Un procedimiento que comprende: proporcionar un primer precursor (106;

126; 146; 206; 226; 246) sobre un primer sustrato (102; 122; 142; 202; 222; 242); proporcionar un segundo precursor (114; 134; 154; 214; 234; 254) sobre un segundo sustrato (112; 132; 152; 212; 232; 252); poner en contacto el primer precursor y el segundo precursor; hacer reaccionar el primer precursor y el segundo precursor para formar un producto de reacción química; y mover el primer sustrato y el segundo sustrato entre sí para separar el producto de la reacción química de al menos un miembro seleccionado del grupo constituido por el primer sustrato (102; 122; 142; 202; 222; 242) y el segundo sustrato (112; 132; 152; 212; 232; 252), caracterizado porque, para controlar la formación de una estructura de dominio de fase separada dentro del producto de la reacción química, se proporciona un constituyente de al menos un miembro seleccionado del grupo constituido por el primer precursor (106; 126; 146; 206; 226; 246) y el segundo precursor (102; 122; 142; 202; 222; 242) en una cantidad que varía periódicamente de una forma sustancialmente regular con respecto a una cantidad media con respecto a la situación espacial de la base, en el que la estructura de dominio de fase separada incluye una red de dominio de fase separada, en la que la cantidad del constituyente se aumenta periódicamente de manera sustancialmente regular mediante el revestimiento plano de una superficie dotada de relieve periódicamente de manera sustancialmente regular con un material que incluye un exceso del constituyente con respecto a la cantidad media, en la que la cantidad en que se proporciona el constituyente periódicamente varía de la cantidad media con respecto a la situación espacial de la base en una escala submicrométrica y en la que la cantidad en que se proporciona el constituyente periódicamente varía de la cantidad media con respecto a la situación espacial de la base en una escala que es sustancialmente un múltiplo de aproximadamente cinco nanómetros

Procedimientos de fabricación de estructuras de dominios de fases separadas de forma controlada.

Información sobre antecedentes

Las realizaciones de la presente invención versan en general sobre el campo de los materiales. Más en particular, las realizaciones de la presente invención versan sobre procedimientos de control de la formación de una estructura de dominio de fase separada dentro de un producto de una reacción química, de composiciones de materia que incluyen tal estructura de dominio de fase separada, y de maquinaria que tiene un relieve instrumental complejo para fabricar tales composiciones.

Los productos fotovoltaicos de la técnica anterior, basados en seleniuro de cobre e indio, denominados a veces PV basado en CIS, son conocidos para las personas versadas en la técnica de las células solares. El CulnSe es el material en película delgada más fiable y de mejor rendimiento para la generación de electricidad a partir de la luz solar. Una inquietud con esta tecnología es que en el futuro van a surgir restricciones en el suministro de la materia prima, a medida que aumente la producción de PV basado en CIS. Por ejemplo, el indio no se da de forma natural en minerales de concentración elevada. Típicamente, se obtiene indio a partir de ganga desechada de minerales de cinc. A medida que la producción de CIS PV se aproxime al intervalo de gran escala entre aproximadamente 10 gigavatios/año y aproximadamente 100 gigavatios/año, las restricciones en el suministro de indio se harán manifiestas. Estas restricciones de suministro llevarán a un aumento de costes. Además, a medida que aumente la producción de CIS PV, también surgirán restricciones de suministro de otras materias primas. Se requiere una solución que reduzca la cantidad de materias primas necesarias por vatio de capacidad de generadora en las películas delgadas de CIS PV.

Un enfoque para reducir la cantidad de materias primas necesarias es reducir el espesor del material en película delgada de CIS PV. El coeficiente inherente de absorción del CIS es muy elevado (es decir, de aproximadamente 10⁵ cm^-1). Esto significa que la mayor parte de la energía lumínica incidente puede ser absorbida con una película muy delgada de CIS. El uso de un reflector en la superficie posterior puede reducir adicionalmente el espesor necesario para absorber la mayor parte de la energía lumínica incidente. Aunque los productos de CIS PV de la técnica anterior son típicamente de al menos aproximadamente 2 micrómetros de espesor, es importante darse cuenta de que 0,25 micrómetros es teóricamente suficiente para que una película delgada de CIS PV situada en un reflector de la superficie posterior absorba la mayor parte de la energía lumínica incidente. También se requiere una solución que produzca películas delgadas de CIS PV más delgadas.

Entretanto, se ha desarrollado tecnología de síntesis y transferencia simultáneas asistidas por campos que es directamente aplicable a la fabricación de películas de CIS PV más delgadas. En las patentes estadounidenses n^os 6.736.986, 6.881.647, 6.787.012, 6.559.372, 6.500.733, 6.797.874, 6.720.239 y 6.593.213 se describen diversos aspectos de esta tecnología de síntesis y transferencia simultáneas asistidas por campos (aspectos que pueden usarse o no conjuntamente en combinación).

Por ejemplo, el documento US 6500733 B1 describe un procedimiento para la síntesis de películas, revestimientos o capas usando contención de la presión ejercida por los precursores. El procedimiento incluye ejercer una presión entre una primera capa de precursores que está acoplada a un primer sustrato y una segunda capa de precursores que está acoplada a un segundo sustrato; formar una capa de composición; y mover el primer sustrato con respecto al segundo sustrato, en el que la capa de composición sigue acoplada al segundo sustrato.

Una ventaja de la tecnología de síntesis y transferencia simultáneas asistidas por campos es que funciona mejor a medida que se hace más delgada la pila de precursores. Por ejemplo, la presión de vapor de selenio en una capa de producto de reacción basado en CIS es función de la temperatura. La presión necesaria para contener el selenio es función de la temperatura requerida para el proceso de reacción. Es importante darse cuenta de que el voltaje, si se utiliza, para lograr una presión deseada desciende a medida que desciende el espesor. Al reducirse el voltaje requerido, disminuyen las demandas físicas para el sistema (por ejemplo, el esfuerzo dieléctrico). Por lo tanto, al hacerse más delgada la pila de precursores, disminuye el voltaje necesario para generar una presión dada, lo que reduce el esfuerzo dieléctrico (por ejemplo, una capa de liberación), expandiendo con ello la gama de materiales que pueden utilizarse como dieléctrico.

Otra ventaja de la tecnología de síntesis y transferencia simultáneas asistidas por campos es que permite una provisión térmica inferior. La provisión térmica inferior es consecuencia de la mayor velocidad de la tecnología de síntesis y transferencia simultáneas asistidas por campos en comparación con enfoques alternativos, como la deposición (física o química) de vapores. Además de los ahorros en tiempo y energía proporcionados por la tecnología de síntesis y transferencia simultáneas asistidas por campos, también puede aumentarse la calidad de los productos resultantes. Por ejemplo, en el caso de fabricar PV basado en CIS, la menor provisión térmica permitida por el uso de la tecnología de síntesis y transferencia simultáneas asistidas por campos lleva a la reducción de reacciones indeseables, como la que se da entre el selenio y el molibdeno en la superficie de contacto entre el captador de CIS y el contacto metálico de la cara posterior. La reducción de esta reacción indeseable da como resultado una reducción en la pérdida de brillo, lo que, a su vez, da como resultado una mayor reflectividad de la superficie posterior.

Recientemente se ha demostrado que las películas delgadas de CIS fabricadas mediante técnicas convencionales contienen dominios que son resultado de fluctuaciones en la composición química^{(1, 2, 5)}. La recombinación indeseable de los portadores de carga tiene lugar en los límites entre los nanodominios dentro de tal captador PV basado en CIS. Por lo tanto, lo que se requiere también es una solución para controlar e, idealmente, para optimizar los límites entre estos nanodominios con composiciones químicas cambiantes.

Hasta la fecha, los requisitos de requerimientos reducidos de materias primas, de espesor reducido y de límites controlados entre nanodominios referidos a lo anterior no se han satisfecho plenamente. Por lo tanto, se necesita una solución que resuelva simultáneamente todos estos problemas.

Resumen de la invención

Existe la necesidad de las siguientes realizaciones de la invención.

Conforme a una realización de la invención, se proporciona un procedimiento que comprende: proporcionar un primer precursor sobre un primer sustrato; proporcionar un segundo precursor sobre un segundo sustrato; poner en contacto el primer precursor y el segundo precursor; hacer reaccionar el primer precursor y el segundo precursor para formar un producto de reacción química; y mover el primer sustrato y el segundo sustrato entre sí para separar el producto de la reacción química de al menos un miembro seleccionado del grupo constituido por el primer sustrato y el segundo sustrato, caracterizado porque, para controlar la formación de una estructura de dominio de fase separada dentro del producto de la reacción química, se proporciona un constituyente de al menos un miembro seleccionado del grupo constituido por el primer precursor y el segundo precursor en una cantidad que varía periódicamente de una forma sustancialmente regular con respecto a una cantidad media con respecto a la situación espacial de la base, en el que la estructura de dominio de fase separada incluye una red de dominio de fase separada, en la que la cantidad del constituyente se aumenta periódicamente de manera sustancialmente regular mediante el revestimiento plano de una superficie dotada de relieve periódicamente de manera sustancialmente regular con un material que incluye un exceso del constituyente con respecto a la cantidad media, en la que la cantidad en que se proporciona el constituyente periódicamente varía de la cantidad media con respecto a la situación espacial de la base en una escala submicrométrica y en la...

1. Un procedimiento que comprende: proporcionar un primer precursor (106; 126; 146; 206; 226; 246) sobre un primer sustrato (102; 122; 142; 202; 222; 242); proporcionar un segundo precursor (114; 134; 154; 214; 234; 254) sobre un segundo sustrato (112; 132; 152; 212; 232; 252); poner en contacto el primer precursor y el segundo precursor; hacer reaccionar el primer precursor y el segundo precursor para formar un producto de reacción química; y mover el primer sustrato y el segundo sustrato entre sí para separar el producto de la reacción química de al menos un miembro seleccionado del grupo constituido por el primer sustrato (102; 122; 142; 202; 222; 242) y el segundo sustrato (112; 132; 152; 212; 232; 252), caracterizado porque, para controlar la formación de una estructura de dominio de fase separada dentro del producto de la reacción química, se proporciona un constituyente de al menos un miembro seleccionado del grupo constituido por el primer precursor (106; 126; 146; 206; 226; 246) y el segundo precursor (102; 122; 142; 202; 222; 242) en una cantidad que varía periódicamente de una forma sustancialmente regular con respecto a una cantidad media con respecto a la situación espacial de la base, en el que la estructura de dominio de fase separada incluye una red de dominio de fase separada, en la que la cantidad del constituyente se aumenta periódicamente de manera sustancialmente regular mediante el revestimiento plano de una superficie dotada de relieve periódicamente de manera sustancialmente regular con un material que incluye un exceso del constituyente con respecto a la cantidad media, en la que la cantidad en que se proporciona el constituyente periódicamente varía de la cantidad media con respecto a la situación espacial de la base en una escala submicrométrica y en la que la cantidad en que se proporciona el constituyente periódicamente varía de la cantidad media con respecto a la situación espacial de la base en una escala que es sustancialmente un múltiplo de aproximadamente cinco nanómetros.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 que además comprende generar un campo eléctrico entre el primer sustrato (102; 122; 142; 202; 222; 242) y el segundo sustrato (112; 132; 152; 212; 232; 252).