes etapas de procedimiento: - puesta a disposición […]
Celda solar con sustrato corrugado flexible y método para la producción de la misma, del 1 de Julio de 2020, de Flexucell ApS: Un transductor fotoeléctrico que comprende: un sustrato constituido por una hoja o banda elástica flexible, incluyendo el sustrato una superficie […]
Procedimiento para fabricar una película delgada a base de CI(G)S fotovoltaica mediante el uso de un fundente con un punto de fusión bajo, del 6 de Mayo de 2020, de KOREA INSTITUTE OF ENERGY RESEARCH: Un procedimiento de fabricación de una película delgada a base de CI(G)S para una celda solar mediante el uso de un fundente que tiene un punto de fusión […]
Dispositivo y método para recocer objetos en una cámara de tratamiento, del 22 de Abril de 2020, de (CNBM) Bengbu Design & Research Institute for Glass Industry Co., Ltd: Dispositivo para recocer por lo menos un objeto, en especial un cuerpo multicapas con dos capas por lo menos, con una cámara de tratamiento con […]
Procedimiento de fabricación de un elemento fotovoltaico, del 22 de Abril de 2020, de COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES: Procedimiento de fabricación de un elemento fotovoltaico, que comprende: a) una etapa de conexión eléctrica en serie de una pluralidad de células fotovoltaicas […]
Método e instalación para enmarcar un panel solar, del 20 de Abril de 2020, de MONDRAGON ASSEMBLY, S.COOP: Método e instalación para enmarcar un panel solar con una pluralidad de lados, donde se une un marco al panel solar. El marco comprende un segmento de marco para cada lado […]
Aplicación de adhesivo conductor en las celdas solares, del 8 de Abril de 2020, de TEAMTECHNIK MASCHINEN UND ANLAGEN GMBH: Dispositivo de conexión de celdas solares para la fabricación de cadenas de celdas solares cristalinas individuales y conectores eléctricamente […]
Célula solar y método de fabricación de células solares, del 15 de Enero de 2020, de SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD.: Una célula solar que comprende un sustrato de silicio dopado con galio que tiene una unión p-n formada en el mismo, en el que el sustrato de silicio […]