Célula fotovoltaica.

Célula fotovoltaica que comprende:

un semiconductor a base de cristal de un tipo de conductividad;



una primera película semiconductora a base de amorfos sustancialmente intrínseca;

una segunda película semiconductora a base de amorfos de un tipo n;

una tercera película semiconductora a base de amorfos sustancialmente intrínseca;

una cuarta película semiconductora a base de amorfos de un tipo p;

una primera capa de electrodo transparente, y

una segunda capa de electrodo,

estando provista dicha primera película semiconductora a base de amorfos, dicha segunda película semiconductoraa base de amorfos, y dicha primera capa de electrodo en este orden sobre una primera superficie de dichosemiconductor a base de cristal,

estando provista dicha tercera película semiconductora a base de amorfos, dicha cuarta película semiconductora abase de amorfos, y dicha segunda capa de electrodo en este orden sobre una segunda superficie de dichosemiconductor a base de cristal,

estando formada dicha primera película semiconductora a base de amorfos y dicha segunda películasemiconductora a base de amorfos sobre una primera zona excluyendo una periferia exterior con una anchurapredeterminada sobre el citado semiconductor a base de cristal,

estando formada dicha primera capa electrodo de manera que cubre una zona que se extiende hacia dicha periferiaexterior sobre el citado semiconductor a base de cristal desde la parte superior de dicha segunda películasemiconductora a base de amorfos, y

estando formada dicha segunda capa de electrodo en una zona menor que la zona en la que está formada dichaprimera capa de electrodo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06250987.

Solicitante: SANYO ELECTRIC CO., LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 2-5-5, KEIHANHONDORI MORIGUCHI-SHI, OSAKA 570-8677 JAPON.

Inventor/es: Asaumi,Toshio, Terakawa,Akira.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L31/0224 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Electrodos.
  • H01L31/0352 H01L 31/00 […] › caracterizados por su forma o por las formas, dimensiones relativas o disposición de las regiones semiconductoras.

PDF original: ES-2385720_T3.pdf

 

Célula fotovoltaica.

Fragmento de la descripción:

Célula fotovoltaica Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una célula fotovoltaica que utiliza una unión semiconductora.

Descripción de la técnica anterior

En los últimos años se han desarrollado células fotovoltaicas que tienen uniones pn entre sustratos de silicio monocristalino de tipo n y películas de silicio amorfo de tipo p. En tales células fotovoltaicas, deben mejorarse los factores de llenado FF manteniendo, al mismo tiempo, elevadas corrientes de cortocircuito Isc y tensiones de abertura Voc para mejorar las eficiencias de conversión fotoeléctrica.

Sin embargo, en las uniones entre sustratos de silicio monocristalino de tipo n y películas de silicio amorfo tipo p existen un gran número de estados de interfaz. Por lo tanto, se produce una recombinación de portadores, de modo que las tensiones de abertura Voc se reducen.

Por lo tanto, se ha propuesto una célula fotovoltaica que tiene una estructura HIT (heterounión con capa intrínseca delgada) en la cual se inserta una película de silicio amorfo sustancialmente intrínseca (una película de silicio amorfo de tipo i) entre un solo sustrato de silicio cristalino de tipo n y una película de silicio amorfo de tipo p con el fin de limitar la recombinación de portadores en una unión entre el substrato de silicio monocristalino de tipo n y la película de silicio amorfo de tipo p (véase JP 2001-345463 A, por ejemplo) .

Alternativamente, también es conocida una célula fotovoltaica que tiene una estructura BSF (campo posterior retrodifusor) en la cual se forma una película de silicio amorfo de tipo i y una película de silicio amorfo de tipo n sobre una superficie posterior de un sustrato de silicio mono cristalino de tipo n para limitar la recombinación de portadores en la superficie posterior del substrato de silicio monocristalino de tipo n.

Con el fin de mejorar más el rendimiento de conversión fotoeléctrica de la célula fotovoltaica, el área de la película de silicio amorfo formada en la superficie principal y la superficie posterior del substrato silicio mono cristalino de tipo n puede hacerse tan grande como sea posible para mejorar el factor de captación de portadores de fotoproducción. Es decir, la película de silicio amorfo puede formarse sobre las respectivas áreas enteras de la superficie principal y la superficie posterior del substrato de silicio monocristalino de tipo n.

En la formación de la película de silicio amorfo antes mencionada, generalmente se utiliza un procedimiento CVD (deposición química en fase de vapor) de plasma. Aquí, un intento de formar una película de silicio amorfo de tipo i y una película de silicio amorfo de tipo p mediante el procedimiento CVD de plasma en todo el área de la superficie principal del substrato de silicio monocristalino de tipo n puede provocar que las películas de silicio amorfo de tipo i y de tipo p se desvíen alrededor de la superficie lateral y la superficie posterior del substrato de silicio monocristalino de tipo n. Del mismo modo, un intento de formar la película de silicio amorfo de tipo i y la película de silicio amorfo de tipo n mediante el procedimiento CVD de plasma en todo el área de la superficie posterior del substrato de silicio monocristalino de tipo n puede provocar que las películas de silicio amorfo de tipo i y tipo n se desvíen alrededor de la superficie lateral y la superficie principal del substrato de silicio monocristalino de tipo n. En este caso, la película de silicio amorfo de tipo p sobre la superficie principal del substrato de silicio monocristalino de tipo n y la película de silicio amorfo de tipo n sobre su superficie posterior entran en contacto entre sí en la superficie lateral del substrato de silicio monocristalino de tipo n, de manera que se evita que se genere una corriente de fuga. De este modo, la eficiencia de conversión fotoeléctrica de la célula fotovoltaica se reduce.

Con el fin de resolver tal problema, por lo tanto, se ha propuesto una célula fotovoltaica en la cual se impide que una película de silicio amorfo de tipo p sobre una superficie principal de un substrato de silicio monocristalino de tipo n y una película de silicio amorfo de tipo n sobre una superficie posterior del mismo entren en contacto entre sí reduciendo las respectivas áreas de una película de silicio amorfo de tipo i y la película de silicio amorfo de tipo n que se forman en la superficie posterior del substrato de silicio monocristalino de tipo n (véase JP 2001-44461 A, por ejemplo) .

En la célula fotovoltaica en la cual se reduce el área de la película de silicio amorfo formada en la superficie posterior del substrato de silicio monocristalino de tipo n, tal como se ha descrito anteriormente, sin embargo, no se captan fotoportadores generados en una parte que no tiene película de silicio amorfo formada en los mismos sobre la superficie posterior del substrato de silicio monocristalino de tipo n, de modo que los fotoportadores pueden recombinarse en estados superficiales. Particularmente en un caso en el que una superficie, en el lado de la película de silicio amorfo de tipo n, de la célula fotovoltaica es una superficie de incidencia de luz, la corriente de salida de la célula fotovoltaica se reduce.

Descripción de la invención

Un objetivo de la presente invención es disponer una célula fotovoltaica cuyas características de salida se mejoren.

En la memoria, un semiconductor a base de cristal incluirá un semiconductor monocristalino y un semiconductor policristalino, y un semiconductor a base de amorfos incluirá un semiconductor amorfo y un semiconductor microcristalino.

Un semiconductor a base de amorfos intrínseco es una película semiconductora a base de amorfos en la que las impurezas no están dopadas intencionadamente, y también incluye una película semiconductora a base de amorfos que incluye impurezas contenidas inherentemente en un material semiconductor de partida e impurezas contenidas naturalmente en el proceso de fabricación.

(1) Una célula fotovoltaica de acuerdo con un aspecto de la presente invención es tal como se define en la redacción de la reivindicación 1 o la reivindicación 2 y comprende un semiconductor a base de cristal de un tipo de conductividad; una primera película semiconductora a base de amorfos sustancialmente intrínseca; una segunda película semiconductora a base de amorfos de un tipo de conductividad idéntica u opuesta a la del semiconductor base de cristales; y una primera capa de electrodo transparente, estando provista la primera película semiconductora a base de amorfos, la segunda película semiconductora a base de amorfos, y la primera capa de electrodo en este orden sobre una primera superficie del semiconductor a base de cristal, estando formada la segunda película semiconductora en una primera zona excluyendo una periferia exterior con una anchura predeterminada en el semiconductor a base de cristal o la primera película semiconductora a base de amorfos, y estando formada la primera capa de electrodo de manera que cubre una zona que se extiende hacia la periferia exterior sobre el semiconductor a base de cristal o la primera película semiconductora a base de amorfos desde la parte superior de la segunda película semiconductora a base de amorfos. En la célula fotovoltaica, la primera y la segunda película semiconductora a base de amorfos están formadas en la primera superficie del semiconductor a base de cristal, y la primera capa de electrodo se forma de manera que cubre la zona que se extiende hacia la periferia exterior sobre el semiconductor base de cristal o la primera película semiconductora a base de amorfos de la parte superior de la segunda película semiconductora a base de amorfos. En este caso, la primera capa de electrodo está formada en la periferia exterior sobre el semiconductor a base de cristal o la primera película semiconductora a base de amorfos, de modo que fotoportadores generados en la periferia exterior sobre el semiconductor a base de cristal o la primera película semiconductora a base de amorfos pueden moverse hacia la primera capa de electrodo. De este modo, los fotoportadores que se recombinan en estados superficiales en la periferia exterior en el semiconductor a base de cristal o la primera película semiconductora a base de amorfos puede reducirse. En consecuencia, se mejoran las características de salida de la célula fotovoltaica.

(2) Una superficie, sobre el lado de la primera capa de electrodo, de la célula fotovoltaica puede ser una superficie de incidencia de luz principal.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Célula fotovoltaica que comprende:

un semiconductor a base de cristal de un tipo de conductividad; una primera película semiconductora a base de amorfos sustancialmente intrínseca; una segunda película semiconductora a base de amorfos de un tipo n; una tercera película semiconductora a base de amorfos sustancialmente intrínseca; una cuarta película semiconductora a base de amorfos de un tipo p; una primera capa de electrodo transparente, y una segunda capa de electrodo, estando provista dicha primera película semiconductora a base de amorfos, dicha segunda película semiconductora a base de amorfos, y dicha primera capa de electrodo en este orden sobre una primera superficie de dicho semiconductor a base de cristal, estando provista dicha tercera película semiconductora a base de amorfos, dicha cuarta película semiconductora a base de amorfos, y dicha segunda capa de electrodo en este orden sobre una segunda superficie de dicho semiconductor a base de cristal, estando formada dicha primera película semiconductora a base de amorfos y dicha segunda película semiconductora a base de amorfos sobre una primera zona excluyendo una periferia exterior con una anchura predeterminada sobre el citado semiconductor a base de cristal, estando formada dicha primera capa electrodo de manera que cubre una zona que se extiende hacia dicha periferia exterior sobre el citado semiconductor a base de cristal desde la parte superior de dicha segunda película semiconductora a base de amorfos, y estando formada dicha segunda capa de electrodo en una zona menor que la zona en la que está formada dicha primera capa de electrodo.

2. Célula fotovoltaica según la reivindicación 1, que comprende:

un semiconductor a base de cristal de un tipo de conductividad; una primera película semiconductora a base de amorfos sustancialmente intrínseca; una segunda película semiconductora a base de amorfos de un tipo n; una tercera película semiconductora a base de amorfos sustancialmente intrínseca; una cuarta película semiconductora a base de amorfos de un tipo p; una primera capa de electrodo transparente, y una segunda capa de electrodo, estando provista dicha primera película semiconductora a base de amorfos, dicha segunda película semiconductora a base de amorfos, y dicha primera capa de electrodo en este orden sobre una primera superficie de dicho semiconductor a base de cristal, estando provista dicha tercera película semiconductora a base de amorfos, dicha cuarta película semiconductora a base de amorfos, y dicha segunda capa de electrodo en este orden sobre una segunda superficie de dicho semiconductor a base de cristal, estando formada dicha segunda película semiconductora a base de amorfos sobre una primera zona excluyendo una periferia exterior con una anchura predeterminada sobre dicha primera película semiconductor a base de amorfos, y estando formada dicha primera capa electrodo de manera que cubre una zona que se extiende hacia dicha periferia exterior sobre dicha primera película semiconductora a base de amorfos desde la parte superior de dicha segunda película semiconductora a base de amorfos.

3. Célula fotovoltaica según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por el hecho de que su superficie sobre el lado de dicha primera capa de electrodo es una superficie de incidencia de luz principal.

4. Célula fotovoltaica según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que dicha primera película semiconductora a base de amorfos está formada sobre todo el área de dicha primera superficie del citado semiconductor a base de cristal.

5. Célula fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por el hecho de que el citado semiconductor a base de cristal y dicha segunda película semiconductora a base de amorfos son del mismo tipo de conductividad.

6. Célula fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por el hecho de que dicha segunda capa de electrodo está formada en una zona excluyendo una periferia exterior con una anchura

predeterminada sobre dicha cuarta película semiconductora a base de amorfos.

7. Célula fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada por el hecho de que una zona

donde está formada dicha segunda capa de electrodo es menor que una zona donde está formada dicha primera 5 capa de electrodo.

8. Célula fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por el hecho de que zonas donde están formadas respectivamente dicha tercera y cuarta película semiconductora a base de amorfos son mayores que la zona donde está formada dicha primera capa de electrodo.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del 5 documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción

• JP 2001345463 A

• JP 2001044461 A

 

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