APARATO PARA FABRICAR ESTRUCTURAS DE DOMINIOS DE FASE SEGREGADOS, DE MANERA CONTROLADA.

Aparato para fabricar estructuras de dominios de fase segregados, de manera controlada Información sobre antecedentes Campo de la invención Las realizaciones de la invención se refieren, en general, al campo de los materiales. Más particularmente, las realizaciones de la invención se refieren a procedimientos para controlar la formación de una estructura de dominios de fase segregados dentro de un producto de reacción química, a composiciones de materia que incluyen dicha estructura de dominios de fase segregados y a maquinaria que tiene un relieve de herramienta compleja para fabricar dichas composiciones Análisis de la técnica relacionada Los dispositivos fotovoltaicos basados en seleniuro de indio y cobre de la técnica anterior, en ocasiones denominados PV basados en CIS, son conocidos por los expertos en la materia de las células solares. El CulnSe es el material más fiable y que mayor rendimiento da como película fina para generar electricidad a partir de la luz del sol. Una cuestión con esta tecnología es que van a surgir restricciones de suministro de materia prima en el futuro, a medida que aumente la producción de PV CIS. Por ejemplo, el indio no se da de forma natural en menas de alta concentración. Típicamente, el indio se obtiene a partir de las colas desechadas de las menas de cinc. A medida que la producción de PV CIS se aproxime al intervalo de gran escala entre aproximadamente 10 gigavatios/año a aproximadamente 100 gigavatios/año, se manifestarán las restricciones de suministro de indio. Estas restricciones de suministro conducirán a un aumento de los costes. Adicionalmente, a medida que aumente la producción de PV CIS, surgirán también otras restricciones de suministro de materia prima. Lo que se requiere es una solución que reduzca la cantidad de materias primas necesarias por vatio de capacidad de generación en películas finas de PV CIS. Un enfoque para reducir la cantidad de materias primas necesarias es reducir el espesor del material de película fina de PV CIS. El coeficiente de absorción inherente de CIS es muy alto (es decir, aproximadamente 10 5 cm -1 ). Esto significa que la mayor parte de la energía de la luz incidente puede absorberse con una película muy fina de CIS. El uso de un reflector en la cara trasera puede reducir adicionalmente el espesor necesario para absorber la mayor parte de la energía de la luz incidente. Aunque los productos de PV CIS de la técnica anterior típicamente son de al menos aproximadamente 2 micrómetros de espesor, es importante apreciar que 0,25 micrómetros son teóricamente suficientes para una película fina de PV CIS localizada en un reflector en la cara trasera para absorber la mayor parte de la energía de la luz incidente. Lo que se requiere también es una solución que produzca películas finas de PV CIS más finas. Mientras tanto, se ha desarrollado la tecnología simultánea de síntesis y transferencia asistida por campo, que es directamente aplicable a la fabricación de películas de PV CIS más finas. Diversos aspectos de esta tecnología simultánea de síntesis y transferencia asistida por campo (aspectos que pueden o no usarse conjuntamente en combinación) se describen en las Patentes de EE.UU. Nº 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. Una ventaja de la tecnología simultánea de síntesis y transferencia asistida por campo es que funciona mejor a medida que el apilamiento precursor se hace más fino. 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 una función de la temperatura requerida para el procedimiento de reacción. Es importante apreciar que la tensión, si se utiliza, para conseguir una presión deseada baja a medida que baja el espesor. A medida que se reduce la tensión requerida, las demandas físicas sobre el sistema (por ejemplo, esfuerzo sobre el dieléctrico) disminuyen. Por lo tanto, a medida que el apilamiento precursor se hace más fino, la tensión necesaria para generar una presión dada disminuye; lo que reduce el esfuerzo sobre el material dieléctrico (por ejemplo, una capa liberable), expandiendo de esta manera el cupo de materiales que pueden utilizarse como material dieléctrico. Otra ventaja de la tecnología simultánea de síntesis y transferencia asistida por campo es que permite un menor consumo térmico. El menor consumo térmico es un resultado de la mayor velocidad de la tecnología simultánea de síntesis y transferencia asistida por campo en comparación con enfoques alternativos, tales como deposición en fase vapor (física o química). Además de los ahorros de tiempo y energía proporcionados por la tecnología simultánea de síntesis y transferencia asistida por campo, la calidad de los productos resultantes también pueden mejorarse. Por ejemplo, en el caso de fabricación de PV basado en CIS, el menor consumo térmico permitido por el uso de la tecnología simultánea de síntesis y transferencia asistida por campo conduce a la reducción de reacciones indeseables, tales como entre selenio y molibdeno en la interfaz entre el absorbedor de CIS y el contacto metálico del lado trasero. La reducción de esta reacción indeseable da como resultado una reducción de la pérdida de brillo, que a su vez da como resultado una mayor reflectancia de la cara trasera. Recientemente, se ha demostrado que las películas finas de CIS fabricadas por técnicas convencionales contienen dominios resultantes de fluctuaciones en la composición química (1-2, 5) . La precombinación indeseable de los 2   portadores de carga tiene lugar en los límites entre los nanodominios dentro dicho absorbedor de PV basado en CIS. Por lo tanto, lo que se requiere también es una solución para controlar e, idealmente, optimizar los límites entre estos nanodominios con composiciones químicas variables. Otra técnica anterior también es conocida. Por ejemplo, el documento EP 1.385.364 (Seiko Epson) desvela que un sustrato está diseñado formando una región rebajada en la superficie de un sustrato y depositando un material líquido sobre la superficie en localizaciones seleccionadas, adyacentes a la región rebajada. El material líquido se dispersa sobre la superficie hasta un borde de la región rebajada, punto en el cual la dispersión adicional está controlada por la potenciación eficaz del ángulo de contacto del material líquido respecto a la superficie, como se proporciona por la región rebajada. En el documento US 2003/201010 una célula fotovoltaica incluye un primer sustrato, que tiene sobre su superficie una primera capa de electrodo, que tiene sobre su superficie una película semiconductora sobre la cual está adsorbido un fotosensibilizador, y un segundo sustrato, que tiene sobre su superficie una segunda capa de electrodo. El primer y segundo sustratos están dispuestos de manera que la primera capa de electrodo está situada por encima de la película semiconductora, y la segunda capa de electrodos son opuestas entre sí, con un electrolito dispuesto entre ellas. Las partículas espaciadoras están interpuestas entre la película semiconductora y la segunda capa de electrodo, y al menos uno de los sustratos que tiene una capa de electrodo es transparente. Un líquido de revestimiento para formar la película semiconductora incluye tanto un componente para formar la película semiconductora así como las partículas espaciadoras, dispersadas en un medio de dispersión. Finalmente, en el documento US 6500733, se describen sistemas y procedimientos para la síntesis de películas, revestimientos o capas usando contención de la presión ejercida por el precursor. Un procedimiento incluye ejercer una presión entre una primera capa de precursor, que está acoplada a un primer sustrato, y segunda capa de precursor, que está acoplada a un segundo sustrato; formar una capa de composición y mover el primer sustrato respecto del segundo sustrato, permaneciendo la capa de composición acoplada al segundo sustrato. Hasta ahora, los requisitos de materias primas reducidas, espesor reducido y límites controlados entre nanodominios mencionados anteriormente no se han satisfecho completamente. Es decir, es necesaria por lo tanto una solución que resuelva simultáneamente todos estos problemas. Sumario de la invención Hay necesidad de las realizaciones de la invención como se cita en las reivindicaciones 1 a 6. De acuerdo con un ejemplo de esta solicitud, un procedimiento 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; mover el primer sustrato y el segundo sustrato... [Seguir leyendo]

un contacto en la cara trasera (422; 614; 664; 822; 522; 1020) acoplado a la herramienta con un producto de reacción química entre ellos formado a partir de un primer precursor (410; 510; 612; 662; 810; 910; 1030) y un segundo precursor (420; 520; 616; 668; 820; 920; 1000), pudiendo la herramienta (416; 516; 610; 660; 815) y el contacto en la cara trasera (422; 614; 664; 822; 522; 1020) moverse uno respecto al otro, permaneciendo el producto de reacción química con una de dicha herramienta y contacto en la cara trasera, en el que, para controlar la formación de una estructura de dominios de fase segregados dentro del producto de reacción química, controlando una cantidad de un constituyente de un precursor que está presente por área superficial unitaria, al menos un miembro seleccionado entre el grupo que consiste en la herramienta (416; 516; 610; 660; 815) y el contacto en la cara trasera (422; 614; 664; 822; 522; 1020) define un relieve periódicamente variable, de forma sustancialmente regular, con respecto a la localización espacial del plano inicial. 2. El aparato de la reivindicación 1, en el que la herramienta y el contacto en la cara trasera pueden moverse uno respecto al otro para poner en contacto el primer precursor, localizado en la herramienta, con un segundo precursor, localizado en el contacto en la cara trasera. 3. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una fuente de tensión acoplada a la herramienta y el contacto en la cara trasera para generar un campo eléctrico entre la herramienta y el contacto en la cara trasera, variando periódicamente y espacialmente de forma sustancialmente regular la potencia del campo eléctrico con respecto a la localización espacial del plano inicial. 4. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato es para fabricar dispositivos fotovoltaicos. 5. El aparato de la reivindicación 4, en el que los componentes fotovoltaicos son dispositivos fotovoltaicos basados en CIS. 6. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aparato es para la fabricación de semiconductores o para la fabricación de superconductores. 13   14     16   17   18   19     21   22   23   24