Un método para formar una estructura (5) de emisor sobre un sustrato (10) en un dispositivo fotovoltaico,

comprendiendo el método:

formar, sobre el sustrato (10), una primera capa (20) que comprende un material semiconductor;

texturizar una superficie de la primera capa (20), formando así una primera región (11) de emisor desde la primera capa (20), teniendo la primera región (11) de emisor una primera superficie (21) texturizada;

formar una segunda región (12) de emisor en la primera superficie (21) texturizada, teniendo la segunda región (12) de emisor una segunda superficie texturizada donde la concentración de dopado de la segunda región (12) de emisor en una interfaz (14) con la primera región de emisor es al menos un factor de mayor que la concentración de dopado de la primera región (11) de emisor en la interfaz (14) .

Método para producir una estructura de emisor y estructuras de emisor que resultan del mismo.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para formar una estructura de emisor, por ejemplo un emisor de un dispositivo fotovoltaico, y a estructuras de emisor que resultan del mismo, así como a dispositivos que comprenden dichas estructuras de emisor.

Antecedentes de la invención

El emisor de las células solares de silicio se forman en la mayoría de los casos por medio de una etapa de difusión. Por ejemplo, en el caso de células solares de silicio cristalino en grueso hechas sobre obleas de silicio de tipo p, se difunde un dopante de tipo n (como, por ejemplo, P) en la oblea, donde el dopante tipo n sobre-compensa el dopante tipo p (por ejemplo, B o Ga) de la oblea de silicio, de modo que se forma una unión p-n. La etapa de difusión del emisor se lleva a cabo normalmente en la superficie frontal de la célula fotovoltaica, después de texturizar la superficie frontal (siendo la superficie frontal la cara de la célula fotovoltaica que están pensada para recibir iluminación) . El objetivo principal de esta texturización es disminuir la reflexión de luz en la superficie frontal. La etapa de difusión del emisor da típicamente como resultado un perfil de distribución Gaussiano del dopante de tipo n, con una alta concentración del dopante (por ejemplo, ~ 1020 cm-3) en la superficie frontal. Esta elevada concentración superficial es necesaria para conseguir una buena resistencia de contacto para la malla metálica del lado frontal, especialmente cuando la malla metálica se forma por medio de un proceso industrial de impresión por serigrafía. Sin embargo, la elevada concentración superficial también da como resultado una pobre respuesta para longitudes de onda cortas debido a los efectos del fuerte dopado y a un aumento de la recombinación en la región del emisor.

En US-A-5378289 se describe una célula solar cristalina que tiene una superficie frontal texturizada, con una región de lado frontal formada por medio de epitaxia en fase sólida y una capa de contacto transparente de lado frontal hecha de óxido de indio estaño.

Para mejorar la respuesta para longitudes de onda cortas, se puede utilizar una estructura de emisor selectiva (como, por ejemplo, se describe en US 6, 552, 414) , donde se proporciona una región de emisor fuertemente dopada bajo la malla metálica y donde se proporciona una región de emisor poco dopada entre los contactos metálicos de la malla, dando como resultado la región de emisor poco dopada una menor recombinación superficial y una respuesta azul mejorada en comparación con un emisor altamente dopado. Sin embargo, las estructuras de emisor selectivas requieren etapas de procesado adicionales que pueden incluir litografía, que no es aplicable industrialmente para la producción a gran escala de células solares. Además, una mala alineación de la malla metálica con respecto de la región de emisor fuertemente dopada de la estructura de emisor selectiva puede provocar pérdidas en la unión como consecuencia de la penetración del metal a través de la unión, y a una reducción del voltaje en circuito abierto como resultado de esta pérdida.

Como alternativa para formar el emisor de una célula fotovoltaica por difusión, también es posible hacer crecer el emisor sobre el sustrato, por ejemplo mediante Deposición de Vapor Químico (CVD según sus siglas en inglés, Chemical Vapour Deposition) , como describe por ejemplo para células epitaxiales Schmich et al. en "Epitaxia de emisor para células solares de silicio cristalino de capa delgada", actas de la conferencia y exposición europea de energía solar y fotovoltaica, Dresden, 2006, página 734. La formación de un emisor formado mediante CVD se consigue sobre una superficie no texturizada. Por tanto, las pérdidas por reflexión en la superficie frontal son relativamente altas.

Objeto de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar un método para producir una estructura de emisor que alivie o evite los problemas de la técnica anterior. Es otro objeto de la presente invención proporcionar una estructura de emisor y una célula fotovoltaica que comprenda dicha estructura de emisor.

Compendio de la invención En un aspecto, la presente invención proporciona un método para formar una estructura de emisor sobre un sustrato de acuerdo con la reivindicación 1.

En realizaciones de acuerdo con la presente invención, la formación de la primera capa puede comprender el crecimiento epitaxial de la primera capa sobre una superficie del sustrato.

En realizaciones de acuerdo con la presente invención, texturizar la primera capa puede comprender el grabado con plasma de la primera capa.

En realizaciones de acuerdo con la presente invención, formar la segunda región de emisor puede comprender el crecimiento de la segunda región de emisor sobre la primera superficie texturizada. El crecimiento de la segunda región de emisor puede comprender el crecimiento epitaxial de la segunda región de emisor.

En realizaciones alternativas de acuerdo con la presente invención, formar la segunda región de emisor puede comprender formar la segunda región de emisor en una parte superior de la primera región de emisor. Formar la segunda región de emisor puede comprender formar la segunda región de emisor por medio de la introducción de dopantes, por ejemplo mediante difusión, implantación o dopado láser.

Las realizaciones de la presente invención, por tanto, proporcionan un método para formar una estructura de emisor doble con texturizado intermedio, donde al menos parte de la estructura de emisor puede hacerse crecer epitaxialmente sobre un sustrato. El método para formar la doble estructura de emisor comprende formar, sobre un sustrato, una primera región de emisor gruesa y moderadamente dopada, por ejemplo con un grosor dentro del rango de entre 0, 2 μm y 10 μm, y una concentración de dopado dentro del rango de entre 1015 cm-3 y 1019 cm-3, con una superficie texturizada, y formar una segunda región de emisor delgada y altamente dopada, por ejemplo con un grosor de entre 5 nm y 1 μm y una concentración de dopado dentro del rango de entre 5 x 1018 cm-3 y 1022 cm-3, en la superficie texturizada de la primera región de emisor.

En otro aspecto, la presente invención proporciona una estructura de emisor de acuerdo con la reivindicación 8.

La interfaz texturizada entre la primera región de emisor y la segunda región de emisor proporciona un buen factor de llenado y unas buenas corrientes de cortocircuito en células fotovoltaicas fabricadas utilizando dicha estructura de emisor de acuerdo con las realizaciones de la presente invención.

En una estructura de emisor de acuerdo con realizaciones de la presente invención, el grosor medio de la primera región de emisor puede estar entre 0, 2 μm y 10 μm. En una estructura de emisor de acuerdo con realizaciones de la presente invención, la primera región de emisor puede tener una concentración de dopado de entre 1015 cm-3 y 1019 cm-3. En realizaciones de la presente invención, la primera región de emisor puede tener una concentración de dopado constante a lo largo de su grosor. En realizaciones alternativas de la presente invención, la primera región de emisor puede tener una concentración de dopado no constante a lo largo de su grosor, por ejemplo puede tener una concentración de dopado que cambia gradualmente a lo largo de su grosor, en particular puede tener, por ejemplo, una concentración de dopado que es mayor en el nivel de la interfaz entre la primera región de emisor y la segunda región de emisor que en otros niveles de la primera región de emisor.

En una estructura de emisor de acuerdo con realizaciones de la presente invención, el grosor medio de la segunda región de emisor puede ser menor que el grosor medio de la primera región de emisor. En realizaciones de la presente invención, el grosor de la segunda región de emisor puede ser de entre 5 nm y 1 μm. En realizaciones de la presente invención, la segunda región de emisor puede tener una concentración de dopado que es mayor que la concentración de dopado de la primera región de emisor. En realizaciones de la presente invención, la segunda región de emisor puede tener una concentración de dopado de entre 5 x 1018 cm-3 y 1022 cm-3. En realizaciones de la presente invención, la segunda región de emisor puede tener una concentración de dopado constante a lo largo de su grosor.... [Seguir leyendo]

1. Un método para formar una estructura (5) de emisor sobre un sustrato (10) en un dispositivo fotovoltaico, comprendiendo el método:

formar, sobre el sustrato (10) , una primera capa (20) que comprende un material semiconductor;

texturizar una superficie de la primera capa (20) , formando así una primera región (11) de emisor desde la primera capa (20) , teniendo la primera región (11) de emisor una primera superficie (21) texturizada;

formar una segunda región (12) de emisor en la primera superficie (21) texturizada, teniendo la segunda región (12) de emisor una segunda superficie texturizada donde la concentración de dopado de la segunda región (12) de emisor en una interfaz (14) con la primera región de emisor es al menos un factor de 10 mayor que la concentración de dopado de la primera región (11) de emisor en la interfaz (14) .

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde formar la primera capa (20) comprende hacer crecer epitaxialmente la primera capa (20) sobre una superficie del sustrato (10) .

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde texturizar una superficie de la primera capa (20) comprende el grabado con plasma de la primera capa (20) .

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde formar la segunda región

(12) de emisor comprende hacer crecer la segunda región (12) de emisor sobre la primera superficie (21) texturizada.

5. El método de acuerdo con la superficie 4, donde hacer crecer la segunda región (12) de emisor comprende hacer crecer epitaxialmente la segunda región (12) de emisor.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde formar la segunda región (12) de emisor comprende formar la segunda región (12) de emisor en una parte superior de la primera región (11) de emisor.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, donde formar la segunda región (12) de emisor comprende formar la segunda región de emisor por medio de difusión, implantación o dopado por láser.

8. Una estructura (5) de emisor en un dispositivo fotovoltaico que comprende una primera región (11) de emisor, una segunda región (12) de emisor adyacente a la primera región (11) de emisor, y una interfaz (14) entre la primera región (11) de emisor y la segunda región (12) de emisor, donde la interfaz (14) entre la primera región (11) de emisor y la segunda región (12) de emisor es una interfaz (14) texturizada, donde la concentración de dopado de la segunda región (12) de emisor en la interfaz (14) es al menos un factor de 10 mayor que la concentración de dopado de la primera región (11) de emisor en la interfaz (14) .

9. Una estructura (5) de emisor de acuerdo con la reivindicación 8, donde el grosor medio de la primera región

(11) de emisor está entre 0, 2 μm y 10 μm.

10. Una estructura (5) de emisor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, donde la primera región (11) de emisor tiene una concentración de dopado de entre 1015 cm-3 y 1019 cm-3.

11. Una estructura (5) de emisor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, donde la primera región (11) de emisor tiene una concentración de dopado constante o no constante.

12. Una estructura (5) de emisor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, donde el grosor medio de la segunda región (12) de emisor está entre 5 nm y 1 μm.

13. Una estructura (5) de emisor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, donde la segunda región (12) de emisor tiene una concentración de dopado de entre 5 x 1016 cm-3 y 1022 cm-3.

14. Una estructura (5) de emisor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, donde la segunda región (12) de emisor tiene una concentración de dopado constante o no constante.

15. Un dispositivo fotovoltaico que comprende una región base (13) y una estructura (5) de emisor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14.

16. Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 15, que además comprende una capa (30) inintencionadamente dopada entre la región base (13) y la estructura (5) de emisor.