PERFECCIONAMIENTOS APORTADOS A ELEMENTOS CAPACES DE RECOGER LA LUZ.

Perfeccionamientos aportados a elementos capaces de recoger la luz El presente invento se refiere a los perfeccionamientos aportados a elementos capaces de recoger la luz, o más generalmente a cualquier dispositivo electrónico como una célula solar a base de materiales semiconductores. Se sabe que elementos capaces de recoger la luz del tipo células solares fotovoltaicas de capas delgadas tienen una capa de agente absorbente, al menos un electrodo dispuesto en el lado de incidencia de la luz a base de un material conductor de la electricidad, y un electrodo trasero a base de un material también conductor, pudiendo ser este electrodo trasero relativamente grueso y opaco. Debe caracterizarse esencialmente por una resistencia eléctrica superficial lo más baja posible y por una buena adherencia a la capa de absorbente así como, si llega el caso, al sustrato. El documento EP-B-0360.403 describe un sustrato de vidrio con un electrodo de molibdeno. Los compuestos ternarios de calcopiritas que pueden desempeñar el papel de absorbente contienen generalmente cobre, indio y selenio. Se trata de los que se llaman capas de agente absorbente ClSe2. Se puede también añadir a la capa de agente absorbente de galio (por ejemplo: Cu(In,Ga)Se2 o CuGaSe2), aluminio (por ejemplo: Cu(In,Al)Se2), o azufre (por ejemplo: CuIn(Se,S)). Se les designa en general y aquí más adelante con el término de capas de agente absorbente de calcopirita. En el marco de esta técnica de agente absorbente de calcopirita los electrodos traseros están la mayoría de las veces fabricados a base de un material conductor tal como el molibdeno, por ejemplo. Ahora bien, no pueden conseguirse grandes resultados con esta técnica más que mediante un control riguroso del crecimiento cristalino de la capa de agente absorbente y de su composición química. Además, se sabe que entre todos los factores que contribuyen a ello, la presencia de sodio (Na) en la capa de Mo es un parámetro clave que favorece la cristalización de los agentes absorbentes de calcopiritas. Su presencia en cantidad controlada permite reducir la densidad de defectos del absorbente y aumentar su conductividad. El sustrato con función de cristalera que contiene elementos alcalinos, generalmente a base de vidrio silico-sódicocálcico, constituye naturalmente un depósito de sodio. Bajo el efecto del procedimiento de fabricación de las capas del agente absorbente, generalmente aplicado a alta temperatura, los elementos alcalinos van a migrar a través del sustrato, del electrodo trasero a base de molibdeno, hacia la capa de agente absorbente, sobre todo de tipo de calcopirita. La capa de molibdeno deja difundir libremente el sodio del sustrato hacia las capas activas superiores por el efecto de un recocido térmico. Esta capa de Mo tiene ante todo el inconveniente de no permitir más que un control parcial y poco preciso de la cantidad de Na que migra a la interfase Mo/ClGSe2. Según una variante de realización, la capa de agente absorbente es depositada a alta temperatura sobre la capa a base de molibdeno, que es separada del sustrato con la ayuda de una capa barrera a base de nitruros, de óxidos o de oxinitruros de silicio, o de óxidos o de oxinitruros de aluminio o de nitruro de titanio o de zirconio. Esta capa barrera permite bloquear la difusión del sodio resultante de la difusión dentro del sustrato hacia las capas activas superiores depositadas sobre el Mo. Aunque añadiendo una etapa suplementaria al procedimiento de fabricación, esta última solución ofrece la posibilidad de dosificar de forma muy precisa la cantidad de Na depositada sobre la capa de Mo teniendo el recurso de una fuente exterior (por ejemplo: NaF, Na2O2, Na2Se). Otras familias de agente absorbente en capas delgadas pueden ser utilizadas en elementos capaces de recoger la luz. Se conocen sobre todo las que son a base de silicio, pudiendo ser este último amorfo o microcristalino incluso cristalino, siendo éstas a base de teliuro de cadmio (CdTe). También existe otra familia de agentes absorbentes a base de obleas de silicio monocristalino o policristalino en capa gruesa con un espesor comprendido entre 50 m y 250 m. Cualquiera que sea la familia del agente absorbente se ha verificado que el rendimiento de la conversión energética será tanto más elevado cuanto mayor sea la cantidad de energía luminosa que cubre la mayor parte del espectro solar, a saber del ultravioleta hasta el infrarrojo cercano pasando por el campo de las longitudes de onda de la luz visible, será absorbida por el agente absorbente para ser convertida en energía eléctrica. Partiendo de esta verificación los fabricantes de células fotovoltaicas buscan atrapar el máximo de radiación luminosa dentro de la célula, incluido el reenvío de la menor radiación no absorbida, es decir la que es reflejada, hacia el agente absorbente. En esta búsqueda del óptimo en la conversión energética los inventores han descubierto de manera sorprendente e inesperada que la estructura del electrodo en contacto con la capa de agente absorbente desempeñaba un papel primordial. El presente invento tiene como objeto paliar estos inconvenientes al proponer un electrodo perfeccionado que maximiza la radiación incidente hacia el agente absorbente. 2 E08864573 17-11-2011   Para esto el sustrato con función de cristalera se describe en la reivindicación 1. Gracias a la presencia de zonas de interfases entre las capas que forman el electrodo se crean saltos del índice de refracción en cada interfase que mejoran la reflexión de una radiación incidente hacia el agente absorbente. En los métodos de realización preferidos del invento se puede eventualmente recurrir además a una y/o a otra de las siguientes disposiciones: - el electrodo es a base de molibdeno y tiene más de 500 nm de espesor, especialmente como máximo 400 nm o como máximo 300 nm o como máximo 200 nm; - el electrodo comprende entre 2 y 16 capas, preferiblemente entre 4 y 12 capas, y más preferiblemente cerca de 8 capas; - cada una de las capas que forman el electrodo posee un espesor sensiblemente idéntico; - tiene en al menos una parte de superficie de la cara principal al menos una capa barrera de elementos alcalinos, estando el electrodo depositado sobre dicha capa barrera; - la capa barrera es a base de un material dieléctrico; - el material dieléctrico es a base de nitruros, de óxidos o de oxinitruros de silicio, o de nitruros, de óxidos o de oxinitruros de aluminio o de nitruros de titanio o de zirconio, utilizados solos o mezclados; - el espesor de la capa barrera está comprendido entre 3 y 200 nm, preferiblemente comprendido entre 20 y 150 nm, y sensiblemente cerca de 130 nm; - la capa barrera es a base de nitruro de silicio; - la capa a base de nitruro de silicio es subestequiométrica; - la capa a base de nitruro de silicio es sobreestequiométrica. Según otro aspecto del invento, éste tiene como objeto un elemento capaz de recoger la luz utilizando al menos un sustrato tal como el anteriormente descrito. Otras características, detalles y ventajas del presente invento se verán mejor tras la lectura de la descripción que sigue, realizada a título ilustrativo y en forma alguna limitativo, en referencia a las figuras anejas en las que: - la figura 1 es una vista esquemática de un elemento capaz de recoger la luz según el invento; - la figura 2 es un gráfico que muestra la evolución de la reflectividad en función del número de capas que forman el electrodo para un espesor de capa constante; - la figura 3 es un gráfico que muestra la evolución de la reflectividad en función del número de capas que forman el electrodo para un número de capas constante. En la figura 1 se ha representado un elemento capaz de recoger la luz (una célula solar o fotovoltaica). El sustrato 1 transparente con función de cristalera puede por ejemplo ser totalmente de vidrio que contiene elementos alcalinos como un vidrio silico-sódico-cálcico. Puede también ser de un polímero termoplástico tal como un poliuretano o un policarbonato o un polimetacrilato de metilo. Lo esencial de la masa (es decir, para al menos el 98% de la masa), hasta la totalidad del sustrato con función de cristalera está constituida de un material o unos materiales que tienen la mayor transparencia posible y preferiblemente con una absorción lineal inferior a 0,01 mm -1 en la parte del espectro útil a la aplicación (módulo solar), yendo generalmente el espectro del ultravioleta (aproximadamente 280 nm) al infrarrojo cercano (sensiblemente cercano a 1.200 nm). El sustrato 1 según el invento puede tener un espesor total que va de 0,5 a 10 mm cuando se utiliza como placa protectora de una célula fotovoltaica de diversas tecnologías de la calcopirita (CIS, CIGS, CIGSe2...) o en tanto que sustrato soporte 1 destinado a recibir el conjunto del apilado funcional. Cuando el sustrato 1 se utiliza... [Seguir leyendo]

1. Sustrato (1, 1) con función de cristalera que comprende una cara principal destinada a ser asociada a una capa (3) a base de un material absorbente, que tiene en al menos una parte de la superficie de la cara principal al menos un electrodo (2) conductor de la electricidad y reflectante en el campo de las longitudes de onda que se extienden desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano, siendo dicho electrodo (2) a base de molibdeno, estando dicho electrodo (2) formado por un apilamiento de n (n 2) capas que definen entre ellas unas zonas de interfases, comprendiendo el electrodo (2) entre 2 y 16 capas, preferiblemente entre 4 y 12 capas, y más preferiblemente cerca de 8 capas, caracterizado porque cada una de las capas que forman el electrodo (2) tiene un material idéntico. 2. Sustrato (1, 1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el electrodo (2), es a base de molibdeno con más de 500 nm de espesor, especialmente como máximo 400 nm o como máximo 300 nm o como máximo 200 nm. 3. Sustrato (1, 1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada una de las capas que forman el electrodo (2) posee un espesor sensiblemente idéntico. 4. Sustrato (1, 1) según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque tiene en al menos una parte de la superficie de la cara principal al menos una capa barrera a los elementos alcalinos, siendo el electrodo (2) depositado sobre dicha capa barrera. 5. Sustrato (1, 1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la capa barrera es a base de un material dieléctrico. 6. Sustrato (1, 1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el material dieléctrico es a base de nitruros, de óxidos o de oxinitruros de silicio, o de nitruros, de óxidos o de oxinitruros de aluminio, o de nitruro de titanio o de zirconio, utilizados solos o mezclados. 7. Sustrato (1, 1) según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el espesor de la capa barrera está comprendido entre 3 y 200 nm, preferiblemente comprendido entre 20 y 150 nm y sensiblemente próximo a 130 nm. 8. Sustrato (1, 1) según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque la capa barrera es a base de nitruro de silicio. 9. Sustrato (1, 1) según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque la capa a base de nitruro de silicio es subestequiométrica. 10. Sustrato (1, 1) según una de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque la capa a base de nitruro de silicio es sobreestequiométrica. 11. Elemento capaz de recoger la luz utilizando al menos un sustrato (1, 1) según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones. 12. Procedimiento de fabricación del sustrato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la capa barrera y la capa electroconductora (2) son depositadas con la ayuda de un procedimiento de pulverización magnetrón. 6 E08864573 17-11-2011   7 E08864573 17-11-2011   8 E08864573 17-11-2011   9 E08864573 17-11-2011