Mejoras aportadas a elementos capaces de recoger la luz.

Sustrato (1, 1') con función de vidrio que contiene metales alcalinos,

que comprende una primera cara principaldestinada a ser asociada a una capa a base de material absorbente, del tipo calcopirita, y una segunda caraprincipal, comprendiendo al menos una porción de superficie de la primera cara principal del sustrato (1') una capaconductora (2) a base de molibdeno, una capa de barrera frente a los metales alcalinos que no está interpuestaentre la capa conductora (2) a base de molibdeno y la primera cara principal del sustrato (1'), caracterizado porquecomprende sobre al menos una porción de la superficie de la segunda cara principal al menos una capa de barrera(9) frente a los metales alcalinos.

Mejoras aportadas a elementos capaces de recoger la luz

La presente invención se refiere a mejoras aportadas a elementos capaces de recoger la luz o más generalmente a cualquier dispositivo electrónico, tal como una célula solar a base de materiales semiconductores.

Se sabe que los elementos capaces de recoger la luz del tipo de las células solares fotovoltaicas de capas delgadas comprenden una capa de agente absorbente, al menos un electrodo dispuesto en el lado de incidencia de la luz a base de un material metálico y un electrodo trasero que puede ser relativamente espeso y opaco. Se debe caracterizar esencialmente por una resistencia eléctrica de superficie tan pequeña como sea posible y una buena adherencia a la capa de absorbente así como, si es necesario, al sustrato.

Los compuestos ternarios de calcopirita que pueden tener un papel de absorbente contienen generalmente cobre, indio y selenio. Se trata de lo que se denomina capas de agente absorbente ClSe2. También se puede añadir a la capa un 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) . Generalmente se les denomina en la presente memoria mediante el término de capas de agente absorbente de calcopirita.

En el marco del presente procedimiento de agente absorbente de calcopirita, los electrodos traseros se fabrican en la mayoría de los casos a base de molibdeno.

Ahora bien, las elevadas características de este procedimiento no pueden alcanzarse si no es 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) sobre la capa de Mo es un parámetro clave que favorece la cristalización de los agentes absorbentes de calcopirita. Su presencia en una cantidad controlada permite reducir la densidad de defectos del absorbente y aumentar su conductividad.

El sustrato con función de vidrio que contiene metales alcalinos, generalmente con base de vidrio silico-sodo-cálcico, constituye naturalmente una reserva de sodio. Bajo el efecto del procedimiento de fabricación de las capas de agente absorbente, generalmente realizados a temperatura elevada, los metales alcalinos migran a través del sustrato, del electrodo trasero a base de molibdeno, hacia la capa de agente absorbente, principalmente del tipo calcopirita. La capa de molibdeno deja que el sodio se difunda libremente, desde el sustrato hacia las capas activas superiores, por efecto de un recocido térmico. Esta capa de Mo presenta, a pesar de todo, el inconveniente de no permitir más que un control parcial y poco preciso de la cantidad de Na que migra a la interfaz Mo/ClGSe2.

Según una variante del modo de realización, la capa de agente absorbente se deposita, a temperatura elevada, sobre la capa con base de molibdeno que está separada del sustrato mediante una capa de barrera a base de nitruros, de óxidos y de oxinitruros de Si, o de óxidos o de oxinitruros de aluminio. Esta capa de barrera permite bloquear la difusión del sodio procedente de la difusión en el seno del sustrato hacia las capas activas superiores depositadas sobre el Mo.

El documento EP0715358 ilustra esta técnica.

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 recurriendo a una fuente exterior (por ejemplo, NaF, Na2O2, Na2Se) .

El procedimiento de fabricación de los electrodos con base de molibdeno es un procedimiento continuo que implica que los sustratos revestidos de esta forma se almacenan apilados sobre caballetes antes de su utilización posterior en un procedimiento de recogida en el transcurso del cual la capa con base de material absorbente se depositará sobre la superficie del electrodo de molibdeno.

En el transcurso de las fases de almacenamiento de los sustratos en los estantes, la capa de molibdeno está por lo tanto frente al sustrato de vidrio. Esta cara rica en sodio es susceptible de contaminar la cara de molibdeno y enriquecerla con el tiempo. Este mecanismo de dopaje no controlado puede llevar a una desviación de los procedimientos de fabricación durante la fase de depósito del molibdeno.

La presente invención pretende, por lo tanto, paliar estos inconvenientes proponiendo un sustrato con función de vidrio en el que la difusión del sodio está controlada.

A este respecto, el sustrato con función de vidrio que contiene metales alcalinos que comprende una primera cara principal destinada a estar asociada con una capa a base de un material absorbente, del tipo de calcopirita, y una segunda cara principal caracterizada porque comprende sobre al menos una parte de la superficie de la segunda cara principal al menos una capa de barrera frente a los metales alcalinos.

En los modos de realización preferidos de la invención, se puede recurrir eventualmente además a una u otra de las disposiciones siguientes:

comprende al menos sobre una parte de la superficie de la primera cara principal al menos una capa de barrera frente a los metales alcalinos,

la capa de barrera es a base de un material dieléctrico,

el material dieléctrico es a base de nitruros, de óxidos o de oxinitruros de aluminio, utilizados solos o mezclados,

el espesor de la capa de barrera está comprendido entre 3 y 200 nm, preferentemente comprendida entre 20 y 100 nm y sensiblemente próximo a 50 nm,

la capa de 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 sobre-estequiométrica.

Según otro aspecto de la invención, se refiere igualmente a un elemento capaz de recoger la luz usando al menos un sustrato tal como se ha descrito anteriormente.

En los modos de realización preferidos de la invención, se puede recurrir eventualmente además a una y/u otra de las disposiciones siguientes:

elemento capaz de recoger la luz, que comprende un primer sustrato con función de vidrio y un segundo sustrato con función de vidrio, que contiene entre dos capas conductoras que forman los electrodos al menos una capa funcional a base de un material de agente absorbente de calcopirita que permite una conversión energética de la luz en energía eléctrica, caracterizado porque al menos uno de los sustratos es a base de metales alcalinos y comprende, sobre una de las caras principales, al menos una capa de barrera frente a los metales alcalinos,

al menos una porción de la superficie de la cara principal del sustrato no revestido de la capa de barrera comprende una capa conductora a base de molibdeno,

se interpone entre la capa conductora y la cara principal del sustrato una capa de barrera frente a los metales alcalinos,

la capa de barrera frente a los metales alcalinos 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, usados solos o mezclados,

el espesor de la capa de barrera está comprendido entre 3 y 200 nm, preferentemente comprendida entre 20 y 100 nm y sensiblemente próximo a 50 nm.

Según otro aspecto de la invención, se refiere igualmente a un procedimiento de fabricación del sustrato tal como se ha descrito anteriormente que se caracteriza porque la capa de barrera y la capa conductora de la electricidad o una segunda capa de barrera se depositan mediante un procedimiento de pulverización por magnetrón “por arriba” y “por

abajo”.

Otras características, detalles y ventajas de la presente invención aparecerán mejor a partir de la lectura de la descripción siguiente, hecha como ilustración y no como limitación, con referencia a las figuras anexas en las que:

la figura 1 es una vista esquemática de un elemento capaz de recoger la luz según la invención,

la figura 2 es una vista esquemática de un sustrato según un primer modo de realización, estando 40 depositada la capa de barrera sobre la cara de estaño de dicho sustrato,

la figura 3 es una vista esquemática de un sustrato según un segundo modo de realización, estando depositada la capa de barrera sobre la capa de aire de dicho sustrato, en la interfaz entre el vidrio y la capa conductora,

la figura 4 es un gráfico que muestra la evolución del contenido de oxígeno y de sodio en la capa funcional, 45 en función de los diferentes espesores de la capa de barrera.

En la figura... [Seguir leyendo]

1. Sustrato (1, 1’) con función de vidrio que contiene metales alcalinos, que comprende una primera cara principal destinada a ser asociada a una capa a base de material absorbente, del tipo calcopirita, y una segunda cara principal, comprendiendo al menos una porción de superficie de la primera cara principal del sustrato (1’) una capa conductora (2) a base de molibdeno, una capa de barrera frente a los metales alcalinos que no está interpuesta entre la capa conductora (2) a base de molibdeno y la primera cara principal del sustrato (1’) , caracterizado porque comprende sobre al menos una porción de la superficie de la segunda cara principal al menos una capa de barrera (9) frente a los metales alcalinos.

2. Sustrato según la reivindicación 1, caracterizado porque que capa de barrera (9) es a base de un material dieléctrico.

3. Sustrato según la reivindicación 2, 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, usados solos o mezclados.

4. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa (9) de barrera frente a los metales alcalinos es a base de nitruro de silicio.

5. Sustrato según la reivindicación 4, caracterizado porque la capa (9) a base de nitruro de silicio es subestequiométrica.

6. Sustrato según la reivindicación 4, caracterizado porque la capa (9) a base de nitruro de silicio es sobreestequiométrica.

7. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor de la capa de barrera (9) está comprendido entre 3 y 200 nm preferentemente comprendido entre 20 y 100 nm y sensiblemente próximo a 50 nm.

8. Pila de sustratos, siendo los sustratos según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, y estando la capa conductora (2) a base de molibdeno de un primer sustrato (1’) en contacto con dicha al menos una capa de barrera (9) frente a los metales alcalinos soportada por la segunda cara principal de un segundo sustrato (1’) .

9. Elemento capaz de recoger la luz usando al menos un sustrato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Elemento capaz de recoger la luz según la reivindicación 9, que comprende un primer sustrato (1) con función de vidrio y un segundo sustrato (1’) con función de vidrio, sujetando dichos sustratos entre dos capas conductoras (2, 6) que forman los electrodos al menos una capa funcional (3) a base de un material de agente absorbente del tipo calcopirita que permite una conversión energética de la luz en energía eléctrica, caracterizado porque uno de los sustratos (1, 1’) es según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

11. Procedimiento de fabricación de un sustrato usado en un elemento según la reivindicación 10, caracterizado porque la capa de barrera (9) y la capa conductora de la electricidad (2) a base de molibdeno se depositan por medio de un procedimiento de pulverización magnetrón “por arriba” y “por abajo”.