Aparato fotovoltaico que incluye por lo menos una unidad de generación de energía que tiene una primera capa semiconductora no monocristalina de primer tipo de conductividad (3,

13, 43, 53, 63, 73, 83) que incluye por lo menos una capa, una segunda capa semiconductora no monocristalina substancialmente intrínseca (4, 14, 44, 54, 64, 74, 84), formada en dicha primera capa semiconductora no monocristalina, que incluye por lo menos una capa y que funciona como capa de conversión fotoeléctrica y una tercera capa semiconductora no monocristalina de segundo tipo de conductividad (5, 15, 45, 55, 65, 75, 85), formada sobre dicha segunda capa semiconductora no monocristalina, que incluye por lo menos una capa, caracterizado por el hecho de que por lo menos una de dicha capa que constituye dicha primera capa semiconductora no monocristalina, dicha capa que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha capa que constituye dicha tercera capa semiconductora no monocristalina presenta un plano de orientación de cristales preferido distinto de los planos de orientación de cristales preferidos del resto de capas

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención 5

La presente invención se refiere a un aparato fotovoltaico, y más concretamente, se refiere a un aparato fotovoltaico que incluye por lo menos una unidad de generación de energía que consiste en una pluralidad de capas semiconductoras no monocristalinas.

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Descripción de la técnica anterior

Un aparato fotovoltaico que emplea una capa semiconductora microcristalina de silicio como capa de conversión fotoeléctrica es conocido en general, tal como se describe en la patente americana US 2002/0008192, por ejemplo. Un semiconductor de silicio microcristalino que incluye una gran cantidad de granos cristalinos que presentan un 15 tamaño de grano máximo no mayor de varios cientos de nm y que contiene Si como elemento constituyente, también incluye el que presenta una fase amorfa en el mismo. El aparato fotovoltaico que emplea la capa de silicio microcristalino como capa de conversión fotoeléctrica descrita en la patente americana US 2002/0008192 puede absorber luz de una gama más amplia con una menor reducción de la eficacia de conversión que resulta de la fotodegradación en comparación con un aparato fotovoltaico que emplea una capa semiconductora de silicio amorfo 20 como capa de conversión fotoeléctrica.

El aparato fotovoltaico que emplea la capa de silicio microcristalino como capa de conversión fotoeléctrica descrita en la patente americana US 2002/0008192 citada anteriormente emplea un substrato que presenta una superficie irregular con un electrodo anterior, una capa de tipo n, una capa de conversión fotoeléctrica, una capa de tipo p y un 25 electrodo anterior formado sucesivamente sobre el mismo. Por lo tanto, el electrodo anterior y la capa de tipo n presentan superficies irregulares que reflejan la forma irregular de la superficie del substrato, de modo que la luz incidente puede ser dispersada a través de las superficies irregulares del electrodo anterior y la capa de tipo n. De este modo puede mejorarse un efecto de confinamiento óptico.

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En el aparato fotovoltaico descrito en la patente americana US 2002/0008192 citada anteriormente, sin embargo, el efecto de confinamiento óptico sigue siendo desventajosamente insuficiente. Más concretamente, el coeficiente de absorción de un semiconductor de silicio microcristalino es menor en un orden de magnitud que el de un semiconductor de silicio amorfo y, por lo tanto, el grosor de la capa de conversión fotoeléctrica que consiste en el semiconductor de silicio microcristalino debe aumentarse para obtener la absorción de luz de manera similar a una 35 capa de conversión fotoeléctrica que consiste en un semiconductor de silicio amorfo. Sin embargo, si se aumenta el grosor de la capa de conversión fotoeléctrica, la superficie irregular de la capa de conversión fotoeléctrica que consiste en el semiconductor de silicio microcristalino se suaviza para acercarse a una superficie substancialmente plana a pesar de la superficie irregular del substrato. Por lo tanto, las superficies de la capa de tipo p y el electrodo anterior sucesivamente formado sobre la capa de conversión fotoeléctrica también se aproximan a superficies 40 substancialmente planas y, por lo tanto, la dispersión la luz incidente a través de las superficies de la capa de tipo p y el electrodo anterior resulta difícil. En el aparato fotovoltaico descrito en la patente americana US 2002/0008192 citada anteriormente, por lo tanto, resulta difícil mejorar el efecto de confinamiento óptico por dispersión en el lado anterior. Por lo tanto, resulta más difícil absorber de manera eficaz la luz incidente con la capa de conversión fotoeléctrica en el aparato fotovoltaico que emplea la capa de silicio microcristalino como capa de conversión 45 fotoeléctrica descrita en la patente americana US 2002/0008192 mencionada anteriormente, y por lo tanto es desventajosamente difícil mejorar las características de salida.

DESCRIPCIÓN RESUMIDA DE LA INVENCIÓN

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La presente invención se ha propuesto con el fin de resolver el problema mencionado, y un objetivo de la presente invención es un aparato fotovoltaico capaz de mejorar las características de salida.

Para alcanzar el objetivo mencionado, un aparato fotovoltaico de acuerdo con un aspecto de la presente invención incluye por lo menos una unidad de generación de energía que tiene una primera capa semiconductora no 55 monocristalina de primer tipo de conductividad que incluye por lo menos una capa, una segunda capa semiconductora no monocristalina substancialmente intrínseca, formada en la primera capa semiconductora no monocristalina, que incluye por lo menos una capa y que funciona como capa de conversión fotoeléctrica y una tercera capa semiconductora no monocristalina de segundo tipo de conductividad, formada sobre la segunda capa semiconductora no monocristalina, que incluye por lo menos una capa, y por lo menos una de la capa que constituye 60 la primera capa semiconductora no monocristalina, la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina y la capa que constituye la tercera capa semiconductora no monocristalina presenta un plano de orientación de cristales preferido distinto de los planos de orientación de cristales preferidos del resto de capas.

En el aparato fotovoltaico de acuerdo con este aspecto de la presente invención, tal como se ha descrito anteriormente, por lo menos una de la capa que constituye la primera capa semiconductora no monocristalina, la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina y la capa que constituye la tercera capa semiconductora no monocristalina presenta la orientación de cristales preferida distinta de la del resto de capas de 5 modo que la superficie de por lo menos una de la capa que constituye la primera capa semiconductora no monocristalina, la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina y la capa que constituye la tercera capa semiconductora no monocristalina puede irregularizarse también cuando las superficies del resto de capas son substancialmente aplanadas, formando por lo menos una de la capa que constituye la primera capa semiconductora no monocristalina, la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina y la 10 capa que constituye la tercera capa semiconductora no monocristalina para tener un plano preferido de orientación de cristales que proporcione fácilmente una superficie irregular mientras se forman las superficies del resto de capas para que tengan planos preferidos de orientación de cristales que proporcionen fácilmente superficies substancialmente planas. De este modo, la luz incidente puede ser dispersada a través de la superficie irregular de por lo menos una de la capa que constituye la primera capa semiconductora no monocristalina, la capa que 15 constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina y de la capa que constituye la tercera capa semiconductora no monocristalina, de manera que puede obtenerse un excelente efecto de confinamiento óptico. Por lo tanto, la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina que funciona como capa de conversión fotoeléctrica puede absorber eficazmente la luz incidente, de modo que las características de salida del aparato fotovoltaico puede mejorarse. 20

En el aparato fotovoltaico de acuerdo con el aspecto mencionado anteriormente, las capas que constituyen la primera y la tercera capa semiconductora no monocristalina, respectivamente, y la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina tienen preferiblemente planos preferidos de orientación de cristales diferentes entre sí. De acuerdo con esta estructura, la superficie de la capa que constituye la tercera capa 25 semiconductora no monocristalina formada en la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina así como la superficie de la capa que constituye la primera capa semiconductora no monocristalina formada bajo la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina pueden irregularizarse también cuando la superficie de la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina es substancialmente aplanada, formando la capa que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina 30 para que tenga un plano preferido de orientación de cristales que proporcione fácilmente una superficie substancialmente plana mientras...

1. Aparato fotovoltaico que incluye por lo menos una unidad de generación de energía que tiene una primera capa semiconductora no monocristalina de primer tipo de conductividad (3, 13, 43, 53, 63, 73, 83) que incluye por lo menos una capa, una segunda capa semiconductora no monocristalina substancialmente intrínseca (4, 14, 44, 54, 64, 74, 84), formada en dicha primera capa semiconductora no monocristalina, que incluye por lo menos una capa y 5 que funciona como capa de conversión fotoeléctrica y una tercera capa semiconductora no monocristalina de segundo tipo de conductividad (5, 15, 45, 55, 65, 75, 85), formada sobre dicha segunda capa semiconductora no monocristalina, que incluye por lo menos una capa, caracterizado por el hecho de que

por lo menos una de dicha capa que constituye dicha primera capa semiconductora no monocristalina, dicha capa que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha capa que constituye dicha tercera 10 capa semiconductora no monocristalina presenta un plano de orientación de cristales preferido distinto de los planos de orientación de cristales preferidos del resto de capas.

2. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que

dichas capas que constituyen dichas primera y tercera capa semiconductora no monocristalina respectivamente y 15 dicha capa que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina tienen planos preferidos de orientación de cristales diferentes entre sí.

3. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dicha primera capa semiconductora no monocristalina, dicha capa segunda semiconductora no monocristalina y dicha tercera capa 20 semiconductora no monocristalina incluyen capas de silicio no monocristalinas, y dichas capas que constituyen la citada primera y tercera capa semiconductora no monocristalina respectivamente o bien dicha capa que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina tienen una orientación de cristales preferida en un plano (111) y la otra de dichas capas que constituye la citada primera y tercera capa semiconductora no monocristalina, respectivamente, y la citada capa la citada que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina 25 tienen una orientación de cristales preferida en un plano (220).

4. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que dicha capa (4) que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina tiene dicha orientación de cristales preferida en un plano (220) y dichas capas (3, 5) que constituyen dicha primera y tercera capa semiconductora no monocristalina tienen 30 respectivamente dicha orientación de cristales preferida en un plano (111).

5. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que dicha capa (14) que constituye la segunda capa semiconductora no monocristalina tiene dicha orientación de cristales preferida en un plano (111) y dichas capas (13, 15) que constituyen dicha primera y tercera capa semiconductora no monocristalina tienen 35 respectivamente dicha orientación de cristales preferida en un plano (220).

6. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha capa que constituye dicha primera capa semiconductora no monocristalina o dicha capa que constituye dicha tercera capa semiconductora no monocristalina tiene el mismo plano preferido de orientación de cristales que la citada capa que constituye dicha 40 segunda capa semiconductora no monocristalina y la otra de dichas capas que constituye la citada primera y tercera capa semiconductora no monocristalina tiene respectivamente un plano preferido de orientación de cristales diferente del plano preferido de orientación de cristales de la citada capa que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina.

45

7. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que dicha primera capa semiconductora no monocristalina, dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha tercera capa semiconductora no monocristalina incluyen capas de silicio no monocristalinas, y dicha capa (43) que constituye dicha primera capa semiconductora no monocristalina tiene una orientación de cristales preferida en un plano (111), y dichas capas (44, 45) que constituyen dicha segunda y tercera capa semiconductora no monocristalina tienen 50 respectivamente una orientación de cristales preferida en un plano (220).

8. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que dicha primera capa semiconductora no monocristalina, dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha tercera capa semiconductora no monocristalina incluyen capas de silicio no monocristalinas, y dichas capas (53, 54) que 55 constituyen dicha primera y segunda capa semiconductora no monocristalina tienen respectivamente una orientación de cristales preferida en un plano (111), y dicha capa (55) que constituye dicha tercera capa semiconductora no monocristalina tiene una orientación de cristales preferida en un plano (220).

9. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que dicha primera capa 60 semiconductora no monocristalina, dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha tercera capa semiconductora no monocristalina incluyen capas de silicio no monocristalinas, y dicha capa (63) que constituye

dicha primera capa semiconductora no monocristalina tiene una orientación de cristales preferida en un plano (220), y dichas capas (64, 65) que constituyen dicha segunda y tercera capa semiconductora no monocristalina tienen respectivamente una orientación de cristales preferida en un plano (111).

10. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que dicha primera capa 5 semiconductora no monocristalina, dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha tercera capa semiconductora no monocristalina incluyen capas de silicio no monocristalinas, y dichas capas (73, 74) que constituyen dicha primera y segunda capa semiconductora no monocristalina tienen respectivamente una orientación de cristales preferida en un plano (220), y dicha capa (75) que constituye dicha tercera capa semiconductora no monocristalina tiene una orientación de cristales preferida en un plano (111). 10

11. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que por lo menos una de dicha primera capa semiconductora no monocristalina, dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha tercera capa semiconductora no monocristalina incluye una pluralidad de capas, y por lo menos una de dicha pluralidad de capas tiene un plano preferido de orientación de cristales diferente del plano preferido de orientación 15 de cristales del resto de dichas capas.

12. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que dicha segunda capa semiconductora no monocristalina (84) incluye una primera capa (84a) y una segunda capa (84b), y dicha primera capa y dicha segunda capa tienen planos preferidos de orientación de cristales diferentes entre sí. 20

13. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que dicha segunda capa semiconductora no monocristalina incluye una capa de silicio no monocristalina, y dicha primera capa tiene una orientación de cristales preferida en un plano (111), y dicha segunda capa está formada sobre dicha primera capa y tiene una orientación de cristales preferida en un plano (220). 25

14. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que dicha primera capa semiconductora no monocristalina y dicha tercera capa semiconductora no monocristalina incluyen capas de silicio no monocristalinas, y dicha capa que constituye dicha primera capa semiconductora no monocristalina tiene una orientación de cristales preferida en un plano (220), y dicha capa que constituye dicha tercera capa semiconductora 30 no monocristalina tiene una orientación de cristales preferida en un plano (111).

15. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que por lo menos una de dicha capa que constituye dicha primera capa semiconductora no monocristalina, dicha capa que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha capa que constituye dicha tercera capa semiconductora no 35 monocristalina tiene una superficie irregular.

16. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que dicha capa (3) que constituye dicha primera capa semiconductora no monocristalina y dicha capa (5) que constituye dicha tercera capa semiconductora no monocristalina tienen dichas superficies irregulares. 40

17. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que dicha capa (53) que constituye dicha primera capa semiconductora no monocristalina y dicha capa (55) que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina tienen dichas superficies irregulares.

45

18. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que dicha capa (64) que constituye dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha capa (65) que constituye dicha tercera capa semiconductora no monocristalina tienen dichas superficies irregulares.

19. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que dicha capa que tiene dicha 50 superficie irregular incluye una capa de silicio no monocristalina que tiene una orientación de cristales preferida en un plano (111).

20. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende, además, una capa inferior que tiene una superficie irregular, en el que dicha primera capa semiconductora no monocristalina tiene una 55 superficie irregular, y dicha primera capa semiconductora no monocristalina que tiene dicha superficie irregular está formada sobre dicha capa inferior que tiene la superficie irregular.

21. Aparato fotovoltaico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha primera capa semiconductora no monocristalina, dicha segunda capa semiconductora no monocristalina y dicha tercera capa 60 semiconductora no monocristalina incluyen capas semiconductoras microcristalinas.