Dispositivo y procedimiento para estructurar capas semiconductoras.

Dispositivo de estructuración (A) para capas semiconductoras, que comprende un útil de estructuración (T) y unaunidad de guía de traza (U) que está unida con al menos un sensor capacitivo o inductivo (D1, D2) y que estáconcebida de tal manera que se puede reconocer una desviación del sensor (D1, D2) respecto de una traza dereferencia (G1.

..G3'), practicada en la superficie o en el material de la capa, con ayuda de las señales (S1, S2) delos mismos, y en base a esta desviación se pueden generar unas señales de control para guiar el útil deestructuración (T) a una distancia lateral (d) y paralelamente a la traza de referencia (G1...G3').

Dispositivo y procedimiento para estructurar capas semiconductoras La invención concierne al campo técnico de los métodos de fabricación y especialmente a un dispositivo de estructuración para capas semiconductoras según la reivindicación 1, a un procedimiento de estructuración correspondiente según la reivindicación 9 y a un uso específico del dispositivo según la reivindicación 14.

Una estructuración altamente precisa de capas semiconductoras delgadas es necesaria especialmente en la fabricación de módulos solares. El conexionado en serie integrado en el proceso desempeña aquí un papel importante para conseguir altos rendimientos de los módulos. Mediante el conexionado en serie integrado se minimizan las pérdidas eléctricas producidas en el módulo, perdiéndose por el conexionado una parte de la superficie de las células productoras de energía. En un proceso de estructuración multietapa se interrumpen deliberadamente las distintas capas de un módulo solar después de su respectiva deposición, con lo que se obtiene finalmente un conexionado en serie de células solares individuales. Se reduce así el nivel de corriente en las capas conductoras y disminuyen las pérdidas óhmicas en las capas de contacto. Para mantener pequeñas las pérdidas en la superficie, el conexionado debe tener lugar en un espacio lo más estrecho posible A este fin, el conexionado de los módulos se realiza exclusivamente por procesos de ablación. Debido a la buena capacidad de enfoque de la luz láser se puede mantener pequeño el tamaño de las zonas ablacionadas. Una ventaja adicional que ofrece la tecnología del láser son la alta fiabilidad y el alto grado de capacidad de automatización.

La calidad y la estabilidad de módulos solares de capas delgadas son influenciadas fuertemente por la estructuración. Con una calidad de estructuración no suficiente pueden producirse fallos de módulos solares completos. Se consigue hoy en día una estructuración especialmente uniforme de los módulos en células individuales conduciendo el láser a una distancia constante deseada con respecto a una traza de referencia ya cortada. A este fin, se detecta usualmente la traza por vía óptica y se reajusta el láser de manera correspondiente. No obstante, los sistemas de reconocimiento de imagen empleados para ello son técnicamente complicados y caros, así como susceptibles de influencias perturbadoras derivadas del proceso de ablación y requieren un alto coste de mantenimiento.

El cometido de la presente invención consiste en indicar un dispositivo de estructuración mejorado para módulos solares que sea de constitución sencilla, se pueda utilizar de manera flexible y trabaje también de forma fiable y exacta en condiciones dificultadas del proceso, y que, además, se pueda fabricar y hacer funcionar a bajo coste.

Este problema se resuelve con un dispositivo de estructuración según la reivindicación 1. Un punto esencial de la invención consiste aquí en que está previsto al menos un sensor capacitivo y/o inductivo para el reconocimiento de las trazas. Se excluyen así fiablemente material ablacionado u otras influencias perturbadoras de un sistema de reconocimiento de imagen que provienen del proceso de estructuración, tales como reflexiones y reflejos en espejos de vidrio. Además, el procedimiento según la invención va más allá de las posibilidades actuales del reconocimiento de imagen, puesto que la sensórica inductiva o capacitiva admite también el reconocimiento seguro de trazas que están ya situadas en el material y que ya no pueden ser reconocidas en absoluto desde fuera. La insensibilidad de este reconocimiento de trazas hace también en principio que carezca de importancia el útil de estructuración que se emplee, es decir que es indiferente que se utilice un láser u otro útil – posiblemente productor de virutas – adecuado. Al mismo tiempo, está disponible un dispositivo que, en comparación con los sistemas conocidos, es de constitución extraordinariamente sencilla y barata. En aras de una mayor sencillez, el útil puede acoplarse aquí mecánicamente con el sensor para seguir el movimiento de éste. Sin embargo, es en principio imaginable también prever un control de traza electrónico del útil en función del sensor.

Un sensor inductivo trabaja con un circuito oscilante de alta frecuencia que genera en la superficie activa del sensor, por medio de una bobina, un campo electromagnético alterno. Si se aproxima un objeto metálico a este campo, se produce entonces una atenuación en el circuito oscilante. Esta atenuación depende de la variación de forma, posición y/o intensidad del campo electromagnético que se origina por efecto de la desviación del sensor respecto de una traza de referencia sobre o en el módulo solar. Si la atenuación del circuito oscilante sobrepasa un valor umbral, se genera una señal de mando, por ejemplo empleando una báscula de Schmitt.

Con un sensor de funcionamiento capacitivo se pueden detectar no solo objetos metálicos, sino también objetos no metálicos. Un sensor capacitivo trabaja aquí con un circuito oscilante de alta frecuencia que genera en la superficie activa del sensor, por medio de un condensador, un campo eléctrico. Si se aproxima una materia sólida o líquida a este campo, se produce entonces una variación de capacidad y, por tanto, tiene lugar en el circuito oscilante una variación de la amplificación. Esta amplificación depende también de una variación de forma, posición o intensidad del campo magnético que se origine por efecto de una desviación del sensor respecto de la traza de referencia en el módulo solar. Si la amplificación sobrepasa un valor umbral, se genera una señal de mando, igualmente, por ejemplo, empleando una báscula de Schmitt.

En las reivindicaciones subordinadas se indican formas de realización ventajosas del dispositivo de estructuración.

En una forma de realización ventajosa se ha previsto que el al menos un sensor sea trasladable linealmente y que la unidad de guía de traza esté configurada para generar, basándose en una desviación de la traza de referencia respecto de un sensor, unas señales de control para hacer que el útil de estructuración retorne a la distancia lateral respecto de la traza de referencia. La capacidad de traslación de los uno o más sensores, la cual es necesaria únicamente en una dirección lineal, admite aquí una constitución especialmente sencilla del dispositivo. Si, durante la traslación lineal del sensor o los sensores, se modifica la posición de la traza con respecto a los sensores, se le señala al útil de estructuración cómo tiene que moverse para mantener la misma distancia a la traza. El útil de estructuración tiene que estar montado para ello de forma móvil en un plano a fin de, por un lado, seguir un movimiento lineal del sensor o los sensores y, por otro lado, compensar una posición de traza modificada. Para reconocer la posición de la traza puede estar previsto un campo o una serie de sensores, dependiendo, por ejemplo, de las varianzas de traza en función de la calidad o bien del guiado de traza intencionadamente elegido que se presenten. Sin embargo, es posible un reconocimiento especialmente eficiente de la posición de traza haciendo que estén dispuestos sensores en una línea que discurre en ángulo con la dirección de traslación lineal de los mismos. En el caso más sencillo, los sensores están dispuestos aquí en una línea que discurre perpendicularmente a la dirección de traslación de los mismos. Sin embargo, pueden estar dispuestos también en una línea oblicua con respecto a la dirección de traslación, es decir, uno tras otro y decalado uno respecto de otro, para lograr una ocupación de sensores más densa en sentido perpendicular a la dirección de traslación. Se puede incrementar así considerablemente la exactitud del reconocimiento de traza. Al mismo tiempo, se pueden elegir sensores más favorables con mayores dimensiones de su carcasa, ya que el tamaño de los mismos no dificulta un estrecho empaquetamiento de los sensores dispuestos en una línea oblicua.

Se consigue una estructuración de valor especialmente alto haciendo que el útil de estructuración sea reajustado al al menos un sensor y que la unidad de guía de traza esté configurada para correlacionar desviaciones respecto de la traza de referencia. El útil puede ser sometido con ello, por decirlo así, a un guiado previsor, puesto que las desviaciones venideras de la traza de referencia pueden ser aprovechadas para guiar el útil. La correlación de estas desviaciones venideras admite, por ejemplo, el cálculo de una traza de corte alisada en comparación con la traza de referencia. En particular, se pueden compensar así desviaciones bruscas de la traza de referencia.... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de estructuración (A) para capas semiconductoras, que comprende un útil de estructuración (T) y una unidad de guía de traza (U) que está unida con al menos un sensor capacitivo o inductivo (D1, D2) y que está concebida de tal manera que se puede reconocer una desviación del sensor (D1, D2) respecto de una traza de referencia (G1…G3’) , practicada en la superficie o en el material de la capa, con ayuda de las señales (S1, S2) de los mismos, y en base a esta desviación se pueden generar unas señales de control para guiar el útil de estructuración (T) a una distancia lateral (d) y paralelamente a la traza de referencia (G1…G3’) .

2. Dispositivo de estructuración (A) según la reivindicación 1, en el que el al menos un sensor (D1, D2) se puede trasladar linealmente y la unidad de guía de traza (U) está concebida para generar, basándose en una desviación de la traza de referencia (G1…G3’) respecto de un sensor (D1, D2) , unas señales de control para reconducir el útil de estructuración (T) a la distancia lateral (d) con respecto a la traza de referencia (G1…G3’) .

3. Dispositivo de estructuración (A) según la reivindicación 2, en el que, para reconocer una desviación respecto de la traza de referencia (G1…G3’) , están dispuestos unos sensores (D1, D2) en una línea que discurre en ángulo con la dirección de traslación lineal de dichos sensores.

4. Dispositivo de estructuración (A) según la reivindicación 2 ó 3, en el que el útil de estructuración (T) se reajusta al al menos un sensor (D1, D2) , y la unidad de guía de traza (U) está concebida para correlacionar desviaciones respecto de la traza de referencia (G1…G3’) .

5. Dispositivo de estructuración (A) según la reivindicación 1, en el que el al menos un sensor (D1, D2) se puede trasladar en un plano, siguiendo el útil de estructuración (T) a un movimiento del sensor (D1, D2) , y la unidad de guía de traza (U) está concebida para generar, basándose en una desviación de un sensor (D1, D2) respecto de la traza de referencia (G1…G3’) , unas señales de control para reconducir el sensor (D1, D2) a esta traza (G1…G3’) .

6. Dispositivo de estructuración (A) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de guía de traza (U) está concebida, además, para correlacionar señales (S1, S2) de varios sensores (D1, D2) a fin de reconocer una desviación respecto de la traza (G1…G3’) .

7. Dispositivo de estructuración (A) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el útil de estructuración (T) y el al menos un sensor (D1, D2) están orientados en sentidos contrarios uno respecto de otro.

8. Dispositivo de estructuración (A) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la distancia lateral

(d) entre el útil de estructuración (T) y el al menos un sensor (D1, D2) es ajustable.

9. Procedimiento para estructurar capas semiconductoras, que comprende los pasos siguientes:

ajustar al menos un sensor capacitivo o inductivo (D1, D2) a una traza de referencia (G1…G3’) y ajustar una distancia lateral (d) entre la traza (G1…G3’) y un útil de estructuración (T) ;

trasladar el al menos un sensor (D1, D2) a lo largo de la traza de referencia (G1…G3’) y reconocer una desviación del al menos un sensor (D1, D2) respecto de la traza (G1…G3’) ; y

aprovechando la desviación, guiar el útil de estructuración (T) a una distancia lateral (d) y paralelamente a la traza de referencia (G1…G3’) .

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que se traslada linealmente el al menos un sensor (D1, D2) y se reconduce el útil de estructuración (T) a la distancia lateral ajustada (d) respecto de la traza de referencia (G1…G3’) .

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, en el que se reconduce el al menos un sensor (D1, D2) a la traza de referencia (G1…G3’) , y el útil de estructuración (T) sigue al movimiento del al menos un sensor (D1, D2) .

12. Procedimiento según las reivindicaciones 9 a 11, en el que se reajusta el útil de estructuración (T) al sensor (D1, D2) y en el que se correlacionan señales del al menos un sensor (D1, D2) una con otra para guiar el útil de estructuración (T) .

13. Procedimiento según las reivindicaciones 9 a 12, en el que se correlacionan espacialmente señales (S1, S2) de varios sensores (D1, D2) una con otra para reconocer una desviación respecto de la traza (G1…G3’) .

14. Uso de un dispositivo de estructuración según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para fabricar una capa P1, P2 y P3 de módulos solares (M) .