CELDA SOLAR CIS Y PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE LA MISMA.

Un sustrato de aleación formado sobre una aleación de Ni y Mo está formado por electroformado.

El sustrato de aleación tiene una composición graduada donde la composición de aleación varía en la dirección del espesor del mismo. Un lado de la superficie inferior está compuesto principalmente por Ni y un lado de la superficie superior está compuesto principalmente por Mo. Una superficie superior del sustrato de aleación está formada con un gran número de desigualdades mínimas y piramidales y tiene una alta propiedad de dispersión de luz. Una capa absorbedora de luz de CIS está formada sobre la superficie superior del sustrato de aleación y está provista de un electrodo superior por encima de la misma.

CELDA SOLAR CIS y PROCEDIMIENTO DE FABRICACiÓN DE LA MISMA

OBJETO DE LA INVENCiÓN

La presente invención se refiere a una celda solar GIS y a un procedimiento para la fabricación de la misma. Específicamente, la presente invención se refiere a una celda solar CIS que comprende CIGS, GIGSS, GIS o similares como la capa absorbedora de luz de la misma y a un procedimiento para la fabricación de la misma.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

Las celdas solares incluyen una celda solar de silicio monocristalino, una celda solar de silicio policristalino, una celda solar de silicio amorfo (éstas son celdas solares de silicio) , una celda solar de GaAs, una celda solar de CdS/CdTe, una celda solar CIS (éstas son celdas solares compuestas) , una celda solar sensibilizada a colorantes (celda solar orgánica) , etc.

De éstas, una celda solar CIS es policristalina y, por lo tanto, favorable para producirla en grandes cantidades o en masa, y se caracteriza porque su ancho de banda prohibido puede variarse libremente dependiendo del material de la misma y porque tiene una eficacia de conversión teórica (31%) al mismo nivel que la eficacia de conversión teórica de una celda solar de silicio y tiene una vida útil (aproximadamente 20 años) al mismo nivel que la de una celda solar de silicio. Por consiguiente, esto se observa específicamente como una celda solar potencial y, también en Japón, se ha iniciado la producción en masa de celdas solares GIS.

La celda solar GIS es una celda solar policristalina de película fina en la que un compuesto del grupo 1-II1-VI que comprende Gu, In Ga, Ag Se, S y similares y denominado compuesto de calcopirita se usa como un material de la capa absorbedora de luz de la misma y, típicamente, incluye aquellas que comprenden Gu (ln, Ga) Se2 [CIGS], Cu (ln, Ga) (Se, Sh [GIGS], GulnS2 [GIS1 o similares.

La Figura 1 es una vista en perspectiva que muestra una estructura general de una celda solar CIS 11. La celda solar GIS 11 comprende un electrodo inferior 13 de Mo provisto sobre un sustrato 12 de vidrio (vidrio sódico cálcico) , una capa absorbedora de luz 14 de CIGS o similar formada sobre el

electrodo inferior 13, y un electrodo superior transparente 16 de ZnO o similar provisto en la misma mediante una capa de tampón 15 de CdS o similar. En concreto, después de lavar el sustrato 12, Mo o similar se pulveriza sobre la superficie superior del sustrato 12 para formar el electrodo inferior 13 sobre el 5 mismo y, adicionalmente, un compuesto de calcopirita tal como CIGS se deposita sobre el electrodo inferior 13 mediante la deposición en fase vapor simultánea para formar la capa absorbedora de luz 14 sobre el mismo. A continuación, el sustrato se sumerge en una solución de CdS para desarrollar de esta manera la capa de tampón 15 sobre la superficie superior de la capa absorbedora de luz 14, y ZnO o similar se pulveriza sobre la capa de tampón 15 para formar el electrodo superior 16 sobre la misma.

Por otra parte, como se ilustra en la Figura 2, se conoce bien una celda solar de silicio 21 que comprende un electrodo inferior 23 de ZnO formado sobre un sustrato de Ni electroformado 22 que tiene, en su superficie superior,

desigualdades 27 que tienen una rugosidad media de 0, 1 a 10 Jlm, una capa absorbed ora de la luz de silicio amorfo formada sobre el electrodo inferior 23 y un electrodo superior transparente 26 de ZnO proporcionado sobre el mismo. Este tipo de técnica convencional se describe en la Publicación de Patente Japonesa N° 2001-345460A (Documento de Patente 1) .

En la celda solar de silicio 21 de este tipo, la superficie del electrodo inferior 23 tiene también desigualdades 28 debido a las desigualdades 27 formadas sobre la superficie del sustrato electroformado 22. Por consiguiente, la luz 29 incidente sobre la capa absorbedora de luz 24 a través del electrodo superior 26 se dispersa por las desigualdades 28 y después queda atrapada y

se absorbe por la capa absorbedora de luz 24 y la eficacia de conversión de la celda solar de silicio 21 aumenta de esta manera. Cuando se usa el sustrato electroformado 22, las desigualdades pueden formarse sobre la superficie del sustrato con bajo coste. Documento de Patente 1: Publicación de Patente Japonesa N° 2001-345460a BREVE DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

PROBLEMAS A RESOLVER POR LA INVENCiÓN

En vista de la configuración de la celda solar de silicio 21 mostrada en la Figura 2, puede considerarse que, incluso en la celda solar CIS mostrada en la 35 Figura 1, la eficacia de conversión de la misma puede potenciarse proporcionando desigualdades sobre el electrodo inferior 13.

De hecho, sin embargo, no podían formarse desigualdades mínimas en la superficie del electrodo inferior 13 en la celda solar GIS 11. En el caso de una celda solar de silicio, el espesor del electrodo inferior 23 es fino y de aproximadamente 0, 05 11m (50 nm) de manera que las desigualdades 27 formadas sobre la superficie del sustrato electroformado 22 podrían aparecer directamente como las desigualdades 28 en la superficie del electrodo inferior

23. Por otro lado, en el caso de la celda solar GIS 11, como se usa Mo, el electrodo inferior 13 para la unión óhmica con la capa absorbedora de luz 14 y 10 para el ajuste con la constante de red con la capa absorbedora de luz 14, el espesor del electrodo inferior 13 debe ser de aproximadamente 111m. Por consiguiente, como se muestra en la Figura 3, incluso aunque el electrodo inferior 13 de Mo se forme sobre el sustrato 12 que tiene desigualdades mínimas 17, las desigualdades 17 del sustrato 12 no provocarán que la 15 superficie superior del electrodo inferior sea no uniforme. Incluso si las desigualdades aparecieran sobre la superficie superior del electrodo inferior 13, sería bastante plano, comparado con las desigualdades 17. Por lo tanto, la luz no podría dispersarse bien por el electrodo inferior 13 y surge el problema de que disminuye la eficacia de uso de la luz dispersada en el electrodo inferior

13.

La invención se ha realizado teniendo en cuenta estos problemas técnicos y el objetivo es proporcionar una celda solar GIS en la que pueda formarse las desigualdades que tengan un efecto de dispersión de luz sobre la superficie del electrodo inferior situado en la parte trasera de la capa absorbedora de luz de la misma y proporcionar un procedimiento para fabricar la misma.

CÓMO RESOLVER LOS PROBLEMAS

De acuerdo con la invención, se proporciona una celda solar GIS que 30 comprende: un sustrato que tiene una superficie superior formada con desigualdades; una capa absorbedora de luz adaptada para absorber luz; y un electrodo superior dispuesto por encima de la capa absorbedora de luz, en la que:

la capa absorbedora de luz está dispuesta sobre el sustrato y en contacto con las desigualdades, de manera que el sustrato sirve como electrodo inferior.

En la celda solar GIS de la invención, la superficie superior del sustrato tiene las desigualdades y la capa absorbedora de luz se proporciona para que esté en contacto con la superficie superior del sustrato. De esta manera, la luz incidente sobre la capa absorbedora de luz, una vez que ha alcanzado la superficie superior del sustrato, se dispersa por las desigualdades y se absorbe por la capa absorbedora de luz. De esta manera, aumenta la eficacia de

conversión de la celda solar. Además, como las desigualdades se forman directamente sobre el sustrato, las desigualdades pueden formarse con precisión de manera que tengan un perfil agudo. Además, como el sustrato sirve como un electrodo inferior (electrodo óhmico) , es posible evitar una situación en la que se provoque que las desigualdades se suavicen o aplanen mediante la formación adicional de un electrodo inferior sobre las desigualdades.

En una realización de la celda solar GIS de la invención, el sustrato incluye Mo en las proximidades de la superficie superior que está en contacto con la capa absorbedora de luz. En esta realización, puede establecerse una unión óhmica entre la superficie del sustrato, que incluye Mo, y la capa absorbedora de luz. De esta manera, puede hacerse que el sustrato sirva como un electrodo inferior (electrodo óhmico) . Además, como la superficie del sustrato incluye Mo, la superficie del sustrato posibilita el ajuste de la constante de red cuando la capa absorbedora de luz se desarrolla sobre la superficie del

sustrato. De esta manera, puede formarse una capa absorbedora de luz de buena calidad. En otra realización de la celda solar GIS de la invención, el sustrato está constituido por una aleación. En esta realización, el coeficiente de expansión lineal puede controlarse controlando la composición de la aleación. En...

1. Una celda solar GIS caracterizada porque comprende: un sustrato que tiene una superficie superior formada con desigualdades; una capa absorbedora de luz adaptada para absorber luz; y un electrodo superior dispuesto por encima de la capa absorbedora de

luz, en la que: la capa absorbedora de luz está dispuesta sobre el sustrato y en 10 contacto con las desigualdades, de manera que el sustrato sirve como electrodo inferior.

2. La celda solar GIS como se ha indicado en la reivindicación 1, caracterizada porque:

el sustrato incluye Mo en las proximidades de la superficie superior que está en contacto con la capa absorbedora de luz.

3. La celda solar GIS como se ha indicado en la reivindicación 1,

caracterizada porque: 20 el sustrato está constituido por una aleación.

4. La celda solar GIS como se ha indicado en la reivindicación 3, caracterizada porque:

la composición de aleación de un lado inferior del sustrato es diferente 25 de la composición de aleación de un lado inferior del sustrato.

5. La celda solar CIS como se ha indicado en la reivindicación 3,

caracterizada porque: el sustrato está constituido por una aleación que incluye Mo.

6. La celda solar GIS como se ha indicado en la reivindicación 5,

caracterizada porque: el sustrato está constituido por una aleación de Ni y Mo.

7. La celda solar CIS como se ha indicado en la reivindicación 5,

caracterizada porque: el sustrato está constituido por una aleación de Ca y Mo.

8. La celda solar CIS como se ha indicado en la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque:

la concentración de Mo del sustrato se hace mayor desde un lado de la superficie inferior hasta la superficie superior en contacto con la capa absorbedora de luz.

9. La celda solar CIS como se ha indicado en la reivindicación 1, caracterizada porque:

las desigualdades están formadas por elementos convexos o cóncavos piramidales.

10. La celda solar CIS como se ha indicado en la reivindicación 9, caracterizada porque:

el ángulo del vértice de los elementos convexos o cóncavos piramidales es de 110 grados.

11. La celda solar CIS como se ha indicado en la reivindicación 1, caracterizada porque:

la altura de las desigualdades no es mayor que el espesor de la capa absorbed ora de luz.

12. La celda solar CIS como se ha indicado en la reivindicación 1,

caracterizada porque: el sustrato está formado por electroformado.

13. Un procedimiento de fabricación de la celda solar CIS como se ha indicado en la reivindicación 1, caracterizado por: someter un troquel de matriz en el que se forma un perfil invertido de las desigualdades a electroformado para depositar un material de sustrato sobre una superficie superior del troquel de matriz;

retirar el troquel de matriz de un sustrato formado sobre la superficie superior del troquel de matriz;

formar la capa absorbedora de luz sobre la superficie superior del sustrato; y

formar el electrodo superior por encima de la capa absorbedora de luz.

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