Método para producir una célula solar así como célula solar producida mediante este método.

Método para la producción de una célula solar (11, 111, 211) con una capa de BSF,

en el que sobre el lado trasero (22, 122, 222) de un sustrato de células solares (13, 113, 213), especialmente de un sustrato de silicio, se aplica una capa de BSF (24, 124, 224) a través de la aplicación de aluminio sobre el sustrato y aleación siguiente 5 en el sustrato (13, 113, 213), en el que la capa de BSF (24, 124, 224) es transparente a la luz caracterizado por el hecho de que después de la aleación en el sustrato (13, 113) se retira exclusivamente aluminio no aleado en el sustrato.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/001500.

Solicitante: GEBR. SCHMID GMBH & CO..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ROBERT-BOSCH-STRASSE 32-34 72250 FREUDENSTADT ALEMANIA.

Inventor/es: SCHMID, CHRISTIAN, HABERMANN,DIRK.

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.
  • H01L31/068 H01L 31/00 […] › 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.

PDF original: ES-2380611_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para producir una célula solar así como célula solar producida mediante este método Campo de aplicación y estado de la técnica [0001] La invención se refiere a un método para la producción de una célula solar con una capa de BSF (Campo de la Superficie Trasera) , en el que la célula solar está constituida con ventaja de silicio o bien de un sustrato de silicio, así como a una célula solar producida con tal método.

La producción de una célula solar convencional incluye la secuencia de etapas de proceso, que se representan a continuación en forma abreviada. Como base sirven la mayoría de las veces pastillas de p-Si mono o policristalinas, que son texturizadas para la mejora de las propiedades de absorción en la superficie a través de un proceso de decapado. Este proceso de decapado se realiza, en el silicio monocristalino, con una mezcla de lejía de sosa y potasa cáustica con alcohol isopropílico. El silicio policristalino es decapado con una solución de ácido fluorhídrico y ácido nítrico. A continuación, se realizan otras secuencias de purificación de decapado para preparar la superficie de manera óptima para el proceso de difusión siguiente. En este proceso, se genera una transición-pn en el silicio a través de la difusión de fósforo en una profundidad de aproximadamente 0, 5 !m. La transición-pn separa los portadores de carga formados a través de la luz. Para la generación de la transición-pn se calienta la pastilla a 800º C - 950º C aproximadamente en un horno en presencia de una fuente de fósforo, la mayoría de las veces una mezcla de gases o una solución acuosa. En este caso, el fósforo penetra en la superficie de silicio. La capa dotada con fósforo es conductora negativa en oposición a la base dotada con boro conductora positiva, En este proceso, aparece en la superficie un vidrio de fósforo, que es retirado en las etapas siguientes a través de un decapado con HF. A continuación se aplica sobre la superficie de silicio una capa en torno a 80 nm de espesor, que está constituida la mayoría de las veces de SiN:H, para la reducción de la reflexión y para la pasivación. Entonces se aplican contactos metálicos sobre el lado delantero (plata) y el lado trasero (oro o plata) . En este proceso, para la producción de un llamado BSF (Campo de la Superficie Trasera) , con ventaja de aluminio, una parte del aluminio aplicado es aleada en el silicio sobre el lado trasero de la pastilla en la etapa de combustión subsiguiente.

El documento US 2005/0252544 A1 describe un método para la producción de una célula solar con una capa de BSF. En el lado trasero de una célula solar se aplica el aluminio como capa de contacto para la producción de una capa de BSF. A través del calentamiento subsiguiente se alea el aluminio en el sustrato de las células solares.

Del documento US 6, 081, 017 A es también conocida la aplicación de una capa de aluminio como capa de BSF en el lado trasero de una célula solar como capa de BSF y la aleación del aluminio en el sustrato de las células solares por medio de calentamiento. Esta capa de BSF de aluminio queda entonces como electrodo estructurado para la conexión eléctrica de la célula solar.

Problema y solución [0005] La invención se basa en el problema de crear un método mencionado al principio así como una célula solar producida con el mismo, con los que se pueden evitar inconvenientes del estado de la técnica y especialmente se puede incrementar todavía más el rendimiento de una célula solar.

Este problema se soluciona por medio de un método con las características de la reivindicación 1 así como una célula solar con las características de la reivindicación 14. Las configuraciones ventajosas así como preferidas de la invención son objeto de las otras reivindicaciones y se explican en detalle a continuación. La redacción de las reivindicaciones se realiza con referencia expresa al contenido de la descripción. Por lo demás, la redacción de la solicitud de prioridad DE 102007012277.4 del 8 de Marzo de 2007 de la misma Solicitante se realiza con referencia expresa al contenido de la presente descripción.

De acuerdo con la invención, sobre el lado trasero de un sustrato de célula solar, que está constituido especialmente de silicio, se aplica una capa de BSF, aplicando en primer lugar aluminio sobre el sustrato. A continuación, se alea aluminio o una parte del mismo en el sustrato, en el que la capa de BSF resultante es transparente o bien no provoca sombreado. La ventaja de este método de producción así como de un BSF generado con el mismo reside en que también se pueden producir células solares bilaterales o bien llamadas bifaciales, que pueden ser irradiadas, por lo tanto, también desde el lado trasero, sin que el BSF provoque un sombreado. Sobre todo se pueden crear de esta manera tanto BSF de superficie grande como también de superficie pequeña o bien local. Por lo demás, se pueden utilizar diferentes métodos de aplicación para el aluminio, como se representa todavía a continuación. Por último, tal método es relativamente favorable y de esta manera se puede crear una célula favorable en comparación con otras células solares de alta eficiencia. A través de la utilización de aluminio en lugar de boro para el BSF, se puede emplear un proceso considerablemente más favorable y que se puede dominar mejor, entre otras cosas también porque la temperatura de aleación para el aluminio es considerablemente más baja que para el boro, especialmente menor que 900º C. De esta manera, se puede utilizar también silicio multicristalino que, en el caso de aleación con boro, se modificaría de manera desfavorable en virtud de las altas temperatura muy por encima de 1000º C.

En una configuración de la invención, se puede aplicar aluminio puntualmente o bien en zonas pequeñas sobre el sustrato o bien sobre un lado trasero del sustrato. De esta manera, se pueden generar varios BSF puntualmente o bien a modo de zonas pequeñas. Está previsto con ventaja que estos puntos

o bien zonas pequeñas se encuentren a lo largo de líneas, que presentan especialmente la misma distancia. Con preferencia se pueden aplicar a modo de un retículo uniforme, con lo que es posible un contacto eléctrico uniforme en el BSF. Sobre el BSF o bien sobre las zonas pequeñas se aplican a continuación contactos metálicos, especialmente a lo largo de dichas líneas, por ejemplo de níquel o plata

o combinaciones de ellos.

En una configuración algo diferente de la invención, la aplicación de aluminio sobre el sustrato y, por lo tanto, la generación de un BSF o bien de zonas conductoras para el BSF se realiza en forma de las propias líneas descritas anteriormente. También aquí es ventajoso que las líneas estén paralelas entre sí y presenten la misma distancia.

En una configuración todavía algo diferente de la invención, se puede aplicar aluminio en la superficie o bien en una superficie grande sobre el lado trasero del sustrato, especialmente puede cubrir todo el lado trasero. Aquí es posible, en efecto, en principio prever diferentes espesores de capa o bien gradientes de espesores de capa. No obstante, con ventaja se aplica una capa de espesor aproximadamente uniforme. También aquí, como en el aluminio aplicado en líneas descrito anteriormente con generación de un BSF de aluminio en líneas, se pueden aplicar contactos metálicos en una etapa siguiente, especialmente de nuevo contactos metálicos en líneas.

Para la aplicación del aluminio sobre el sustrato existen diferentes posibilidades. Según una posibilidad, se puede aplicar a través del método de serigrafía o a través de un método de chorro de tinta. Por lo demás, se puede aplicar en forma líquida o pastosa, por ejemplo como líquido que contiene aluminio o gel que contiene aluminio. De acuerdo con todavía otra posibilidad, se puede aplicar aluminio de una manera similar a otros recubrimientos metálicos a través de pulverización, evaporación, métodos CVD o aleación.

Para la aleación del aluminio en el sustrato o bien el material de silicio del sustrato puede estar previsto un proceso de calentamiento. Éste se diferencia con ventaja de un calentamiento, que se utiliza para la aplicación previa del aluminio o que resulta en este caso. De esta manera, este proceso puede ser controlado mejor o bien puede ser optimizado para su finalidad.

Después de la aleación de aluminio en el sustrato o bien el material de silicio, se retira una parte del aluminio remanente. Especialmente se retira solamente el aluminio que no está aleado en el sustrato o bien es todavía... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para la producción de una célula solar (11, 111, 211) con una capa de BSF, en el que sobre el lado trasero (22, 122, 222) de un sustrato de células solares (13, 113, 213) , especialmente de un sustrato de silicio, se aplica una capa de BSF (24, 124, 224) a través de la aplicación de aluminio sobre el sustrato y aleación siguiente en el sustrato (13, 113, 213) , en el que la capa de BSF (24, 124, 224) es transparente a la luz caracterizado por el hecho de que después de la aleación en el sustrato (13, 113) se retira exclusivamente aluminio no aleado en el sustrato.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la aplicación de aluminio sobre el sustrato (113, 213) se realiza puntualmente o bien en zonas pequeñas, en el que con preferencia se realiza una producción local de varias BSF (124, 224) en forma de puntos o bien del tipo de zonas pequeñas, en el que los puntos o bien las zonas pequeñas se encuentran a lo largo de líneas rectas, especialmente provistas con la misma distancia, sobre las que se aplican a continuación contactos metálicos (129, 130, 232, 229) en forma de líneas.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la aplicación de aluminio sobre el sustrato (113, 213) se realiza en forma de líneas.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el aluminio se aplica liso sobre el sustrato (13) para un BSF liso (24) , en el que con preferencia se cubre esencialmente toda la superficie de un lado del sustrato.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el aluminio se aplica a través de métodos de serigrafía sobre el sustrato (13, 113, 213) .

6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que el aluminio se aplica líquido o bien pastoso, con preferencia en forma de un líquido que contiene aluminio

o de un gel que contiene aluminio.

7. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que el aluminio se aplica a través de pulverización, evaporación, métodos CVD o aleación.

8. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la aleación del aluminio en el sustrato (13, 113, 213) o bien el material de silicio del sustrato se realiza a través de calentamiento separado de la aplicación del aluminio.

9. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se retira todo el aluminio no aleado con el material de silicio o bien no aleado en el interior.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que el aluminio se retira mediante decapado.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, caracterizado por el hecho de que después de la retirada del aluminio, se realiza una pasivación y entonces se lleva a cabo la aplicación de un recubrimiento anti-reflexión (26, 126, 226) sobre el lado trasero (22, 122, 222) del sustrato (13, 113, 213) .

12. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por el hecho de que después de la retirada del aluminio se genera una transición-pn a través de la difusión de fósforo en silicio-n del sustrato (13, 113, 213) .

13. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por el hecho de que el aluminio se aplica en estructuras prefabricadas en el interior del sustrato (13, 113, 213) , especialmente en estructuras a través de un recubrimiento anti-reflexión (26, 126, 226) hasta debajo del sustrato, especialmente a través de métodos de serigrafía, sin retirada siguiente del aluminio.

14. . Célula solar (11, 111, 211) , caracterizada por el hecho de que está fabricada a partir de un sustrato (13, 113, 213) , que ha sido tratado con un método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

 

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