Procedimiento para la fabricación de células solares interconectadas en serie,

comprendiendo el procedimiento los pasos siguientes: - introducción de un sustrato (1) en por lo menos una cámara de precipitación, -precipitación en la cámara de precipitación de por lo menos una capa de material (2, 3, 4) sobre el sustrato o sobre una capa de material ya aplicada, caracterizado porque en la cámara de precipitación (12) se sitúa el sustrato sobre una superficie de asiento (15) abombada en la dirección hacia un dispositivo de precipitación (14) siendo el sustrato flexible y estando sometido a una tensión mecánica previa, o abombado de acuerdo con la superficie de asiento, y efectuando una estructuración de la capa aplicada mediante por lo menos un hilo tensado (13) que asienta con una fuerza definida contra el sustrato aplicado sobre la superficie de asiento abombada, y que apantalla la capa de material aplicada o el sustrato respecto al dispositivo de precipitación, estructurando de este modo la capa de material que se ha de aplicar

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de células solares interconectadas en serie, comprendiendo el procedimiento la fase de introducir un sustrato en por lo menos una cámara de precipitación así como la precipitación de por lo menos una capa de material sobre el sustrato o sobre una capa de material ya aplicada en la cámara de precipitación.

Las células solares de capa delgada, en particular pero no exclusivamente a base de silicio amorfo, están compuestas de una serie de capas individuales, concretamente un sustrato y una capa de contacto posterior aplicada sobre este, una capa activa, inclusive eventuales capas tampón u otras capas necesarias y una capa de contacto frontal. Las distintas capas se estructuran después de la aplicación de la capa respectiva y en la medida en que esto sea necesario, por ejemplo mediante láser o por un procedimiento mecánico para obtener una subdivisión en distintas capas, y a continuación se aplica la capa siguiente. La capa subsiguiente tiene que estructurarse también igualmente. De este modo resulta para cada capa precipitada un proceso subsiguiente de estructuración.

Además del coste del proceso adicional que se requiere, los procesos de estructuración presentan los inconvenientes más diversos. Así por ejemplo la estructuración mediante una incisión mecánica puede dar lugar a la formación de virutas y grietas en la capa. Las virutas que sobresalgan pueden formar eventualmente una resistencia respecto a la célula o se pueden llegar a producir cortocircuitos entre el contacto frontal y el contacto posterior.

Al efectuar la estructuración mediante láser y debido al efecto del calor puede llegar a producirse una fusión de las distintas capas entre sí. Estas fusiones dan lugar a cortocircuitos en los cantos de corte o a resistencias en paralelo entre la capa de contacto frontal y la capa de contacto posterior. También es conocido el proceso de efectuar una conexión en serie de células solares de modo sencillo, separando las células inclusive el sustrato y efectuando a continuación una nueva unión de los contactos frontales con los contactos posteriores de la célula subsiguiente, mediante un pegado solapado con un adhesivo conductor, o mediante soldadura. Pero para poder realizar esta estructuración es preciso que el sustrato sea conductor. Según la calidad del pegamento y del proceso de pegado se produce una resistencia adicional.

Además de esto, los procedimientos antes citados solamente son adecuados condicionalmente para la fabricación subsiguiente por un procedimiento continuo o cuasi continuo. En particular es necesario que las distintas capas estén estructuradas antes de efectuar la precipitación de la capa subsiguiente. Si se interrumpe la secuencia de precipitación existe sin embargo el peligro de que las distintas capas reaccionen en la superficie con el aire ambiente.

Otro procedimiento para la estructuración de células solares interconectadas, en particular de módulos solares de capa delgada conectados en serie, se da a conocer en el documento DE 196 51 655 C21, donde está previsto que por lo menos las respectivas primeras capas semiconductoras de células contiguas tengan en sus zonas limítrofes un tramo común de transición consistente en el material aislante convertido de las primeras capas semiconductoras.

Una configuración de este tipo y en particular la interconexión efectuada de este modo sin embargo no son adecuadas para un proceso de fabricación continuo o cuasi continuo.

Por las patentes US, US-PS 4.677.738 B1 así como US-PS-6.258.408 B1 se conocen procedimientos continuos o cuasi continuos para la fabricación de células solares.

El documento US 6.273.955 B1 describe un procedimiento de fabricación para células solares.

Partiendo del estado de la técnica antes citado, el objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para la fabricación de módulos de células solares interconectados de forma integrada, que evite los inconvenientes de los métodos actuales y que al mismo tiempo proporcione un procedimiento de fabricación sencillo.

Con la invención se resuelve este objetivo mediante un procedimiento genérico en el que en la cámara de precipitación se aplica el sustrato sobre una superficie de asiento abombada en la dirección de un dispositivo de precipitación, estando el sustrato sometido a tensión mecánica previa o está abombado de acuerdo con la superficie de asiento, efectuándose la estructuración de la capa aplicada mediante unos hilos tensados que asientan con una fuerza definida contra el sustrato aplicado sobre la superficie de asiento abombada, y que apantallan las capas de material ya aplicadas o el sustrato, estructurando de este modo la capa de material que se ha de aplicar.

El sustrato es por ejemplo un sustrato flexible que asienta contra un plano curvado cuya curvatura se encuentra en la dirección de un dispositivo de precipitación. Contra esta superficie de asiento curvada entre el sustrato y el dispositivo de precipitación asientan al mismo tiempo los hilos, pudiendo aplicarse por medio de los hilos tensados, que están en contacto con la superficie de asiento abombada, una fuerza definida sobre el sustrato, y al mismo tiempo un asiento seguro a lo largo de una zona de estructuración prefijada. Para ello la superficie abombada está configurada preferentemente de forma simétrica respecto a un eje central, y está dispuesta en particular dentro del campo de precipitación.

Como alternativa, el sustrato puede tener ya un abombado previo conforme al abombamiento de la superficie de asiento. En este caso se pueden emplear por ejemplo también sustratos metálicos.

Debido al asiento arqueado de la lámina de sustrato y al ajuste de la fuerza y la conducción de los hilos que asientan con ésta sobre la superficie de asiento definido con ello se consigue una estructuración mediante el apantallamiento del recubrimiento de la capa situada debajo. De este modo se puede evitar que llegue a penetrar material debajo de los hilos. Al aplicar la capa se produce a causa de los hilos un apantallamiento de la banda de material situada debajo o del sustrato situado debajo. Para ello es especialmente ventajoso que no sea preciso prever ningún paso de estructuración adicional independiente. La estructuración tiene lugar al mismo tiempo que la precipitación, en un solo proceso. Después de su precipitación, las capas no sufren acciones mecánicas ni térmicas o cargas. De este modo se puede hacer realidad un proceso continuo, estacionario pero también uno cuasi continuo, que permita realizar una producción económica de módulos solares sobre sustratos ligeros y flexibles, que ahorren costes.

Los hilos pueden transcurrir para ello en la dirección del abombamiento, siendo esto lo más preferido. Sin embargo en los procedimientos estacionarios los hilos pueden tener también cualquier otra dirección que se desee, situada entre 0° y 90° respecto a la dirección del abombamiento.

Al desaparecer el subsiguiente tratamiento mecánico y térmico, la célula solar correspondiente adquiere unas buenas propiedades eléctricas, ópticas y mecánicas. No pueden llegar a producirse resistencias en paralelo entre el contacto frontal y el contacto posterior. Las fuerzas de rozamiento de los hilos de apantallamiento actúan sobre el sustrato impidiendo la formación de resistencias transversales entre los contactos posteriores de las distintas células,.

Para la precipitación de las capas se puede emplear en particular el método Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD).

El procedimiento puede realizarse de forma estacionaria pero también continua o cuasi continua. En la forma de trabajo continua o cuasi continua, la dirección de movimiento del sustrato es al mismo tiempo la dirección de tracción de los hilos tensados. De este modo los hilos se alinean automáticamente de la forma deseada.

Un proceso continuo o cuasi continuo ofrece también la ventaja de que debido al desplazamiento continuo del sustrato a través de la cámara de precipitación solamente surgen ya diferencias de capa unidimensionales. Éstas pueden aparecer exclusivamente a lo ancho, es decir en dirección transversal a la de tracción. En el caso de trabajar con unos parámetros de precipitación constantes no hay diferencias de capa en la dirección de tracción.

Mediante el procedimiento antes descrito se tiene la posibilidad de producir sobre un sustrato células de capa delgada interconectadas...

1. Procedimiento para la fabricación de células solares interconectadas en serie, comprendiendo el procedimiento los pasos siguientes:

- introducción de un sustrato (1) en por lo menos una cámara de precipitación, -precipitación en la cámara de precipitación de por lo menos una capa de material (2, 3, 4) sobre el sustrato o sobre una capa de material ya aplicada,

caracterizado porque

en la cámara de precipitación (12) se sitúa el sustrato sobre una superficie de asiento

(15) abombada en la dirección hacia un dispositivo de precipitación (14) siendo el sustrato flexible y estando sometido a una tensión mecánica previa, o abombado de acuerdo con la superficie de asiento, y efectuando una estructuración de la capa aplicada mediante por lo menos un hilo tensado (13) que asienta con una fuerza definida contra el sustrato aplicado sobre la superficie de asiento abombada, y que apantalla la capa de material aplicada o el sustrato respecto al dispositivo de precipitación, estructurando de este modo la capa de material que se ha de aplicar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento transcurre de modo continuo o cuasi continuo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el hilo se conduce sobre un dispositivo tensor, y se desplaza en el sentido de avance del sustrato o en contra de éste, en particular en los procedimientos continuos o cuasi continuos.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el por lo menos un hilo transcurre formando un ángulo de ≥0° y <90° respecto a la dirección de abombamiento de la superficie de asiento.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sustrato va conducido y tensado sobre una guía de rodillos.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el

hilo va tensado sobre una guía de rodillos.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque hay

varias cámaras de precipitación dispuestas una tras otra, y en cada cámara de 5 precipitación se precipita una capa.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sustrato está formado por un material de una banda de lámina o textil.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se aplican tres capas, concretamente una capa de contacto posterior, una capa activa y una capa de contacto frontal.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la capa activa comprende una o varias transiciones de separación de las cargas, en particular transiciones pn o pin.

11. Dispositivo, en particular para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo como mínimo una cámara de precipitación 20 (12), donde en la cámara de precipitación (12) está dispuesto un dispositivo de recubrimiento (14) y una unidad de estructuración (18), que comprende como mínimo hilo (13) para estructurar una capa de material (2, 3, 4) a precipitar sobre un sustrato (1) en la cámara de precipitación (12), estando prevista en la cámara de precipitación (12) una superficie de asiento (15) abombada en dirección hacia el dispositivo de recubrimiento (14), siendo el sustrato (1) un sustrato (1) flexible o abombado de acuerdo con la superficie de asiento (15) sometido a una tensión mecánica inicial, pudiendo colocarse el sustrato (1) sobre la superficie de asiento y pudiendo aplicarse el hilo (13) contra el sustrato (1) con una fuerza definida formando un ángulo de ≥0° e <90° con respecto a la dirección de abombamiento de la superficie de asiento (15).