Electrodo frontal que incluye un recubrimiento conductor transparente pirolítico sobre un sustrato de vidrio texturizado para su uso en un dispositivo fotovoltaico y método de fabricación correspondiente.

Un dispositivo fotovoltaico que comprende: un sustrato de vidrio a base de sílice sodocalcico (1);

una película semiconductora; un electrodo frontal conductor pirolitico sustancialmente transparente (3) que comprende oxido de estano proporcionado entre al menos el sustrato de vidrio (1) y la película semiconductora; y donde una superficie del sustrato de vidrio a base de sílice sodocalcico (1), sobre la cual se proporciona el electrodo frontal pirolitico que comprende oxido de estano, se texturiza para que tenga una superficie texturizada (1a) con una rugosidad media de superficie de aproximadamente 1 a 500 !m, y caracterizado en que dicha texturizacion se obtiene mediante el uso de al menos un rodillo en o poco después de un baño de estano utilizado en la fabricación del sustrato de vidrio para texturizar la superficie, para causar un patrón prismático que comprende una densidad característica de al menos diez caracteres por cm2.

Ciertos modos de realizacion de ejemplo de esta invencion se refieren a un dispositivo fotovoltaico que incluye un electrodo tal como un electrodo frontal / contacto proporcionado sobre un sustrato de vidrio frontal texturizado. En ciertos modos de realizacion de ejemplo, lo que ha de ser el sustrato de vidrio frontal de un dispositivo fotovoltaico es texturizado mediante rodillo (s) y/o grabado para formar una superficie texturizada. A partir de entonces, un electrodo frontal se forma sobre la superficie texturizada del sustrato de vidrio por medio de pirolisis. El electrodo frontal puede ser de o incluir un oxido conductor transparente (TCO, por sus siglas en ingles) tal como oxido de estano y/u oxido de estano fluorado en ciertos modos de realizacion de ejemplo. En determinados ejemplos ilustrativos, esto es beneficioso porque la eficiencia del dispositivo fotovoltaico se puede mejorar al aumentar la absorcion de luz del semiconductor activo por medio tanto del aumento de la intensidad de luz que pasa a traves del sustrato de vidrio frontal y del electrodo frontal, como del aumento de la trayectoria de luz en la capa de conversion fotovoltaica semiconductora.

ANTECEDENTES Y BREVE RESUMEN DE LOS MODOS DE REALIZACION DE EJEMPLO DE LA INVENCION

Los dispositivos fotovoltaicos se conocen en la tecnica (por ejemplo, vease los numeros de patentes estadounidenses 6.784.361, 6.288.325, 6.613.603 y 6.123.824) . Los dispositivos fotovoltaicos de silicio amorfo (a-Si) , por ejemplo, incluyen un electrodo frontal o contacto. Normalmente, el electrodo frontal transparente esta hecho de un oxido conductor transparente pirolitico (TCO) tal como oxido de zinc u oxido de estano formado sobre un sustrato tal como un sustrato de vidrio. Las celulas solares de silicio amorfo de pelicula delgada estan ganando popularidad debido a los ahorros en material semiconductor y, por lo tanto, en coste; menos de 1 !m de espesor de Si en comparacion con alrededor de unos 250 !m del espesor de Si en celulas solares de Si convencionales de cristal unico. Sin embargo, el pequeno espesor del absorbente semiconductor en celulas solares de a-Si permite que una cantidad sustancial de luz solar pase a traves del absorbente sin producir parejas electron-hueco, reduciendo asi la eficiencia del dispositivo fotovoltaico. Existen varias formas de aumentar la eficiencia de una celula solar de a-Si, incluyendo la formacion de rugosidad en el electrodo frontal. Ademas, una mayor transmision de luz solar y una mayor conductividad del electrodo frontal pueden derivar en una mayor eficiencia del dispositivo.

En muchos casos, el electrodo frontal transparente esta formado por una sola capa por medio de un metodo de pirolisis quimica donde se pulverizan precursores sobre el sustrato de vidrio a alrededor de 400 a 600 grados centigrados. Los tipicos TCO de oxido de estano dopados con fluor pirolitico como los electrodos frontales pueden tener aproximadamente 400-800 nm de espesor, lo que proporciona una resistencia laminar (Rs) de aproximadamente 7-15 ohmios/cuadrado. Se sabe que aumenta la trayectoria de luz en dispositivos fotovoltaicos de pelicula delgada al grabar/modelar una superficie de un electrodo frontal de TCO pulverizado despues de que se haya depositado sobre el sustrato de vidrio frontal. Tambien se sabe que deposita algunos tipos de TCO sobre un sustrato de vidrio plano en un entorno de alta presion de proceso con el fin de causar la texturizacion del electrodo frontal de TCO por medio del crecimiento de estructura de columna en el TCO. Desafortunadamente, estas dos tecnicas ponen en peligro con frecuencia las propiedades electricas del electrodo frontal de TCO del dispositivo fotovoltaico y/o derivan en un aumento del espesor del TCO pre-grabado.

Ademas, es posible depositar por pulverizacion un TCO de oxido de zinc y aluminio sobre un sustrato de vidrio, y a continuacion, grabar la superficie del TCO de oxido de zinc y aluminio para ser utilizado como el electrodo frontal. Sin embargo, para lograr un electrodo frontal de oxido de zinc y aluminio pulverizado texturizado, se necesita un TCO mas espeso porque el grabado del TCO elimina una parte significativa del espesor del material. Esta eliminacion de una parte significativa del espesor del TCO es un desperdicio y deriva en mayores costes totales del recubrimiento. [0005] El documento US 2005/016583 A1 describe celulas solares con un sustrato transparente.

En vista de lo anterior, se apreciara que existe una necesidad en la tecnica de una estructura de electrodo frontal mejorada, y/o metodo de fabricacion correspondiente, para su uso en un dispositivo fotovoltaico o similar.

Ciertos modos de realizacion de ejemplo de esta invencion se refieren a un dispositivo fotovoltaico que incluye un electrodo tal como un electrodo frontal/contacto proporcionado sobre un sustrato de vidrio frontal texturizado como se indica en la reivindicacion 1. El vidrio es un vidrio a base de silice sodocalcico con bajo contenido en hierro en ciertos modos de realizacion de ejemplo. En ciertos modos de realizacion de ejemplo, lo que va a ser el sustrato de vidrio frontal de un dispositivo fotovoltaico se texturiza a traves de rodillo (s) y/o grabado para formar una superficie texturizada. A partir de entonces, se forma un electrodo frontal sobre la superficie texturizada del sustrato de vidrio por medio de pirolisis. El electrodo frontal pirolitico puede ser de o incluir un oxido conductor transparente (TCO) tal como oxido de estano y/u oxido de estano fluorado en ciertos modos de realizacion de ejemplo. En modos de realizacion de ejemplo alternativos, el electrodo frontal puede ser de o incluir oxido de zinc pirolitico que puede o no estar dopado con uno o mas de boro, galio u otro dopante de tipo n. En determinados ejemplos ilustrativos, esto es beneficioso ya que la eficiencia del dispositivo fotovoltaico se puede mejorar mediante el aumento de la absorcion de luz por medio del semiconductor activo por medio de tanto el aumento de la intensidad de luz que pasa a traves del sustrato de vidrio frontal y el electrodo frontal como el aumento de la trayectoria de luz en la capa de conversion fotovoltaica semiconductora. [0008] En ciertos modos realizacion ilustrativos, el sustrato de vidrio esta texturizado, al proporcionar uno o un par de rodillos en las instalaciones de flotacion y utilizar el rodillo (s) de modelado para texturizar al menos una superficie principal del sustrato de vidrio en o justo despues del bano de estano pero antes de que el electrodo frontal de TCO pirolitico se forme sobre el vidrio. Despues de que el rodillo (s) texturice el vidrio, el electrodo frontal pirolitico se forma sobre la superficie texturizada del sustrato de vidrio y se puede utilizar en un dispositivo fotovoltaico o similar.

En ciertos modos de realizacion de ejemplo, el sustrato de vidrio se texturiza mediante grabado (por ejemplo, por medio de acido fluorhidrico o similar, por medio de inmersion y/o pulverizacion con la solucion que incluye acido) . El grabado de una o ambas superficies principales del sustrato de vidrio puede llevarse a cabo despues de que se haya fabricado el vidrio, o alternativamente en una linea de flotador justo despues del bano de estano pero antes de que se forme el electrodo frontal de TCO pirolitico sobre el vidrio. En ciertos modos de realizacion de ejemplo, el grabado puede comprender la inmersion del vidrio a base de silice sodocalcico en una solucionque incluyaacidotal como acido fluorhidrico (porejemplo, HF en solucion acuosa) y/o acido fluorhidrico con un tampon, tal como BaysO4 o similar, con el fin de disolver selectivamente algo del vidrio produciendo de ese modo al menos una superficie transparente sustancialmente texturizada/modelada del sustrato de vidrio. Se ha descubierto sorprendentemente que con el fin de lograr buenas propiedades de turbidez, el ratio de grabado de la composicion del vidrio, concretamente (Al2O3/Na2O) x (MgO / CaO) en el vidrio, es deseable que sea de al menos 0, 030 aproximadamente, mas preferiblemente de al menos 0, 035 aproximadamente. Ademas, tambien se ha descubierto sorprendentemente que con el fin de lograr buenas propiedades de turbidez debido al grabado, el ratio MgO/CaO en el vidrio es al menos de 0, 45 aproximadamente, mas preferiblemente de al menos 0, 47 aproximadamente. Se ha descubierto inesperadamente que estos valores proporcionan valores de turbidez mucho mejores en comparacion con si no se cumplen estos valores. Despues de que el vidrio se texturice por medio de tal grabado, el electrodo frontal se forma sobre la superficie texturizada del sustrato de vidrio y se puede utilizar en un dispositivo fotovoltaico o similar.

En ciertos modos de realizacion de ejemplo de esta invencion, la rugosidad media de la superficie texturizada del sustrato de vidrio frontal es de desde aproximadamente 0,... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo fotovoltaico que comprende: un sustrato de vidrio a base de silice sodocalcico (1) ; una pelicula semiconductora; un electrodo frontal conductor pirolitico sustancialmente transparente (3) que comprende oxido de estano proporcionado entre al menos el sustrato de vidrio (1) y la pelicula semiconductora; y donde una superficie del sustrato de vidrio a base de silice sodocalcico (1) , sobre la cual se proporciona el electrodo frontal pirolitico que comprende oxido de estano, se texturiza para que tenga una superficie texturizada (1a) con una rugosidad media de superficie de aproximadamente 1 a 500 !m, y caracterizado en que dicha texturizacion se obtiene mediante el uso de al menos un rodillo en o poco despues de un bano de estano utilizado en la fabricacion del sustrato de vidrio para texturizar la superficie, para causar un patron prismatico que comprende una densidad caracteristica de al menos diez caracteres por cm2.

2. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual el electrodo frontal (3) comprende oxido de cinc dopado con uno o mas de Al, B o Ga.

3. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual la rugosidad media de superficie de la superficie del sustrato de vidrio (1) es de aproximadamente 1 a 200 !m.

4. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual un ratio ( (Al2O/Na2O) * (MgO/CaO) ) de una composicion del sustrato de vidrio (1) es al menos aproximadamente 0, 010 y un ratio MgO/CaO de la composicion del sustrato de vidrio es al menos aproximadamente 0, 45.

5. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual un ratio ( (Al2O3/Na2O) * (MgO / CaO) ) del sustrato de vidrio (1) es al menos aproximadamente 0, 030.

6. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual el ratio ( (Al2O3/Na2O) * (MgO / CaO) ) es de al menos aproximadamente 0, 035.

7. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 4, en el cual el ratio MgO/CaO es al menos aproximadamente 0, 47.

8. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual una transmision del electrodo frontal (3) y el sustrato de vidrio frontal (1) considerados en su conjunto, en la pelicula semiconductora, es al menos el 80% en al menos una parte sustancial de un rango de longitud de onda de aproximadament.

45. 600 nm.

9. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual el sustrato de vidrio y/o el electrodo frontal junto con el sustrato de vidrio (1) tienen un valor de turbidez de aproximadamente 8-95%, mas preferiblemente de aproximadamente 8-30%.

10. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual el sustrato de vidrio (1) tiene un contenido total de hierro (Fe2O3) , en terminos de porcentaje en peso, de no mas de aproximadamente 0, 05%.

11. El dispositivo fotovoltaico de la reivindicacion 1, en el cual el dispositivo fotovoltaico es una celula solar de union simple de silicio amorfo de pelicula delgada o micromoría.

12. Un metodo de fabricacion de un dispositivo fotovoltaico, constando el metodo en:

proporcionar un sustrato de vidrio; texturizar al menos una superficie principal del sustrato de vidrio utilizando al menos un rodillo, a una temperatura de desde aproximadamente 570 a 750 grados centigrados para formar una superficie texturizada que tiene un patron prismatico que comprende una densidad caracteristica de al menos diez caracteres por cm2; despues de dicho texturizado, formar de forma pirolitica un recubrimiento basado en oxido conductor transparente que comprende oxido de estano en la superficie texturizada del sustrato de vidrio; y usar el recubrimiento basado en oxido conductor transparente formado de forma pirolitica,

formado en la superficie texturizada del sustrato de vidrio, como un electrodo frontal en un dispositivo fotovoltaico.

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