Procedimiento de fabricación de células fotovoltaicas.

Procedimiento de fabricación de células fotovoltaicas que comprende las siguientes etapas:

- fabricar una cinta de material compuesto (20) depositando en continuo dos capas (16, 18) de material semiconductor que rodean una cinta de carbono (10), pasando la cinta de carbono por un baño de material semiconductor fundido, teniendo respectivamente cada una de las dos capas de material semiconductor una cara libre (22, 24) opuesta a su cara en contacto con la cinta de carbono,

- aplicar al menos un tratamiento (28) a partir de la cara libre (22, 24) de al menos una de dichas capas de material semiconductor, en vistas a realizar funciones fotovoltaicas de dichas células sobre dicha capa, antes de la eliminación de la cinta de carbono (10),

- eliminar el depósito de material semiconductor sobre los flancos de la cinta de material compuesto, antes de la eliminación de la cinta de carbono, para así poner al descubierto el canto de la cinta de carbono y

- eliminar por quemado la cinta de carbono (10).

Procedimiento de fabricación de células fotovoltaicas La presente invención tiene por objeto un procedimiento de fabricación de células fotovoltaicas sobre cintas o tiras de un material semiconductor, en particular silicio.

Para la fabricación de células fotovoltaicas a gran escala, muy especialmente para paneles solares, consiste una solución en utilizar una cinta de material compuesto conformada a partir de una cinta de carbono recubierta en sus dos caras con una capa de silicio policristalino. La cinta de carbono pasa en continuo por un baño de silicio fundido, preferentemente verticalmente. Al salir del baño, la cinta de carbono se cubre con una capa de silicio relativamente delgada en las dos caras de la cinta. Se obtiene así una cinta de material compuesto silicio/carbono/silicio. Este procedimiento, denominado procedimiento "RST" (por Cinta de silicio sobre sustrato de carbono temporal) , está descrito en varias patentes, por ejemplo FR 2386359, FR 2550965 o FR 2568490. Permite obtener capas de silicio de espesor tan pequeño como 50 μm. Sin embargo, estas delgadas capas son frágiles y, por tanto, difíciles de manipular. Por este motivo, las capas así fabricadas tienen espesores generalmente superiores a 150 μm.

Las cintas de material compuesto se cortan en obleas de material compuesto de tamaños pequeños (a título de ejemplo, 12, 5 cm x 12, 5 cm) . Estas obleas son calentadas a continuación en un gas que contiene oxígeno a una temperatura cercana a 1000 °C con el fin de quemar la cinta de carbono. La operación, denominada "quemado", está descrita, por ejemplo, en la patente FR 2.529.189. Se obtienen así, a partir de cada oblea de material compuesto, dos delgadas obleas de silicio de iguales dimensiones que las obleas de material compuesto, es decir, de pequeñas dimensiones. Las obleas de silicio se someten a continuación a diversos tratamientos conducentes a la realización de células fotovoltaicas, siendo diferentes estos tratamientos según el tipo de células que se quiera fabricar. De manera general, después del quemado se procede a una desoxidación de las caras anterior y posterior, a la formación de uniones por difusión de un precursor sobre al menos una de las caras, a la deposición de una capa antirreflectante sobre la cara anterior y a las deposiciones de los contactos eléctricos.

Este procedimiento de fabricación de obleas es un procedimiento discontinuo, perfectamente adaptado a la fabricación de obleas de pequeñas dimensiones relativamente espesas (de espesores superiores a 150 μm) , que se integra bien en la actual tecnología de fabricación de las células fotovoltaicas realizadas a partir de placas de silicio cristalino.

Se conoce asimismo, por el documento Moudda-Azzem T. et al. «Redes de dislocaciones inducidas mediante el dopaje con fósforo en el silicio policristalino (RAD) » Journal of Cr y stal Growth 83 (1987) 105-114, una cinta químicamente inerte sobre la cual se forma una capa doble de silicio, siendo dopadas dichas capas de silicio y luego separadas por quemado del soporte.

Sin embargo, con objeto de dotar de atractivo económico a la electricidad fotovoltaica obtenida por el sector del silicio cristalino, es deseable llevar a la práctica células fotovoltaicas muy delgadas (de espesores comprendidos entre 30 y 100 μm) y de alto rendimiento de conversión fotovoltaica.

En esta línea, el expresado procedimiento se confronta al problema crucial de la manipulación de placas delgadas, de espesores inferiores a 150 μm. En efecto, las múltiples manipulaciones de tales placas de grandes dimensiones, frágiles por delgadas y que presentan considerables tensiones residuales, a cadencias elevadas (superiores a 1000 unidades por hora) , son una causa de degradación importante del rendimiento de fabricación.

La presente invención propone un procedimiento de fabricación de células fotovoltaicas según la reivindicación 1 que permite abaratar los costes de fabricación, aumentar el rendimiento de fabricación de las células y obtener células de grandes longitudes. El procedimiento es particularmente ventajoso para la realización de células de espesores muy pequeños, comprendidos entre 30 y 100 μm, pero es asimismo de aplicación a los mayores espesores.

De manera más precisa, la invención concierne a un procedimiento de fabricación de células fotovoltaicas según el cual al menos una capa de material semiconductor es depositada en continuo sobre una cinta de carbono para formar una cinta de material compuesto, teniendo dicha capa una cara libre opuesta a su cara en contacto con la cinta de carbono. De acuerdo con el procedimiento, se aplica al menos un tratamiento a la capa de material semiconductor, a partir de la cara libre, en vistas a realizar funciones fotovoltaicas de dichas células, seguido de la eliminación del depósito de material semiconductor sobre los flancos de la cinta de material compuesto, antes de la eliminación de la cinta de carbono para así poner al descubierto el canto de cinta de carbono, y la eliminación de la cinta de carbono, por quemado.

De acuerdo con una forma de puesta en práctica, el tratamiento comprende la creación de una pluralidad de zonas de contacto (determinantes de las bases de las células) mediante deposición de un material precursor sobre la cara libre, la cual constituye la cara posterior de dichas células, incluyendo el material precursor elementos dopantes, por ejemplo boro o fósforo, que mantienen el tipo de dopaje, n o p, de dicho material semiconductor.

De acuerdo con otra forma de puesta en práctica, el tratamiento comprende la creación de una pluralidad de zonas de unión (determinantes de los emisores de las células) mediante deposición de un material precursor sobre la cara libre, la cual constituye la cara posterior de dichas células, incluyendo el material precursor elementos dopantes, por ejemplo boro o fósforo, que cambian el tipo de dopaje del material semiconductor. El tratamiento puede comprender la creación de una pluralidad de zonas que aíslan eléctricamente dichas zonas de contacto (las bases) de dichas zonas de unión (los emisores) , por ejemplo mediante deposición de un material oxidante sobre la cara libre.

De acuerdo con otra forma de puesta en práctica, el tratamiento comprende la creación de una pluralidad de zonas de unión mediante deposición de un material precursor sobre la cara libre, la cual constituye la cara anterior de dichas células, incluyendo dicho material precursor elementos dopantes, por ejemplo boro o fósforo, que cambian el tipo de dopaje del material semiconductor.

De acuerdo con otra forma de puesta en práctica, el tratamiento comprende la perforación de agujeros, por ejemplo mediante láser, en la capa de material semiconductor, sensiblemente perpendicularmente a dicha cara libre, atravesando los agujeros la capa de material semiconductor.

De acuerdo con otra forma de realización, el tratamiento comprende la ablación del material semiconductor que recubre los flancos de la cinta de material compuesto, por ejemplo por ablación láser, por ablación láser asistida por chorro de agua o por decapado por plasma.

La cinta de carbono se elimina por quemado, tras la realización de al menos uno de los tratamientos anteriormente mencionados. La difusión de dopantes a partir de dicho material precursor en el material semiconductor se puede realizar en el transcurso del quemado de la cinta de carbono.

La totalidad o parte de los tratamientos enumerados se pueden realizar en continuo. De manera alternativa, la cinta de material compuesto se puede cortar para conformar tiras de material compuesto de grandes longitudes, aplicándose el o los tratamientos a dichas tiras de material compuesto (por tanto, antes de la eliminación de la cinta de carbono) . Las longitudes de dichas tiras están comprendidas, por ejemplo, entre 1, 0 y 4, 50 metros.

De acuerdo con una forma de puesta en práctica del procedimiento, se obtienen tiras de material semiconductor de grandes longitudes mediante eliminación del carbono de tiras de material compuesto cortadas de la cinta de material compuesto, y sobre dichas tiras de material semiconductor se efectúa al menos una de las siguientes operaciones: texturado de la cara anterior de las células fotovoltaicas, realización de zonas de unión, deposición de una capa antirreflectante sobre la cara anterior de las células, deposición de contactos eléctricos sobre las caras anterior y posterior de las células.

El material semiconductor es preferentemente silicio. El precursor está basado por ejemplo en óxido con carga de boro (en ocasiones con adición de aluminio) si se desea aumentar el dopaje de tipo p o con carga de fósforo si se desea... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de células fotovoltaicas que comprende las siguientes etapas:

-fabricar una cinta de material compuesto (20) depositando en continuo dos capas (16, 18) de material semiconductor que rodean una cinta de carbono (10) , pasando la cinta de carbono por un baño de material semiconductor fundido, teniendo respectivamente cada una de las dos capas de material semiconductor una cara libre (22, 24) opuesta a su cara en contacto con la cinta de carbono,

-aplicar al menos un tratamiento (28) a partir de la cara libre (22, 24) de al menos una de dichas capas de material semiconductor, en vistas a realizar funciones fotovoltaicas de dichas células sobre dicha capa, antes de la eliminación de la cinta de carbono (10) ,

-eliminar el depósito de material semiconductor sobre los flancos de la cinta de material compuesto, antes de la eliminación de la cinta de carbono, para así poner al descubierto el canto de la cinta de carbono y

-eliminar por quemado la cinta de carbono (10) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho tratamiento comprende la creación de una pluralidad de zonas de contacto mediante deposición de un material precursor sobre dicha cara libre (22, 24) , la cual constituye la cara posterior de dichas células, incluyendo dicho material precursor elementos dopantes que mantienen el tipo de dopaje, n o p, de dicho material semiconductor.

3. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que dicho tratamiento comprende la creación de una pluralidad de zonas de unión mediante deposición de un material precursor sobre dicha cara libre (22, 24) , la cual constituye la cara posterior de dichas células, incluyendo dicho material precursor elementos dopantes que cambian el tipo de dopaje del material semiconductor.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado por que dicho tratamiento comprende la creación de una pluralidad de zonas que aíslan eléctricamente dichas zonas de contacto de dichas zonas de unión.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que dichas zonas aislantes son creadas mediante deposición de un material oxidante sobre dicha cara libre (22, 24) .

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho tratamiento comprende la creación de una pluralidad de zonas de unión mediante deposición de un material precursor sobre dicha cara libre (22, 24) , la cual constituye la cara anterior de dichas células, incluyendo dicho material precursor elementos dopantes que cambian el tipo de dopaje del material semiconductor.

7. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que dicho tratamiento comprende la perforación de agujeros en dicha capa de material semiconductor, sensiblemente perpendicularmente a dicha cara libre (22, 24) , atravesando dichos agujeros dicha capa (16, 18) de material semiconductor.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que dicha perforación se efectúa mediante láser.

9. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que dicho tratamiento comprende la ablación del material semiconductor que recubre los flancos de dicha cinta de material compuesto.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que dicho material semiconductor se retira mediante uno de los siguientes procedimientos: ablación láser, ablación láser asistida por chorro de agua, ablación por plasma.

11. Procedimiento según la reivindicación 1 y una de las reivindicaciones 2, 3 y 6, caracterizado por que la difusión del o los dopantes del precursor en dicho material semiconductor se realiza en el transcurso del quemado de dicha cinta de carbono.

12. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que dicho tratamiento se realiza en continuo.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que dicha cinta de material compuesto (20) se corta para conformar tiras de material compuesto (36, 38) de grandes longitudes (L) , aplicándose dicho tratamiento a dichas tiras de material compuesto.

14. Procedimiento según las reivindicaciones 11 y 13, caracterizado por que se obtienen tiras de material semiconductor de grandes longitudes mediante eliminación del carbono de dichas tiras de material compuesto (36, 38) y po rque sobre dichas tiras de material semiconductor se efectúa al menos una de las siguientes operaciones: texturado de la cara anterior de las células fotovoltaicas, realización de zonas de unión, deposición de una capa antirreflectante sobre la cara anterior de las células, deposición de contactos eléctricos sobre las caras anterior y posterior de las células.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque las longitudes de dichas tiras están comprendidas entre 1, 0 y 4, 50 metros.

16. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque dicho material semiconductor es silicio.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2, 3 y 6, caracterizado porque dicho material precursor está basado en óxido con carga de boro si se desea aumentar el dopaje de tipo p o con carga de fósforo si se desea aumentar el dopaje de tipo n.

18. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 16, caracterizado porque dicha operación (32) se aplica sobre tiras de silicio procedentes del quemado.

19. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque además comprende la etapa consistente en aplicar al menos una operación (32) sobre la cara de al menos una de dichas capas de material semiconductor, opuesta a la cara libre (22, 24) , después de la eliminación de la cinta de carbono (10) , completando dicha operación la fabricación de las células fotovoltaicas.

20. Procedimiento según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la eliminación de la cinta 15 de carbono se efectúa desde los flancos de la cinta de carbono despojados del depósito de material semiconductor.