Un dispositivo fotovoltaico que comprende un sustrato semiconductor cristalino (2) del primer tipo de conducción,

que incluye una primera superficie principal y una segunda superficie principal proporcionada en el lado opuesto a la primera superficie principal, y una capa semiconductora (3) del segundo tipo de conducción dispuesta en la primera superficie principal, en el que, el substrato semiconductor cristalino comprende una superficie lateral procesada separada, formada por un proceso de separación, interpuesta entre la primera superficie principal y la segunda superficie principal. caracterizado porque la superficie lateral procesada separada comprende una región (4a, 7a) procesada con láser, formada mediante un proceso con láser, y una región procesada por corte, formada mediante un proceso de corte, la región procesada por láser es una región que se extiende desde la segunda superficie principal hacia el lado de la primera superficie principal, sin alcanzar la capa semiconductora del segundo tipo de conducción

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ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un dispositivo fotovoltaico que comprende un substrato semiconductor cristalino de un primer tipo de conducción que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal, y una capa semiconductora de un segundo tipo de conducción formada en la primera superficie principal del substrato semiconductor cristalino, y se refiere a un método de fabricación del dispositivo fotovoltaico.

Descripción de la Técnica Relacionada

En los últimos años existe una demanda creciente de dispositivos fotovoltaicos de varios tamaños para satisfacer las necesidades de los consumidores. Como método de fabricación de dispositivos fotovoltaicos de varios tamaños, existe un método en el que los dispositivos fotovoltaicos se fabrican mediante la utilización de un sustrato en un tamaño estándar, y a continuación son divididos en un tamaño deseado.

Por ejemplo, la publicación de patente no examinada número 2001 – 274441, da a conocer un método de separación de un sustrato de vidrio en un dispositivo fotovoltaico. De acuerdo con el método, los dispositivos fotovoltaicos fabricados de un sustrato de vidrio formado por electrodos transparentes, películas amorfas de silicio y electrodos metálicos sobre las mismas, son sometidos a la irradiación de un haz de láser. El haz de láser es irradiado sobre posiciones a separar, desde el lado del electrodo metálico. Por lo tanto, se forman zanjas en las posiciones desde las cuales son retirados los electrodos metálicos, las películas amorfas de silicio y los electrodos transparentes. Y a continuación, el sustrato de vidrio se corta a lo largo de las zanjas, creando los dispositivos fotovoltaicos de un tamaño deseado.

Mientras tanto, en los últimos años se han buscado activamente estudios y aplicaciones prácticas de baterías solares que sirven como dispositivos fotovoltaicos, las cuales están fabricadas de silicio cristalino tal como silicio monocristalino o silicio policristalino. Entre éstas, atrae mucha atención una batería solar con una heterounión que está formada combinando un silicio amorfo y un silicio cristalino, debido a sus capacidades para obtener la heterounión en un proceso de baja temperatura, igual o menor a 200 °C, y para obtener una eficiencia e levada de conversión.

La figura 1 es una vista esquemática en sección transversal, para explicar un ejemplo de dicha batería solar con una heterounión que está formada combinando un silicio amorfo y un silicio cristalino. Una batería solar 50 tiene una estructura en la cual están formadas una capa 3 semiconductora amorfa intrínseca, una capa 4 semiconductora amorfa 4 de tipo p, una capa 5 de película conductora transparente del lado p, y un electrodo colector 6 del lado p, sobre una superficie principal del substrato semiconductor cristalino 2 de tipo n, en el orden indicado. Además, están formadas una capa semiconductora amorfa intrínseca 7, una capa semiconductora amorfa 8 de tipo n, una capa de película conductora transparente 9 del lado n, y un electrodo colector 10 del lado n, sobre la otra superficie principal del substrato de semiconductor cristalino 2 de tipo n, en el orden indicado.

Tal como se ha descrito anteriormente, en el caso de fabricación de dispositivos fotovoltaicos del tamaño deseado con una heterounión formada combinando un silicio amorfo y un silicio cristalino, el proceso consiste en primer lugar en formar zanjas en la parte en la que se llevará a cabo el proceso de separación, eliminando los electrodos del colector, las capas del semiconductor amorfo y las capas de semiconductor amorfo intrínseco, y separar a continuación los dispositivos fotovoltaicos a lo largo de las zanjas. Sin embargo, el proceso acorde con la exposición descrita anteriormente puede conducir ocasionalmente a reducciones en la tensión en abierto Voc y en el factor de llenado F. F. (fill factor).El documento S-B-6 210 991 describe un dispositivo de célula solar con zanjas inducidas por láser.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, un dispositivo fotovoltaico tiene un substrato semiconductor cristalino de un primer tipo de conducción que comprende una primera superficie principal y una segunda superficie principal proporcionada en el lado opuesto de la primera superficie principal, y una capa semiconductora del segundo tipo de conducción proporcionada sobre la primera superficie principal. El substrato semiconductor cristalino comprende una superficie lateral procesada separada, formada mediante el proceso de separación, interpuesta entre la primera superficie principal y la segunda superficie principal. La superficie lateral procesada

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separada, comprende una región procesada por láser formada mediante un proceso láser y una región procesada por corte, formada mediante un proceso de corte. La región procesada por láser es una región que se extiende desde la segunda superficie principal hacia el lado de la primera superficie principal, sin alcanzar la capa semiconductora del segundo tipo de conducción.

De acuerdo con el aspecto descrito anteriormente, puesto que la región procesada por láser es una región que se extiende desde la segunda superficie principal hacia el lado de la primera superficie principal sin alcanzar la capa semiconductora del segundo tipo de conducción, es posible impedir la generación de microcristal mediante la tensión térmica del haz de láser, en la capa semiconductora del segundo tipo de conducción. Como resultado, es posible impedir una fuga de corriente a través del microcristal, y un deterioro de la tensión en abierto Voc y del factor de llenado F. F.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la capa semiconductora del segundo tipo de conducción tiene una estructura en la que una capa semiconductora amorfa del segundo tipo de conducción y una capa de película conductora del segundo tipo de conducción están laminadas por orden a partir de la primera superficie principal del substrato semiconductor cristalino.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el dispositivo fotovoltaico comprende una capa semiconductora del primer tipo de conducción dispuesta sobre la segunda superficie principal del substrato semiconductor cristalino. La capa semiconductora del primer tipo de conducción tiene una estructura en la que una capa semiconductora amorfa del primer tipo de conducción y una capa de película conductora del primer tipo de conducción, están laminadas por orden a partir de la segunda superficie principal del substrato semiconductor cristalino.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, por lo menos una capa semiconductora amorfa del segundo tipo de conducción y la capa semiconductora amorfa del primer tipo de conducción comprenden la capa semiconductora amorfa intrínseca.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el proceso de corte es un proceso de plegado y flexión. La región procesada por láser tiene una serie de partes convexas que se extienden hacia el lado de la primera superficie principal, en el límite entre la región procesada por láser y la región procesada por corte. La región procesada por corte tiene marcas de tensión concentradas, formadas radialmente desde las partes convexas de la región procesada por láser, marcas que se generan durante el proceso de flexión y corte.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la altura promedio de las partes convexas es igual o mayor que 15 µm.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el intervalo promedio entre las partes convexas es de 0,2 a 0,3 veces la altura promedio de las partes convexas.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la longitud promedio desde la segunda superficie principal hasta la parte superior de las partes convexas es igual o mayor al 50% de la longitud desde la segunda superficie principal hasta la primera superficie principal.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, un método de fabricación de un dispositivo fotovoltaico que tiene un substrato semiconductor cristalino de un primer tipo de conducción, que comprende una primera superficie principal y una segunda superficie principal dispuesta en el lado opuesto de la primera superficie principal, incluye las siguientes etapas. Las etapas son (a) formar una capa... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo fotovoltaico que comprende un sustrato semiconductor cristalino (2) del primer tipo de conducción, que incluye una primera superficie principal y una segunda superficie principal proporcionada en el lado opuesto a la primera superficie principal, y una capa semiconductora (3) del segundo tipo de conducción dispuesta en la primera superficie principal, en el que,

el substrato semiconductor cristalino comprende una superficie lateral procesada separada, formada por un proceso de separación, interpuesta entre la primera superficie principal y la segunda superficie principal.

caracterizado porque la superficie lateral procesada separada comprende una región (4a, 7a) procesada con láser, formada mediante un proceso con láser, y una región procesada por corte, formada mediante un proceso de corte,

la región procesada por láser es una región que se extiende desde la segunda superficie principal hacia el lado de la primera superficie principal, sin alcanzar la capa semiconductora del segundo tipo de conducción.

2. Un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 1, en el que,

la capa semiconductora del segundo tipo de conducción tiene una estructura en la que una capa semiconductora amorfa (7) del segundo tipo de conducción y una capa (8) de película conductora del segundo tipo de conducción, están laminadas por orden a partir de la primera superficie principal del substrato semiconductor cristalino.

3. Un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 2, que comprende además:

una capa semiconductora (4) del primer tipo de conducción, dispuesta en la segunda superficie principal del substrato semiconductor cristalino, en el que,

la capa semiconductora del primer tipo de conducción tiene una estructura en la que una capa semiconductora amorfa (4) del primer tipo de conducción y una capa de película conductora (5) del primer tipo de conducción, están laminadas por orden a partir de la segunda superficie principal del substrato semiconductor cristalino.

4. Un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 3, en el que,

por lo menos una entre la capa semiconductora amorfa del segundo tipo de conducción y la capa semiconductora amorfa del primer tipo de conducción, comprende una capa semiconductora amorfa intrínseca.

5. Un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 1, en el que, el proceso de corte es un proceso de flexión y de corte, la región procesada por láser tiene una serie de partes convexas que se extienden hacia el lado de la primera

superficie principal, en el límite entre la región procesada con láser y la región procesada por corte. la región procesada por corte tiene marcas de tensión concentradas, formadas radialmente desde las partes convexas de la región procesada por láser, marcas que se generan durante el proceso de flexión y de corte.

6. Un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 5, en el que, la altura promedio de las partes convexas es igual o mayor que 15 µm.

7. Un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 5, en el que, el intervalo promedio entre las partes convexas es de 0,2 a 3,0 veces la altura promedio de las partes convexas.

8. Un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 5, en el que,

la longitud promedio desde la segunda superficie principal hasta la parte superior de las partes convexas es igual o mayor que el 50 % de la longitud desde la segunda superficie principal hasta la primera superficie principal.

9. Un método de fabricación de un dispositivo fotovoltaico que comprende un sustrato semiconductor cristalino 2 del primer tipo de conducción, que incluye una primera superficie principal y una segunda superficie principal dispuesta en el lado opuesto a la primera superficie principal, que comprende las etapas de,

(a) formar una capa semiconductora 3 del segundo tipo de conducción sobre la primera superficie principal del substrato semiconductor cristalino,

(b) formar una zanja 15 que se prolonga desde la segunda superficie principal hacia la primera superficie principal, sin alcanzar la capa semiconductora del segundo tipo de conducción, irradiado un haz de láser desde la segunda superficie principal del substrato semiconductor cristalino,

(c) separar el sustrato semiconductor cristalino y la capa semiconductora del segundo tipo de conducción, cortando el substrato semiconductor cristalino y la capa semiconductora del segundo tipo de conducción, a lo largo de la zanja.

10. Un método de fabricación de un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 9, que comprende además las etapas de,

(d) formar una capa semiconductora 4 del primer tipo de conducción, sobre la segunda superficie principal del substrato semiconductor cristalino, en el que,

la etapa (b) comprende una etapa de irradiación del haz de láser desde la capa semiconductora del primer tipo de conducción.

11. Un método de fabricación de un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 10, en el que,

la capa semiconductora del primer tipo de conducción tiene una estructura en la que una capa semiconductora amorfa del primer tipo de conducción y una capa de película conductora del primer tipo de conducción, son laminadas por orden a partir de la segunda superficie principal del substrato semiconductor cristalino,

la capa semiconductora del segundo tipo de conducción tiene una estructura en la que una capa semiconductora amorfa del segundo tipo de conducción y una capa de película conductora del segundo tipo de conducción, son laminadas por orden a partir de la primera superficie principal del substrato semiconductor cristalino.

12. Un método de fabricación de un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 11, en el que,

por lo menos una entre la capa semiconductora amorfa del segundo tipo de conducción y la capa semiconductora amorfa del primer tipo de conducción, comprende una capa semiconductora amorfa intrínseca.

13. Un método de fabricación de un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 9, en el que,

la etapa (b) comprende una etapa de formación de la zanja con una serie de partes convexas que se prolongan hacia la primera superficie principal,

la etapa (c) comprende una etapa de flexión del substrato semiconductor cristalino y de la capa semiconductora del segundo tipo de conducción, a lo largo de la zanja.

14. Un método de fabricación de un dispositivo fotovoltaico acorde con la reivindicación 13, en el que,

la etapa (b) comprende una etapa de formación de la zanja con la serie de partes convexas que se prolongan hacia la primera superficie principal, controlando una frecuencia de impulsos y una velocidad de barrido del haz de láser.