Célula solar y método de fabricación de la misma.

Método de fabricación de una célula solar (1), que comprende:

formar una región de emisor (102) sobre la totalidad de una primera superficie de un sustrato de semiconductor(100) de un primer tipo de conductividad,

presentando la región de emisor (102) un segundo tipo deconductividad opuesto al primer tipo de conductividad con el fin de formar una unión p-n con el sustrato desemiconductor (100), y siendo la primera superficie una superficie sobre la cual incide una luz solar;

formar una capa de pasivación (108) sobre una segunda superficie opuesta a la primera superficie del sustratode semiconductor (100);

formar una capa dopante (110) que contiene impurezas del primer tipo de conductividad sobre la capa depasivación (108);

formar localmente una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) en el sustrato desemiconductor (100);

formar un primer electrodo (106) posicionado en la primera superficie del sustrato de semiconductor (100) yconectado a la región de emisor (102); y

formar un segundo electrodo (112) sobre la capa dopante (110) para conectarse al sustrato de semiconductor(100),

caracterizado porque

la formación local de una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) en el sustrato desemiconductor (100) se lleva a cabo irradiando haces de láser directamente sobre la capa dopante (110) paradifundir las impurezas del primer tipo de conductividad de la capa dopante (110) en el sustrato de semiconductor(100); y

la formación de un segundo electrodo (112) sobre la capa dopante (110) se realiza después de la formación localde una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) en el sustrato de semiconductor (100),estando conectado el segundo electrodo (112) al sustrato de semiconductor (100) a través de la pluralidad deregiones de campo de superficie posterior (114).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10006301.

Solicitante: LG ELECTRONICS INC..

Nacionalidad solicitante: República de Corea.

Dirección: 20, YEOUIDO-DONG YEONGDEUNGPO-GU SEOUL 150-721 REPUBLICA DE COREA.

Inventor/es: Park,Hyunjung, Lee,Daeyong, Choe,Youngho, Han,Dongho.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L31/068 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). › siendo las barreras de potencial únicamente del tipo PN a homounión, p.ej. células solares PN a homounión de sílice homogéneo o de láminas de sílice policristalino.
  • H01L31/18 H01L 31/00 […] › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.

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Fragmento de la descripción:

Célula solar y método de fabricación de la misma.

Antecedentes de la invención

(a) Campo de la invención

Formas de realización de la presente invención se refieren a una célula solar y a un método de fabricación de la misma.

(b) Descripción de la técnica anterior

Recientemente, puesto que se espera que las fuentes de energía existentes, tales como el petróleo y el carbón, se agoten, está aumentando el interés en fuentes de energía alternativas para sustituir las fuentes de energía existentes. Entre las fuentes de energía alternativas, han destacado particularmente las células solares que generan energía eléctrica a partir de energía solar. Una célula solar de silicio incluye generalmente un sustrato y una región de emisor, cada uno de los cuales está formado por un semiconductor, y una pluralidad de electrodos formados respectivamente sobre el sustrato y la región de emisor. Los semiconductores que forman el sustrato y la región de emisor presentan tipos diferentes de conductor, tales como el tipo p y el tipo n. En una interfase entre el sustrato y la región de emisor se forma una unión p-n.

Cuando incide luz sobre la célula solar, en los semiconductores se genera una pluralidad de pares electrón-hueco. Los pares electrón-hueco se separan en electrones y huecos por el efecto fotovoltaico. Así, los electrones separados se mueven hacia el semiconductor de tipo n (por ejemplo, la región de emisor) y los huecos separados se mueven hacia el semiconductor de tipo p (por ejemplo, el sustrato) . Los electrones y huecos son captados respectivamente por el electrodo conectado eléctricamente a la región de emisor y el electrodo conectado eléctricamente al sustrato. Los electrodos se conectan entre sí usando hilos metálicos eléctricos para obtener de este modo energía eléctrica.

Preu R. et al.: “Laser-fired contacts - Transfer of a simple high efficiency process scheme to industrial production”, ISBN: 978-0-7803-7471-3/XP010666424, presentan un sistema de láser de tipo piloto con manipulación automatizada de obleas, que se ha desarrollado con la finalidad de realizar contactos locales quemados por láser para una superficie posterior pasivada mediante la irradiación de haces de láser directamente sobre una capa de aluminio formada sobre la capa de pasivación, y presenta también la manera en la que el proceso de los contactos quemados por láser se puede transferir a escala industrial.

Hofmann M. et al.: “Recent developments in rear-surface passivation at Fraunhofer ISE”, ISSN: 09270248/XP026093572, da a conocer sistemas de capas de pasivación de superficies posteriores, adaptados para estructuras de células solares delgadas que tienen regiones posteriores locales de campos de superficie posterior de aluminio (Al-BSF) fabricadas con contactos quemados por láser.

Tucci M. et al.: “Laser fired back contact for silicon solar cells”, Thin Solid Films, vol. 516, nº. 20, 30 de agosto de 2008, págs. 6.767 a 6.770, da a conocer condiciones útiles de tratamiento de láser con el fin de obtener una célula solar de contacto por puntos. En la cara posterior de la célula solar de silicio, una capa dopante de boro por giro (spin-on) se interpone entre una capa delgada doble de silicio amorfo y nitruro de silicio, a-Si:H/SiNx, que actúa como pasivación superficial y un Al evaporado por haz de electrones, grueso. La formación de un Campo de superficie posterior (BSF) local mejorado se obtiene usando un láser pulsado de Nd:YAG, que promueve una difusión local simultánea de Al y B a través de las capas de pasivación.

Sumario de la invención

Según un aspecto de la presente invención, un método para fabricar una célula solar puede incluir la formación de una región de emisor sobre una primera superficie completa de un sustrato de semiconductor de un primer tipo de conductividad, presentando la región de emisor un segundo tipo de conductor opuesto al primer tipo de conductor con el fin de formar una unión p-n con el sustrato de semiconductor, y siendo la primera superficie una superficie sobre la cual incide una luz solar, la formación de una capa de pasivación sobre una segunda superficie opuesta a la primera superficie del sustrato de semiconductor, la formación de una capa dopante que contiene impurezas del primer tipo de conductividad sobre la capa de pasivación, la formación local de una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior en el sustrato de semiconductor, la formación de un primer electrodo posicionado en la primera superficie del sustrato de semiconductor y conectado a la región de emisor, la formación de un segundo electrodo en la capa dopante para conectarse al sustrato de semiconductor, y caracterizado porque la formación local de una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior en el sustrato de semiconductor comprende la irradiación de haces de láser directamente sobre la capa dopante para difundir las impurezas del primer tipo de conductividad de la capa dopante en el sustrato de semiconductor, y porque la formación de un segundo electrodo sobre la capa dopante se realiza después de la formación local de una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior en el sustrato de semiconductor, estando conectado el segundo electrodo al sustrato de

semiconductor a través de la pluralidad de regiones de campo de superficie posterior.

Según otro aspecto, una célula solar puede incluir un sustrato de semiconductor de un primer tipo conductor, una región de emisor que tiene un segundo tipo de conductor opuesto al primer tipo de conductor con el fin de formar una unión p-n con el sustrato de semiconductor, y que está posicionado en una primera superficie completa del sustrato de semiconductor, un primer electrodo conectado a la región de emisor y posicionado en una primera superficie del sustrato de semiconductor, una capa de pasivación posicionada sobre la segunda superficie opuesta a la primera superficie del sustrato de semiconductor, una pluralidad de porciones dopantes que contienen impurezas del primer tipo de conductividad y que están posicionadas localmente sobre la capa de pasivación, un segundo electrodo posicionado en la segunda superficie sobre la pluralidad de porciones dopantes y conectado al sustrato de semiconductor; y una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior posicionadas localmente en el sustrato de semiconductor, formándose la pluralidad de regiones de campo de superficie posterior mediante la irradiación de haces de láser sobre la pluralidad de porciones dopantes con el fin de difundir las impurezas del primer tipo de conductividad de la pluralidad de porciones dopantes en el sustrato de semiconductor, y correspondiéndose posiciones de formación de la pluralidad de porciones dopantes con posiciones de formación de la pluralidad de regiones de campo de superficie posterior.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una comprensión adicional de la invención y se incorporan a esta memoria y constituyen parte de la misma, ilustran formas de realización de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los fundamentos de la invención. En los dibujos:

la figura 1 es una vista en sección transversal, parcial, de un ejemplo de una célula solar que no forma parte ella misma de la presente invención y no cubierta por las reivindicaciones;

las figuras 2A a 2H son vistas en sección que muestran secuencialmente procesos para fabricar la célula solar mostrada en la figura 1 de acuerdo con el método de la invención;

las figuras 4 a 6 son vistas en sección transversal, parciales, de ejemplos de una célula solar según otras formas de realización de la presente invención;

las figuras 3 y 7 son vistas en sección transversal, parciales, de otros ejemplos de células solares no cubiertas por las reivindicaciones;

las figuras 8A y 8B son vistas en sección que muestran porciones de procesos para fabricar la célula solar mostrada en la figura 7; y

las figuras 9 y 10 son vistas en sección transversal, parciales, de otros ejemplos de una célula solar de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

Descripción detallada de las formas de realización

En lo sucesivo en el presente documento se describirá la invención más detalladamente haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales se muestran formas de realización ejemplificativas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de fabricación de una célula solar (1) , que comprende:

formar una región de emisor (102) sobre la totalidad de una primera superficie de un sustrato de semiconductor

(100) de un primer tipo de conductividad, presentando la región de emisor (102) un segundo tipo de conductividad opuesto al primer tipo de conductividad con el fin de formar una unión p-n con el sustrato de semiconductor (100) , y siendo la primera superficie una superficie sobre la cual incide una luz solar;

formar una capa de pasivación (108) sobre una segunda superficie opuesta a la primera superficie del sustrato de semiconductor (100) ;

formar una capa dopante (110) que contiene impurezas del primer tipo de conductividad sobre la capa de pasivación (108) ;

formar localmente una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) en el sustrato de semiconductor (100) ;

formar un primer electrodo (106) posicionado en la primera superficie del sustrato de semiconductor (100) y conectado a la región de emisor (102) ; y

formar un segundo electrodo (112) sobre la capa dopante (110) para conectarse al sustrato de semiconductor (100) ,

caracterizado porque

la formación local de una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) en el sustrato de semiconductor (100) se lleva a cabo irradiando haces de láser directamente sobre la capa dopante (110) para difundir las impurezas del primer tipo de conductividad de la capa dopante (110) en el sustrato de semiconductor (100) ; y

la formación de un segundo electrodo (112) sobre la capa dopante (110) se realiza después de la formación local de una pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) en el sustrato de semiconductor (100) , estando conectado el segundo electrodo (112) al sustrato de semiconductor (100) a través de la pluralidad de

regiones de campo de superficie posterior (114) .

2. Método según la reivindicación 1, que comprende además formar una capa antirreflectante (104) sobre la región de emisor (102) .

3. Método según la reivindicación 2, en el que la formación de un primer electrodo (106) y un segundo electrodo

(112) comprende:

proporcionar una primera pasta de electrodo (1060) sobre la capa antirreflectante (104) ;

45 proporcionar una segunda pasta de electrodo (1120) sobre la capa dopante (110) ; y

calentar el sustrato de semiconductor (100) con la primera pasta de electrodo (1060) y la segunda pasta de electrodo (1120) .

4. Método según la reivindicación 1, que comprende además formar una pluralidad de aberturas (116) en la capa de pasivación (108) .

5. Método para fabricar una célula solar según la reivindicación 1, en el que dicha capa dopante (110a) está formada como una pluralidad de porciones dopantes (1110) , el segundo electrodo (112, 112a) está posicionado en

55 la segunda superficie sobre la pluralidad de porciones dopantes (1110) , y en el que las posiciones de formación de la pluralidad de porciones dopantes se corresponde con posiciones de formación de la pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) .

6. Método según la reivindicación 5, en el que la pluralidad de porciones dopantes tiene una superficie con una pluralidad de primeras porciones rebajadas.

7. Método según la reivindicación 6, en el que la pluralidad de primeras porciones rebajadas se corresponde con posiciones de formación de la pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) , respectivamente.

65 8. Método según la reivindicación 7, en el que el segundo electrodo (112, 112a) tiene una superficie con una pluralidad de segundas porciones rebajadas.

9. Método según la reivindicación 8, en el que la pluralidad de segundas porciones rebajadas se corresponde con posiciones de la pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) , respectivamente.

10. Método según la reivindicación 5, que comprende además formar una pluralidad de orificios de contacto (116) posicionados en correspondencia con la pluralidad de regiones de campo de superficie posterior (114) en el sustrato de semiconductor (100) ; y conectar eléctricamente el segundo electrodo (112, 112a) al sustrato de semiconductor

(100) a través de la pluralidad de orificios de contacto (116) .


 

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