MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN DE CÉLULAS SOLARES DE SILICIO CRISTALINO USANDO UNA CODIFUSIÓN DE BORO Y FÓSFORO.

Método para la producción de células solares de silicio cristalino usando una codifusión de boro y fósforo [0001] La presente invención se refiere a la producción de una célula solar usando un sustrato de silicio (Si) cristalino. Un ejemplo de tales células solares son unas células solares n-base emisoras de boro con un campo de lado posterior resultante de una difusión de fósforo. [0002] Cuando se requieren dos tipos de procesos de difusión (boro y fósforo), el paso de difusión de boro, de temperatura más alta, es normalmente procesado antes que el paso de difusión de fósforo, de temperatura inferior, ver por ejemplo T.Buck y colaboradores., Proceedings of 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference (4-8 de septiembre de 2006, Dresden, Alemania) p.1264-1267. Tal secuencia de proceso requiere una capa protectora especial para bloquear la difusión de fósforo en el lado difundido de boro durante el tiempo del paso de difusión con fósforo. A veces, el boro se difunde desde el estrato difundido de boro hacia esta capa protectora y se reduce cerca de la interfaz. Ésto causa un aumento de la resistencia de lámina del emisor que conduce a un aumento de la resistencia en serie de la célula solar fabricada a través de este proceso. Además, se requieren pasos de proceso adicionales para eliminar la capa protectora, o las propiedades óptimas de la capa protectora se verán comprometidas si ésta se retiene en el sustrato de silicio (por ejemplo, como recubrimiento de pasivación y antirreflejo). [0003] Por otro lado, si el paso de difusión de fósforo es procesado antes del paso de difusión de boro, el lado difundido de fósforo debe ser protegido del boro durante el paso de difusión de boro. Adicionalmente, debe evitarse suficientemente que el fósforo se difunda al lado del boro durante la difusión de fósforo, ya que no puede ser fácilmente compensado por el boro. Adicionalmente, el fósforo se efunde del estrato difundido de fósforo a la temperatura de la difusión de boro, y por lo tanto, el fósforo se difunde junto con el boro en la superficie del estrato difundido de boro. Esto dificulta obtener buenas propiedades de los emisores dopados de boro. Debido a estas dificultades, apenas se ha intentado la difusión de fósforo antes de la difusión de boro, o, cuando se ha intentado, no ha sido exitosa en la fabricación de una célula solar. [0004] Aunque es posible formar ambas difusiones, tanto de boro como de fósforo al mismo tiempo con algunos métodos, tales como la impresión de cada fuente de difusión en un lateral antes del proceso de difusión, tal método produce una compensación de boro por fósforo al menos en el borde del lado de boro, ya que el fósforo se difunde más rápidamente y es más soluble en silicio, y por lo tanto compensa fácilmente el boro. [0005] Se conocen otros métodos en los que se usan difusiones separadas para boro y fósforo con obleas colocadas juntas de dos en dos. Dos lados de dos sustratos se tocan el uno con el otro para dejarlos parcialmente protegidos de la difusión. Esto limitará los problemas de compensación de boro por fósforo y viceversa en el borde de las obleas. No obstante, los bordes de las obleas deben cortarse posteriormente, lo que aumenta significativamente los costes por Wp producido. [0006] El artículo de S. Sivoththaman y colaboradores, Appl. Phys. Lett. 67(16), 2335 - 2337 (1995) describe un método para producir células solares de silicio. El documento US 5,665,175 divulga un método de emisión para producir células solares de silicio. [0007] Es objetivo de la presente invención proporcionar un método de fabricación de una célula solar fuera de un sustrato de Si que usa tanto difusión de boro como de fósforo, en el que al menos se resuelve uno de los problemas mencionados anteriormente. [0008] El objetivo se consigue con un método de fabricación de una célula solar de silicio cristalino como se reivindica en la reivindicación 1, comprendiendo sucesivamente: - provisión de un sustrato de silicio cristalino con un primer lado y un segundo lado opuesto a dicho primer lado, - predifusión de fósforo en dicho primer lado de dicho sustrato para obtener un estrato de fósforo difundido con una profundidad inicial, - bloqueo de dicho primer lado de dicho sustrato, - exposición de dicho segundo lado de dicho sustrato a una fuente de difusión de boro, - calentamiento de dicho sustrato durante un cierto periodo de tiempo y a una cierta temperatura para difundir el boro en dicho segundo lado de dicho sustrato y para difundir simultáneamente dicho fósforo además en dicho sustrato. [0009] La presente invención implica estabilizar y reducir el fósforo efundido en la atmósfera durante el proceso de difusión de boro, a través de la difusión del fósforo hasta cierto punto en la superficie antes de la difusión de boro. Esto permite eliminar la fuente de difusión de fósforo antes de la difusión de boro. La cantidad de fósforo efundido desde la fuente de difusión es mayor y más fluctuante que aquella de la superficie de silicio donde el fósforo ya está difundido. Por lo tanto, este proceso mejora la calidad y reproductibilidad de los emisores tipo P de boro difundido. También evita la creación de un borde tipo n en el lado difundido de boro y por lo tanto evita la desviación de la célula solar. [0010] En un aspecto, la invención también se refiere a una célula solar fabricada con el método anteriormente descrito 2   como reivindicado en la reivindicación 16. [0011] Ventajas y características adicionales de la presente invención se aclararán en base a una descripción de varias formas de realización, en las que se hace referencia a los dibujos anexos, en los que: la figura 1 muestra un ejemplo de la estructura de una célula solar producida con un método según una forma de realización de la invención, la figura 2 muestra otro ejemplo en el que un sustrato de silicio tipo P, las figuras 3A-3D muestran esquemáticamente pasos de tratamiento para hacer un estrato difundido de P en un lado de un sustrato, las figuras 4A-4F muestran esquemáticamente pasos de tratamiento de un método alternativo para la fabricación de un estrato difundido de P en un lado de un sustrato, las figura 5A-5D muestran esquemáticamente pasos de tratamiento de un posible tercer método para la fabricación del estrato difundido de P en un lado del sustrato, las figuras 6A, 6B muestran dos configuraciones posibles para bloquear un lado del sustrato durante un paso de de difusión de boro, la figura 7 muestra esquemáticamente una configuración dorso contra dorso durante un paso de difusión de boro, la figura 8 es un gráfico que muestra la eficiencia medida de células solares producidas con el método según la invención en comparación con células solares del estado de la técnica. [0012] La figura 1 muestra un ejemplo de la estructura de una célula solar producida con un método según una forma de realización de la invención. Una célula solar 10 comprende un sustrato de silicio tipo n 11 con un estrato difundido de boro 12 en un lado y un estrato difundido de fósforo 13 en el otro lado. Se observa que una estructura de célula solar práctica también tiene contactos metálicos y un recubrimiento antirreflejo, pero estos componentes no se muestran en las figuras. La figura 2 muestra otro ejemplo en el que un sustrato 21 de silicio tipo p se procesa para producir un estrato difundido de fósforo 22 en un lado y un estrato difundido de boro 23 en el otro lado. La célula solar de la figura 1 es la forma de realización preferida porque su rendimiento de dispositivo es mejor que el de la figura 2. En la descripción que aparece a continuación se tratan formas de realización del método de fabricación de la célula solar mostrada en la figura 1 (es decir sustrato tipo n). [0013] El primer paso de este método es hacer un estrato difundido de P en un lado del sustrato. Según una forma de realización, un sustrato 30 se calienta a 800~900° C durante 5-50 minutos en una atmósfera que incluye un vapor de O2 y P2 O5 . Luego, todas las superficies del sustrato 30 se cubren con una película 31 de SiO2 comprendiendo P2 O5 (de aquí en adelante, SiO2 : P2 O5 ). Este SiO2 crece a partir del Si del sustrato 30 y oxígeno, y P2 O5 se incorpora en la película 31 de SiO2 . En la interfaz de silicio 33 y la película 31 de SiO2 : P2 O5 , el P2 O5 se reduce a P, y el P se difunde en el núcleo del sustrato 30 (ver núcleo 33 en la figura 3B) hasta una profundidad de 0.01~1:0 µm. Hasta aquí, la película 31 de SiO2 : P2 O5 y un estrato difundido P 32 se forman en toda la superficie del sustrato de silicio 30. A continuación, la película 31 de SiO2 : P2 O5 se elimina por inmersión del sustrato 30 en una solución de 1~50% HF durante aproximadamente 0.5~10 minutos, o exponiendo el sustrato 30 a un vapor de HF, o por... [Seguir leyendo]

1. Método de fabricación de una célula solar de silicio cristalino, comprendiendo en secuencia: - provisión de sustrato de silicio cristalino con un primer lado y un segundo lado opuesto a dicho primer lado, - predifusión de fósforo en dicho primer lado de dicho sustrato que da una película comprendiendo SiO2 y P2 O5 y un estrato de fósforo difundido con una profundidad inicial, - eliminación de dicha película de SiO2 : P2O5 de todos los lados de dicho sustrato, - bloqueo de dicho primer lado de dicho sustrato, - exposición de dicho segundo lado de dicho sustrato a una fuente de difusión de boro, - calentamiento de dicho sustrato durante cierto periodo de tiempo y a una cierta temperatura para difundir el boro en dicho segundo lado de dicho sustrato y para difundir simultáneamente dicho fósforo además en dicho sustrato. 2. Método según la reivindicación 1, donde dicha predifusión de fósforo en un primer lado de dicho sustrato comprende: - calentamiento de dicho sustrato en una atmósfera que incluye O2 y P2O5 para producir la película comprendiendo SiO2 y P2O5 , y un estrato intermedio de fósforo difundido, en todos los lados de dicho sustrato, - ataque de dicho estrato de fósforo difundido a excepción de dicho primer lado. 3. Método según la reivindicación 1, donde dicha predifusión de fósforo en un primer lado de dicho sustrato comprende: - formación de un recubrimiento en dicho primer lado usando un método de serigrafia, un método de centrifugado en un solo lado, o un método de pulverización en un solo lado, comprendiendo dicho recubrimiento P 2 O 5 y SiO 2 , - calentamiento de dicho sustrato para producir la película comprendiendo SiO2 y P2O5 , y un estrato intermedio de fósforo difundido, en todos los lados de dicho sustrato, - ataque de dicho estrato de fósforo difundido a excepción del dicho primer lado. 4. Método según la reivindicación 1, donde dicha predifusión de fósforo en un primer lado de dicho sustrato comprende: - bloqueo de dicho segundo lado de dicho sustrato, - calentamiento de dicho sustrato en una atmósfera incluyendo O 2 y P 2 O 5 para producir la película comprendiendo SiO 2 y P 2 O 5 , y un estrato intermedio de fósforo difundido, en todos los lados de dicho sustrato, 5. Método según la reivindicación 1, donde dicha predifusión de fósforo en un primer lado de dicho sustrato comprende: - bloqueo de dicho segundo lado de dicho sustrato, - formación de un recubrimiento en dicho primer lado usando un método de serigrafía, un método de centrifugado en un solo lado, o un método de pulverización en un solo lado, comprendiendo dicho recubrimiento P2O5 y SiO2 , - calentamiento de dicho sustrato para producir la película comprendiendo SiO2 y P2O5 , y un estrato de fósforo difundido en todos los lados de dicho sustrato, 6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 2-5, donde el calentamiento de dicho sustrato se realiza a una temperatura de 800~900°C. 7. Método según las reivindicaciones 4 o 5, donde dicho segundo lado de dicho sustrato se bloquea vía formación de un estrato de bloqueo de difusión en dicho segundo lado. 8. Método según las reivindicaciones 4 o 5, donde dicho segundo lado de dicho sustrato se bloquea por otro sustrato. 9. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicho primer lado de dicho sustrato se bloquea por un primer lado de otro sustrato. 10. Método según la reivindicación 9, donde dicho otro sustrato comprende un sustrato procesado, que en el momento de dicho bloqueo, está procesado de forma similar a dicho sustrato. 11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-5 o 7-8, donde dicho primer lado de dicho sustrato se bloquea vía revestimiento de dicho primer lado de dicho sustrato con un estrato de recubrimiento. 6   12. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicha exposición de dicho segundo lado de dicho sustrato a una fuente de difusión de boro comprende exponer dicho sustrato a una atmósfera que incluye O2 y B2O3 . 13. Método según la reivindicación 12, donde dicho cierto periodo de tiempo se encuentra entre 30-120 minutos. 14. Método según la reivindicación 12 o 13, donde dicha cierta temperatura se encuentra entre 900-1000 °C. 15. Método según la reivindicación 12 o 13, donde dicho B2O3 se produce por conducción de N2 a través de un líquido BBr3. 16. Célula solar fabricada por un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de que una concentración de fósforo de 0.5 µm de profundidad de dicho primer lado en dicho sustrato es más de 100 veces superior que la concentración de fósforo de 5 µm de profundidad de dicho lado. 17. Célula solar según la reivindicación 16, donde la concentración de fósforo de 0.2 µm de profundidad de dicho segundo lado en dicho sustrato es más de 100 veces superior a la concentración de fósforo de 5 µm de profundidad de dicho lado. 7   8   9     11   12