ES2365679T5 - Células fotovoltaicas que tienen envoltura metálica pasante y pasivación mejorada - Google Patents

Description

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DESCRIPCION

Celulas fotovoltaicas que tienen envoltura metalica pasante y pasivacion mejorada Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a dispositivos fotovoltaicos tales como celulas solares. Mas particularmente, se refiere a celulas solares de envoltura metalica pasante, mejoradas por esquema de pasivacion espedfico, y a un metodo de coste conveniente para fabricarlas.

Tecnologia basica

La mayona de las celulas solares descritas en la tecnica anterior pueden ser subdivididas en varias categonas de acuerdo con su estructura general.

Una de estas categonas es el grupo de las denominadas celulas solares de contacto trasero, lo que significa que ambos contactos ohmicos a las regiones adulteradas opuestamente de las celulas solares estan situados en la superficie trasera o no iluminada de la celula solar. Este concepto evita o reduce las perdidas por sombreado, causadas por la rejilla delantera de contacto de metal en celulas solares estandar.

El modo mas directo de fabricar celulas solares de contacto trasero consiste en colocar la union colectora de corriente portadora entre regiones semiconductoras de adulteracion o dopaje opuesto proximo a la superficie trasera de la celula (celula de “union trasera”). El documento “1127.5-Percent Silicon Concentrator Solar Cells” (R. A. Sinton, Y. Kwark, J. Y. Gan, R. M. Swanson, IEEE Electron Device Letters, Vol. ED-7. No. 10, octubre de 1986) describe un tal dispositivo.

Puesto que la mayona de los fotones son siempre absorbidos cerca de la superficie delantera de la celula, las corrientes portadoras generadas en estas regiones tienen que difundirse a traves de toda la region de base de la celula hacia la union colectora de corriente portadora proxima a la superficie trasera. Para este concepto, es necesario material de elevada calidad con longitudes minoritarias de difusion de corriente portadora mayores que el espesor de la celula, lo que hace esta solucion no aplicable para la mayor parte de los materiales de calidad solar que tienen generalmente cortas longitudes de difusion. Adicionalmente, se requiere una perfecta pasivacion o neutralizacion de la superficie delantera para celulas que tienen la union colectora de corriente proxima a la superficie trasera.

El grupo mas grande de celulas solares tiene la union colectora de corriente proxima a su superficie delantera. La corriente procedente de estas celulas solares es recogida por un contacto de metal para la region adulterada en la superficie delantera y por un segundo contacto para la region adulterada opuestamente en la superficie trasera. Aunque esta estructura de rejilla delantera se puede hacer optima de manera relativamente facil con el fin de obtener elevadas eficacias de recogida, el compromiso entre perdidas de resistencia y perdidas por sombreado necesita una cobertura de la superficie delantera del 6-12% del area total.

Otro grupo de celulas solares combina las dos soluciones. Tales celulas solares tienen ambos contactos externos a las regiones opuestamente adulteradas en la superficie trasera y la union colectora proxima a la superficie delantera. La corriente recogida desde la superficie delantera es conducida a traves de aberturas que se extienden a traves de la totalidad de la plaqueta hasta la superficie trasera. Usando esta estructura, se reducen considerablemente las perdidas por sombreado procedentes normalmente de la rejilla de metalizacion delantera.

El documento WO 1998/054763 (EP 0 985 233 B1) describe una tal estructura, en lo que sigue denominada Envoltura de Metal Pasante (MWT: Metal Wrap Through).

A pesar de su area de sombra disminuida, las celulas solares de MWT son todavfa de eficacia generalmente limitada debido a la excesiva recombinacion como derivacion que sucede en la via y bajo las barras bus de emisor trasero (como se describe, por ejemplo, en los documentos: “Tratamiento y amplia caracterizacion de celulas Solares de Envoltura de Metal Pasante (MWT) de MC-Si”, Clement et al., Actuaciones de la 22 Conferencia Europea de Energfa Solar Fotovoltaica, Milan Italia (2007), p1400-1402; “Estudios de tiempo util en vfas perforadas por laser para aplicacion en Celulas Solares de Envoltura Pasante de emisor”, Mingirulli et al., Actuaciones de la 22 Conferencia Europea de Energfa Solar Fotovoltaica, Milan, Italia (2007), p1415-1418).

La solicitud de patente de Estados Unidos US2007186971 y la patente Estados Unidos US3903427 dan a conocer celulas solares de “Envoltura de Metal Pasante”, en las que la capa dielectrica que cubre la superficie interior de la via para aislar la trayectoria conductora de la capa semiconductora esta dispuesta en la superficie trasera de la capa semiconductora y el contacto trasero se extiende a traves de la capa dielectrica hasta el semiconductor.

La solicitud de patente alemana DE 19650111, la solicitud de patente Europea EP528311 y la solicitud PCT WO8905521 describen celulas solares de “Envoltura de Metal Pasante”, en las que el contacto trasero no esta hecho a traves de la capa dielectrica y no tienen contacto delantero para recoger corriente sobre la superficie delantera.

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La patente de EE.UU. 4.610.077 describe un dispositivo fotovoltaico segun el preambulo de la reivindicacion 1.

En el documento WO2006/097303 se describe un metodo para la produccion de un dispositivo fotovoltaico, que comprende las etapas de proporcionar un sustrato que tiene una superficie frontal principal y una superficie posterior; depositar una capa dielectrica sobre la superficie posterior, depositar una capa de pasivacion que comprende SiN hidrogenado encima de la capa dielectrica y formar contactos traseros a traves de la capa dielectrica y de la capa de pasivacion.

Finalidad de la Invencion

Es un objeto de esta invencion proporcionar celulas fotovoltaicas y un metodo para producir una celula fotovoltaica, que alivia o evita algunos problemas de la tecnica anterior.

Sumario de la Invencion

En un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un dispositivo fotovoltaico como, por ejemplo, una celula solar, teniendo el dispositivo fotovoltaico una capa semiconductora que tiene una superficie delantera para recibir luz incidente, por ejemplo luz solar, y una superficie trasera opuesta a la superficie delantera, un contacto delantero, asf mismo denominado contacto de emisor, para recoger corriente sobre la superficie delantera, una barra bus o general trasera, denominada tambien barra bus de emisor, en la parte trasera del dispositivo, por ejemplo en la superficie trasera para extraer corriente del lado delantero, una via a traves de la capa semiconductora, teniendo la via una trayectoria conductora para acoplar el contacto delantero a la barra bus trasera, una capa dielectrica en la superficie trasera del substrato, es decir, en la superficie trasera de la capa semiconductora, que se extiende a traves de la capa dielectrica hasta la capa semiconductora, en el que la capa dielectrica cubre tambien una superficie interior de la via para aislar la trayectoria conductora de la capa semiconductora.

En comparacion con los disenos existentes que tienen vfas, disponiendo el mismo dielectrico dentro de la via, en lugar de tener algun otro aislamiento espedfico en la via, no es necesario prever pasos para alineacion y enmascaramiento, para mantener el dielectrico apartado de la via. Por lo tanto, la fabricacion puede ser mas barata o mas rapida. Ademas, el dielectrico en la via ayuda a reducir la necesidad de tener una region de union proxima a la via y en la superficie trasera, de manera que existe menos dano de taladrar la via presente en o cerca de la region de union. Esto ayuda a reducir corrientes de recombinacion no deseadas, mejorando asf la eficacia. De ese modo el dielectrico puede cumplir multiples fines, tales como pasivacion de superficie y masa, proteccion contra dano termico causado por incendio, reflexion de superficie trasera para mejorar la eficacia y aislamiento del metal con respecto al semiconductor en la via.

Celulas solares de contacto por atras experimentan usualmente mas efecto de arco que las celulas solares convencionales, ya que no hay una barra bus en el frente para compensar la elevada tension inducida por pasta de Al en la parte trasera. Aqrn, gracias a la pila dielectrica, las celulas solares producidas muestran en mucho menor grado el problema del efecto perjudicial de arco.

Otro aspecto de la invencion proporciona un metodo de fabricar un dispositivo fotovoltaico que tiene una capa semiconductora que tiene una superficie delantera para recibir luz incidente, por ejemplo luz solar, y una superficie trasera opuesta a la superficie delantera, teniendo el metodo los pasos de:

formar una via a traves de la capa semiconductora,

formar una capa dielectrica en la superficie trasera del substrato, es decir, en la superficie trasera de la capa semiconductora, de tal manera que la capa dielectrica cubre tambien una superficie interior de la via,

formar una trayectoria conductora a traves de la via, para recoger corriente procedente de la superficie delantera, y aislada de la capa semiconductora por medio de la capa dielectrica,

formar una barra bus trasera en la parte trasera del dispositivo, por ejemplo en la superficie trasera del mismo para acoplar la trayectoria conductora a traves de la via, y un contacto trasero para la superficie trasera de la capa semiconductora, que se extiende a traves de la capa dielectrica hasta la capa semiconductora.

Aspectos particulares y preferidos de la invencion son expuestos en las reivindicaciones independientes y dependientes que se acompanan. Realizaciones de cualquier aspecto de la invencion pueden tener cualesquiera caractensticas adicionales, y algunas de tales caractensticas son expuestas en las reivindicaciones dependientes, y algunas son expuestas en los ejemplos en la descripcion detallada. Caractensticas de las reivindicaciones dependientes pueden ser combinadas con caractensticas de las reivindicaciones independientes y con caractensticas de otras reivindicaciones como apropiadas y no meramente como explfcitamente expuestas en las reivindicaciones.

Descripcion de las figuras

La figura 1 muestra un ejemplo de etapas, en un dispositivo fotovoltaico como, por ejemplo, una celula solar, de un procedimiento de fabricacion de acuerdo con una realizacion.

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La figura 2 muestra una ilustracion de etapas en otros procedimientos de fabricacion de acuerdo con otras realizaciones.

La figura 3 muestra una vista en seccion transversal de un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una realizacion.

La figura 4 muestra una vista en seccion transversal similar de acuerdo con la realizacion de la invencion.

La figura 5 muestra una vista en seccion transversal de un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con otra realizacion.

La figura 6 muestra pasos de un metodo de fabricacion de acuerdo con otra realizacion.

Descripcion de realizaciones ilustrativas

La realizacion de la figura 4 es la unica realizacion de la invencion.

Se describira como puede ser puesta en practica la presente invencion haciendo referencia a ciertos dibujos. Los dibujos descritos son solo esquematicos y no son limitativos. En los dibujos, el tamano de algunos de los elementos puede ser exagerado y no dibujado a escala para fines ilustrativos.

Ademas, los terminos primero, segundo, tercero y similares en la descripcion y en las reivindicaciones se usan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronologico. Se ha de entender que los terminos asf utilizados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invencion descrita en esta memoria son capaces de funcionar en otras secuencias que las descritas o ilustradas aqrn.

Aun mas, los terminos superior, inferior, encima, debajo y similares en la descripcion y en las reivindicaciones se usan para fines descriptivos y no necesariamente para describir posiciones relativas. Se ha de entender que los terminos asf utilizados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invencion descritas en esta memoria son capaces de funcionar en otras orientaciones que las descritas e ilustradas aqrn.

Las realizaciones descritas muestran una estructura nueva y mejorada que tiene algunas de las caractensticas de las estructura de MWT conocida, mencionada anteriormente, y de la denominada estructura /-perc descrita en el documento WO 2006/097303 A1. La nueva estructura (denominada /-perc-BC) se beneficia de la pila de pasivacion estable de la /-perc depositada so solo en el lado trasero sino tambien en la via. Una diferencia importante de al menos algunas realizaciones en comparacion con la estructura de MWY conocida es la ausencia de difusion en la via y en el lado trasero. Una consecuencia de esto es la reduccion o evitacion de defectos generados durante la formacion de la via, que estan presentes en el emisor y/o en la region de adulteracion. Tales defectos causan recombinaciones que reducen el rendimiento. Ademas de sus propiedades de pasivacion beneficiosas, la pila servira tambien como una barrera entre la pasta de metal conectada electricamente al emisor y que cubre la via y una parte de la superficie trasera y la region de base desnuda subyacente.

En la estructura /-perc la pila se extiende sobre la totalidad de la region de base y esta abierta solo localmente para la formacion de contactos, lo que proporciona excelente pasivacion de la superficie en el lado de base. Analogamente, en la nueva estructura, la pila proporciona pasivacion en las regiones cubiertas por el electrodo de base y tambien en regiones similares a la base situadas entre el emisor y el electrodo de base en el lado trasero.

Desde un punto de vista del procedimiento, la nueva estructura presenta tambien una ventaja en comparacion con la estructura de MWT inicial que se ha de encontrar en una simplificacion del proceso solar debido a la ausencia de la necesidad de aislamiento de union tanto en el lado trasero como en el delantero, como una consecuencia de la ausencia de regiones de emisor en el lado trasero.

La figura 3 muestra un dispositivo de acuerdo con una realizacion. Aquel muestra una capa semiconductora en la forma de Silicio tipo-P 29 con una via en la forma de un orificio 25 a traves de la plaqueta. El lado delantero tiene una region difundida 20, cubierta por una capa de pasivacion 27 de SiNx, con contactos 23, asf mismo denominados contactos de emisor, que se extienden a traves de esta capa de pasivacion. No se muestra como los contactos estanan acoplados conjuntamente a la trayectoria conductora en la via para pasar la corriente del lado delantero a las barras bus, denominadas tambien barras bus de emisor, en el lado trasero. En el lado trasero se muestra una estructura del tipo i-perc, en la forma de una pila dielectrica formada por una capa de oxido 39, cubierta por una capa de SiNx 28. Esto puede ser ejecutado en la practica usando los ejemplos mostrados en el documento WO2006 097303. Los contactos de atras, tambien llamados contactos traseros o contactos de base, Al-BSF 36, estan mostrados alcanzados por Al (31) que se extiende a traves de orificios en la pila dielectrica para acoplar los contactos de base conjuntamente. La pila dielectrica se extiende hasta dentro de la via. El oxido depositado se extiende en todo el camino a traves de la via, y el SiNx se extiende al menos en parte a traves del camino. La trayectoria conductora en la via es impresa directamente sobre el oxido o el SiNx, en parte desde el lado delantero y en parte desde el lado trasero. Tambien puede ser impresa en un paso, ya sea desde el lado trasero o desde el lado delantero, usando condiciones de vacfo espedficas para aspirar la pasta dentro la via si es necesario.

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En otras palabras, esta realizacion de un dispositivo fotovoltaico tiene un substrato semiconductor que tiene al menos una superficie delantera de recepcion de radiacion y una superficie trasera, comprendiendo el citado substrato una primera region de un tipo de conductividad (29) (puede ser una region de base) y una segunda region con el tipo de conductividad opuesto (20) (puede ser una region de emisor) adyacente a la superficie delantera, y cubierta por una capa de anti-reflexion (27). La superficie trasera esta cubierta por una capa dielectrica (39) tal como una capa de oxido depositada o pila dielectrica que comprende capa de oxido y capa de nitruro de silicio (28), cubriendo tambien la citada capa dielectrica o pila dielectrica una superficie interior de la via. La superficie delantera tiene contactos conductores (23) de recogida de corriente hacia la segunda region (20) y una capa conductora que se extiende hacia dentro de la via (25), teniendo la superficie trasera contactos conductores (31) de recogida de corriente que se extienden a traves dicho dielectrico hasta la citada primera region (29) y un electrodo de terminacion conductor trasero (barra bus) (33). Este se extiende dentro de la via y junto con la capa conductora delantera 23 forma una trayectoria conductora para corriente fotogenerada desde la superficie delantera hasta un electrodo de terminacion (33) en la parte trasera. Al tener el dielectrico todo encima, no es necesaria alineacion o enmascaramiento, y el mismo dielectrico sirve para aislar, proporcionar proteccion termica para el semiconductor y ayudar en la pasivacion de superficie y masa. Tambien evita la necesidad de una region de union cerca de la via, reduciendo asf el dano a la region de union cerca de la via por parte de un procedimiento de fabricacion de la via y reduciendo por tanto corrientes de recombinacion no deseadas.

La figura 4 muestra la realizacion de la invencion en la que se usan numeros de referencia correspondientes a los utilizados en la figura 3. En comparacion con la figura 3, el SiNx se extiende en la via todo el camino a traves de la plaqueta hasta la superficie delantera. En algunos casos aquel puede ser depositado en todo el camino pasante y todavfa en posteriores pasos de fabricacion el SiNx puede ser eliminado localmente en la via cerca de la superficie delantera, para dejar una capa de SiNx como se muestra en la figura 3. Esta eliminacion local puede tener lugar, por ejemplo, mediante la aplicacion de las pastas de metal delanteras y el paso de coccion subsiguiente. El Ejemplo mostrado en la figura 4 muestra tambien la barra bus trasera en la forma de la Ag impresa con reticula 33 que es impresa antes de que sea impresa la rejilla delantera (en la forma de contactos 23 de Ag impresos con reticula).

La figura 5 muestra una realizacion similar, con los mismos numeros de referencia, pero con la capa de SiNx sobre la cara trasera sin extenderse hasta dentro de la via.

La figura 6 muestra pasos del metodo de acuerdo con una realizacion. En el paso 54 se cortan vfas a traves de la plaqueta por medio de laser o de cualquier otro metodo de ataque qmmico o de mecanizacion de silicio. En el paso 52, se crea una capa de difusion de N+ sobre el lado delantero del Si de tipo-P. El SiNx y otras capas del lado delantero, si existen, se forman a continuacion. En principio, este paso podria ser realizado antes de que sean cortadas las vfas. En cualquier caso, es posible evitar crear la capa de difusion cerca de las vfas de manera que no se extienda mas profundamente junto a las vfas. En el paso 57, la capa dielectrica esta formada en toda la superficie trasera sin alineacion o formacion de patron o modelo, de manera que se extendera hacia dentro de las vfas. Otras capas de la pila dielectrica se forman sobre la capa dielectrica, extendiendose opcionalmente hacia dentro de la via en el paso 59. En el paso 64, la pila dielectrica es abierta localmente. En los pasos 62 y 68, se forma la metalizacion de emisor. Las barras bus de emisor son formadas en la parte trasera para conectar conjuntamente multiples vfas y para recoger toda la corriente del lado delantero, como se muestra en el paso 68. A continuacion se forma la rejilla de contacto de emisor en la parte delantera. Las mismas se conectan entre sf a traves de la via. El electrodo de emisor que se extiende hacia dentro de la via y sobre la capa dielectrica, es aislado de la base del semiconductor por la capa dielectrica. La formacion de tales trayectorias conductoras en las vfas puede ser ejecutada en la practica de varios modos diferentes, como sera bien conocido por los expertos en la tecnica. En el paso 66 se deposita metal para llenar los orificios de contacto traseros a traves de la capa dielectrica hasta alcanzar al semiconductor. Estos accesos a la base del semiconductor se conectan conjuntamente. En el paso 72 es cocido el dispositivo, para realizar el tratamiento termico de los contactos traseros y delanteros.

Caracteristicas adicionales:

Las realizaciones descritas muestran una capa semiconductora en la forma de un substrato de silicio, pero la invencion no esta limitada al mismo. Se pueden utilizar tambien otros substratos apropiados. La capa dielectrica puede ser realizada en la practica mediante una capa semiconductora de amplia banda de exclusion que actua como un dielectrico. Puede haber muchas vfas poco separadas en un diseno o patron regular de manera que se reducen al mmimo las perdidas y se minimiza la cantidad de sombreado por el metal situado sobre el lado delantero. Una separacion tipica podria ser de 2 mm, aunque se pueden utilizar otros valores. Los contactos del lado delantero pueden estar dispuestos en diseno en estrella radiando hacia fuera desde cada via, o se pueden usar otros disenos siguiendo la practica conocida. La capa semiconductora tiene una region de difusion, formada por difusion desde la superficie delantera y formada de manera que la region de difusion no se extienda mas profundamente dentro de la capa semiconductora en la proximidad de la via. Se puede disponer una capa de pasivacion que comprenda SiN hidrogenado en la pila dielectrica sobre la parte superior de la citada capa dielectrica. La capa de pasivacion se extiende hasta dentro de la via.

La barra bus del contacto de emisor formado en el lado trasero puede ser formada despues de la coccion de la rejilla delantera y del contacto trasero, usando, por ejemplo, una pasta de baja temperatura.

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La barra bus de emisor puede ser impresa antes de la rejilla delantera de manera que el material de la barra bus este en contacto directo con la capa dielectrica aislante. Este material proporciona una proteccion adicional contra la penetracion de la pasta utilizada para la rejilla delantera, la cual puede ser mas agresiva debido a que necesita penetrar durante la coccion a traves del SiNx depositado como capa de ARC sobre la parte delantera. La capa trasera de SiN o SiN:H puede tener un espesor mayor que 100 nm, preferiblemente mayor que 120 nm, todavfa mas preferido mayor que 150 nm, mayor que 180 nm o mayor que 200 nm.

En caso de celulas solares bifaciales o de dos caras, tanto la superficie principal delantera como la superficie trasera estan adaptadas para recibir luz incidente. En ese caso, la superficie principal delantera es aquella superficie adaptada a recibir la mayor fraccion de la luz incidente.

La capa de SiN hidrogenado funciona como una capa de pasivacion por el hecho de que libera hidrogeno (durante un paso subsiguiente a temperatura elevada) e induce las cargas que permiten una buena pasivacion de superficie de la interfaz dielectrico/substrato.

La capa dielectrica sobre la superficie trasera puede comprender depositar un oxido de baja calidad. El oxido de baja calidad puede consistir en oxido amorfo de baja calidad, por ejemplo, oxido de silicio amorfo, lo que puede reducir los costes de produccion cuando se compara con la produccion de oxido de alta calidad. El oxido amorfo de baja calidad puede ser cualquier oxido pirolftico de APCVD, oxido centrifugado (spin-on), oxido rociado (spray-on) u oxido de inmersion (dip). En realizaciones de la presente invencion, la capa dielectrica puede ser una capa dielectrica depositada. Las capas dielectricas depositadas son normalmente de inferior calidad que las capas dielectricas desarrolladas.

Una capa dielectrica de baja calidad, por ejemplo oxido amorfo, puede ser, por ejemplo un oxido Spin-on o de APCVD (Atmospheric pressure chemical vapour deposition: Deposicion al vapor qmmico a presion atmosferica), oxido pirolftico (pyrox), oxido spin-on, spray-on o dip. Puede ser, por ejemplo, un oxido de silicio, TiO2 (por ejemplo depositado por solgel), o aleaciones pseudo binarias (PBAs) de Al2O3/TiO2...

La deposicion de la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion a ciertas temperaturas puede llevar consigo ciertos efectos ventajosos, algunos de los cuales se describen en lo que sigue. En realizaciones de la presente invencion, la temperatura de deposicion puede ser inferior a 600°C, permitiendo con ello el tratamiento sin envenenamiento termico de substratos. En realizaciones de la presente invencion, el dielectrico puede ser depositado, por ejemplo, por PECVD a una temperatura inferior a 500°C. En realizaciones de la presente invencion, la temperatura de deposicion puede ser inferior a 410°C, que se puede conseguir utilizando, por ejemplo, pyrox (que tiene una temperatura de deposicion de 404°C). En realizaciones de la presente invencion, el dielectrico o capa semiconductora de amplia banda de exclusion puede ser depositado por PECVD a baja temperatura (< 300°C). En otras realizaciones de la presente invencion, la deposicion se puede hacer a la Temperatura Ambiente, por ejemplo por spin-on, spray-on, dip o cualquiera otra forma de deposicion a partir de lfquido, sol, solgel. La capa dielectrica resultante o capa semiconductoras de amplia banda de exclusion puede necesitar curado adicional a mayores temperaturas, lo que puede suceder durante tratamiento adicional de celulas.

En algunas realizaciones, si se utiliza un substrato de silicio, se puede usar cualquier tipo de substrato de silicio. Algunos ejemplos de substratos de silicio son plaquetas de Si Czochralski (cz-Si), plaquetas de Si Float-Zone (fz-Si), plaquetas de Si multicristalino (mc-Si) y plaquetas de Si Ribbon. Algunos ejemplos de capas son capas de silicio policristalino que puede ser puesto sobre capas de Si de vidrio o vidrio-ceramico, o monocristalino, obtenidas por un proceso de levantamiento.

En algunas de las realizaciones, el espesor de la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion puede ser de entre 100 nm y 5000 nm, preferiblemente de entre 100 nm y 4000 nm, mas preferiblemente de entre 100 nm y 3000 nm, todavfa mas preferiblemente de entre 100 nm y 2000 nm, aun mas preferiblemente de entre 100 nm y 1500 nm, todavfa mas preferiblemente de entre 150 nm y 1200 nm, mas preferiblemente de entre 200 nm y 1200 nm, todavfa mas preferiblemente de entre 600 nm y 1200 nm o entre 800 nm y 1200 nm. Alternativamente, el espesor de la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion o pila de capas dielectricas, puede ser de entre 400 nm y 800 nm. En algunas realizaciones de la presente invencion, el espesor mmimo de la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion o pila de capas dielectricas depende del material que es empleado y esta determinado por la cantidad de material que es necesaria para actuar simultaneamente como una mascara de difusion durante la difusion de emisor, mientras que todavfa esta en uso para pasivacion de superficie y formacion de contactos. Parra Oxido de Silicio pyrox este es tfpicamente de unos 300 nm, para aleaciones pseudo binarias de Al2O3/TiO2 (PBAs) depositadas por solgel este es de unos 150 nm. Aquellos valores de espesor son solo indicativos y es posible una desviacion de 10%, 20% o mas de los valores dados. Asf mismo son posibles una combinacion, o pila de capas, de diferentes materiales y conducinan a un espesor de umbral predeterminado para la mascara de difusion combinada, pasivacion de superficie y proceso de formacion de contactos.

Es una de las funciones de las capas dielectricas o capas semiconductoras de amplia banda de exclusion, aplicadas a la superficie trasera de un dispositivo fotovoltaico, por ejemplo una celula solar, de acuerdo con la presente invencion, aumentar la distancia entre el material de contactos traseros y la superficie del substrato. Se ha visto,

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sorprendentemente, que, para una distancia de entre 100 nm y 5000 nm, cuanto mayor es la distancia entre la capa de contacto en la superficie trasera del dispositivo fotovoltaico, por ejemplo celula solar, y la superficie trasera del substrato, mejor resulta la pasivacion obtenida, incluso con materiales dielectricos de baja calidad o capas semiconductoras de amplia banda de exclusion que estan siendo aplicadas. Es una desventaja de algunas realizaciones de la presente invencion que se pueden conseguir suficientes resultados de pasivacion mientras se utilizan dielectricos de baja calidad. Ademas, se espera que un oxido mas grueso depositado en las vfas cree un mejor aislamiento entre el electrodo emisor y la base de la capa semiconductora en la via y en la region de barra bus en la parte trasera. La deposicion de tales capas dielectricas de baja calidad puede ser realizada mediante tecnicas de deposicion de bajo coste que pueden ser rapidas.

En algunas realizaciones de la presente invencion, la formacion de contactos traseros puede comprender formar orificios en la citada capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion y la citada capa de privacion o en dicha pila de capas dielectricas posiblemente provista de una capa de pasivacion, y deposicion de una capa de material de contacto sobre la citada capa de pasivacion o sobre la citada pila de capas dielectricas, llenando con ello dichos orificios.

La formacion de orificios puede ser realizada aplicando una pasta de ataque qmmico, mediante rayado mecanico o por ablacion por laser, por ejemplo.

En algunas realizaciones, la deposicion de una capa de material de contacto puede se realizada por evaporacion, por bombardeo electronico o impresion por reticula, impresion con chorro de tinta, impresion con reticula. Se pueden usar metales como materiales de contacto, aunque se puede utilizar ventajosamente Aluminio. Algunas realizaciones implican el uso de pasta de Aluminio, que permite la formacion de contactos locales de BSF (Back Surface Field: Campo de Superficie Trasera). Alternativamente, despues de depositar la capa de pasivacion y de cocerla, se puede depositar, en lugar de un metal, un semiconductor (como a-Si) p+ (o n+ en substratos de tipo-n) mediante, por ejemplo, PECVD y despues depositar un metal sobre la misma.

En algunas realizaciones de la presente invencion, la capa de material de contactos puede ser discontinua. Durante la operacion de deposicion de la capa de material de contactos, dicho material de contactos puede ser depositado esencialmente en dichos orificios. Existen diferentes modos de depositar una capa discontinua de material de contactos, y son conocidos por una persona de conocimientos ordinarios.

En algunas realizaciones, la capa de material de contactos puede ser inicialmente discontinua. Esto significa que se pueden cubrir zonas diferentes con material de contactos, por lo que esas diferentes zonas no estan conectadas electricamente entre sf. Estas zonas pueden ser conectadas electricamente mas tarde con el fin de permitir un flujo de corriente optimo a traves del dispositivo y/o una carga externa.

En algunas realizaciones, la capa de material de contactos puede ser depositada de tal modo que la luz puede entrar tambien en el dispositivo desde la cara trasera, permitiendo con ello la produccion de celulas solares bifaciales.

En algunas realizaciones, se puede aplicar un paso de elevada temperatura a la capa de material de contactos, es decir, un paso a una temperatura comprendida entre 600 y 1000 grados Celsius, tal como, por ejemplo, cociendo los contactos delanteros y traseros en un rapido proceso termico (decenas de segundos). En general, no es esencial que el metodo de la presente invencion sea utilizado con el paso de elevada temperatura, pero la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion puede ser resistente a tal paso de elevada temperatura, lo que es tfpico en todas las celulas solares industriales. Ademas, durante el paso a elevada temperatura, por ejemplo en una realizacion particular cuando se usa una pila de SiNx:H/dielectrico, puede ser mejorada la pasivacion de superficie de la interfaz dielectrico/silicio. El paso de alta temperatura puede ser, por ejemplo, un paso de coccion de contactos que puede se realizado a una temperatura superior a 730 grados Celsius y por debajo de 960 grados Celsius, durante un maximo de una pocas decenas de segundos. Este paso de coccion puede ser “coccion conjunta” cuando los contactos del lado delantero y trasero son creados al mismo tiempo. Cuando este se desacoplan, el lado trasero puede se cocido por encima de 800 grados Celsius, y a continuacion el contacto delantero puede ser cocido a unos 750 grados Celsius (y posiblemente seguido por un recocido por gas de formacion -FGA-). Las cifras del ultimo parrafo son indicativos y son posibles ciertas variaciones (por ejemplo de aproximadamente 25%).

En algunas realizaciones, la formacion de contactos traseros puede ser realizada aplicando una capa continua de material de contactos, por ejemplo metal, y aplicando coccion local de la capa de material de contactos, es decir, calentamiento local, por ejemplo por medio de laser. En este caso, la capa continua de material de contactos puede servir tambien como un espejo trasero.

En otras realizaciones, la formacion de contactos traseros puede ser realizada aplicando una capa de metal modelada en la superficie trasera pasivada del dispositivo fotovoltaico, por ejemplo celula solar, y aplicando un paso de calentamiento general.

Algunas realizaciones de metodos pueden comprender ademas un paso de difusion y supresion de emisor en la superficie que se ha de pasivar (es decir, superficie trasera) antes de depositar la citada capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion o dicha pila de capas dielectricas. Sin embargo si la capa dielectrica o

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capa semiconductor de amplia banda de exclusion o dicha pila de capas dielectricas es apropiada para ser utilizada como a mascara de difusion, estas capas pueden ser aplicadas antes de que tenga lugar la formacion del emisor. En este caso, no entraran sustancias adulterantes en el substrato en la superficie trasera del dispositivo, y de ese modo es ventajoso que, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invencion, se evite la supresion de emisor en la superficie a pasivar.

En un metodo de acuerdo con realizaciones, por ejemplo de acuerdo con la primera realizacion del primer aspecto, se puede aplicar un paso de difusion despues del paso de depositar una capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion y antes del paso de depositar una capa de pasivacion.

En la misma realizacion, la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion puede ser utilizada como una mascara de difusion. En realizaciones ventajosas, la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion (capa semiconductora de amplia banda de exclusion) puede ser usada simultaneamente con una mascara de difusion y para la finalidad de pasivacion de superficie, simplificando con ello la secuencia del tratamiento de celulas. La capa dielectrica o una capa semiconductora de amplia banda de exclusion puede ser usada como una mascara de difusion, ya sea modelada o no. Normalmente no sera modelada, y es precisamente una mascara en toda la superficie trasera. Sin embargo, puede ser modelada, por ejemplo para celulas solares interdigitadas o contactadas por detras. A continuacion, la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion, ya sea modelada o no, puede se suprimida localmente, eliminada por ablacion o ataque qmmico o modelada con el fin de crear aberturas para contactos locales a la superficie del substrato.

En algunas realizaciones, cuando no es posible usar la capa de pasivacion como una mascara de difusion, un paso adicional puede consistir en difusion con otra mascara que se ha de eliminar por ataque qmmico, o difusion sin mascara con subsiguiente supresion de emisor parasito del lado trasero antes de la deposicion de la capa dielectrica o capa semiconductora de amplia banda de exclusion.

En algunas realizaciones, dicha superficie delantera puede haber sufrido un tratamiento tipico de superficie delantera de celula solar. Un tratamiento tipico de superficie delantera de celula solar puede comprender texturizacion de la superficie delantera, difusion de atomos fosforosos en el lado delantero, ataque qmmico del vidrio fosforoso y la deposicion de una capa de nitruro de silicio sobre la cara delantera. Alternativamente, los pasos del metodo segun se ha explicado anteriormente para la superficie trasera se pueden aplicar tambien a la superficie principal delantera de la celula solar.

En algunas realizaciones, el substrato, por ejemplo substrato de silicio, puede ser un substrato ultra-delgado, que es normalmente mas delgado que 250 micrometres, preferiblemente mas delgado que 200 micrometres, o mas preferiblemente mas delgado que 150 micrometros. Reduciendo el espesor del substrato se permite un uso mas eficaz de la materia prima y por tanto un menor coste. Algunas realizaciones de la presente invencion pueden mejorar la resistencia contra el efecto de arco de tales substratos ultra-delgados, reduciendo por lo tanto al menos algunas de las dificultades del uso de substratos ultra-delgados para la fabricacion de dispositivos fotovoltaicos, por ejemplo celulas solares.

En una realizacion, se deposita una capa delgada de SiN sobre una superficie trasera de un substrato de silicio. La capa de SiN tiene un espesor mayor que 100 nm, preferiblemente un espesor de al menos 180 nm. Cuando se forma dentro de una celula solar, tal estructura muestra eficacias de celula incrementadas para mayores espesores de dielectrico. Ademas, se ha visto que las eficacias de celulas para capas dielectricas mas gruesas que 100 nm son mejores que las eficacias de celulas de la tecnica anterior con espesores menores de dielectrico.

Figuras 1, 2

La figura 1 muestra etapas en un procedimiento de fabricacion de acuerdo con una realizacion, sin mostrar la via. Por ejemplo, mas de 100 nm, 200 nm, 800 nm de dielectrico 1, por ejemplo oxido, son depositados sobre la superficie 4 del substrato, por ejemplo superficie de silicio. Sobre el dielectrico 1 se deposita una capa de SiNx:H 3 optimizado para liberacion de hidrogeno. La pasivacion de la superficie del substrato se mejora por medio de hidrogenacion.

La pila 1, 3 de capas de dielectrico asf formadas es abierta entonces formando orificios 6 en la pila, para formar zonas de contacto local. Una capa de material 5 de formacion de contactos se aplica sobe dicha pila de capas 1, 3 de dielectrico, llenando con ello los orificios. Esto se puede hacer mediante impresion con reticula, por ejemplo imprimiendo con reticula simultanea o consecutivamente lados delantero y trasero. A continuacion se aplica un paso de alta temperatura tal como coccion conjunta con el fin de establecer contacto con el substrato 2. El material de contactos 5 puede ser aplicado como una capa continua o como una capa discontinua como en la figura 2. Esto significa que diferentes zonas pueden ser cubiertas con material de contactos 5, por lo que aquellas diferentes zonas no estan conectadas electricamente entre sf. Estas zonas pueden ser conectadas electricamente mas tarde por medios 8 de conexion electrica con el fin de permitir un flujo de corriente optimo a traves del dispositivo y/o una carga externa.

De ese modo ha sido desarrollada una capa de pasivacion del lado trasero que (a) mantiene o mejora sus calidades de pasivacion de superficie durante el paso de coccion, que (b) no puede ser cocida de manera pasante por medio

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de pasta de Aluminio comercial impresa con reticula, mientras existe una tecnica rapida, de menor dano, para suprimir localmente dicha capa antes de la metalizacion, y que (c) no interactua con la capa de metal de cubricion durante el proceso de coccion o cuando se forman de otro modo contactos locales a traves de la misma.

Debido a sus caractensticas, este procedimiento

- proporciona una eficiente pasivacion de superficie, en la que

- es posible hacer contactos locales (BSF), y

- el procedimiento elimina los problemas de efecto de arco cuando se usan plaquetas o substratos ultra- delgados (por ejemplo, cuando se combinan con pasta de Al impresa con reticula sobre plaquetas ultra- delgadas).

Se deposito un oxido amorfo generico de baja calidad (por ejemplo, SO2, SiOx, SOG, TO2, AhO3... o sus seudo aleaciones, SiONx) sobre la superficie de silicio del lado trasero de la celula solar (por ejemplo, por APCVD, o revestimiento por centrifugacion). Las propiedades de pasivacion de superficie de la capa dielectrica fueron mejoradas depositando una capa dielectrica hidrogenada optimizada (a saber: SiNx:H). Tales pilas retienen las propiedades de pasivacion durante cortos tratamientos a elevada temperatura. Las propiedades de pasivacion son incluso mejoradas durante este tratamiento. Esta caractenstica es importante, ya que hace posible el uso del proceso de coccion conjunta de contactos que tiene lugar en la mayona de la secuencia del procedimiento de celulas solares de silicio industrial. Ademas, dado que a) es resistente a la coccion; es decir, no pierde sus caractensticas relevantes, b) no puede ser de coccion pasante, pero c) es posible crear aberturas u orificios locales en la misma mediante tecnicas tales como, por ejemplo, pasta de ataque qmmico o ablacion por laser, esta invencion hace posible un modo facil de crear contactos de Campo Local de Superficie Trasera (LBSF) mediante aleacion selectiva, durante el propio proceso de coccion. Este proceso de formacion de aleacion recupera parcialmente cualquier dano de superficie en que se haya podido incurrir durante la apertura de la capa, simplificando con ello adicionalmente el procedimiento. Durante la formacion de aleacion, parte de la superficie de Si y la superficie subyacente forman una aleacion con el metal. La terminacion de superficie no es por lo tanto crucial, como sena por ejemplo cuando se deposita otro semiconductor o dielectrico. Se forma un campo de superficie trasera y se reducira el efecto de dano de superficie subyacente residual, en un cierto grado.

En un ejemplo, ilustrado en la figura 1, el oxido de silicio 1 fue depositado por deposicion al vapor qmmico a presion atmosferica (APCVD) sobre un substrato de silicio 2. Como oposicion a oxidos termicos convencionales, u oxidos humedos, que son conocidos como excelentes para pasivacion de superficie de silicio, el oxido de APCVD tiene pobres propiedades de pasivacion y encuentra su aplicacion en elementos microelectronicos como una mascara de difusion barata y conveniente, o fuente de adulterante. De hecho, puede ser depositado aproximadamente a 400°C, lo que significa que incluso material de silicio de baja calidad puede resistir el proceso de deposicion sin riesgo de envenenamiento termico.

El recocido termico puede, en alguna extension, mejorar la calidad de pasivacion de superficie de oxido de APCVD. Sin embargo, los tratamientos prolongados conducen a una degradacion de la muestra.

Ademas, se ha observado que puede haber una degradacion de las calidades de pasivacion de superficie con la exposicion al aire.

Se usa nitruro de silicio hidrogenado (SiNx:H) 3 para mejorar de manera estable la calidad de la interfaz oxido/silicio 4. Se sabe que el nitruro de silicio puede conducir a excelentes propiedades de pasivacion de superficie y masa en silicio, razon por la cual se usa ampliamente en tecnologfa de celulas solares. Sin embargo, su aplicacion para pasivacion del lado trasero de una celula solar industrial no es directa. Existe una interaccion entre el nitruro de silicio y la capa de cubricion de metal (es decir, el contacto de la superficie trasera de la celula solar), que conduce a una disminuida de la pasivacion de superficie y de eficacia de la celula (se cree que esta interaccion es mas que un efecto de “derivacion” como se describe, por ejemplo, en Dauwe S. Mittelstadt L., Metz A., Hezel R. “Evidencia experimental de derivacion parasita en celulas solares pasivadas en la superficie trasera con nitruro de silicio”, Prog. Photovolt. Res. Appl., 10 (4), 271-278, (2002). Asf mismo, las recetas de nitruro, que se sabe que son las mejores en pasivacion de superficie, no pueden resistir tratamientos de altas temperaturas, tales como el que tiene lugar durante el coccion conjunta de los contactos. Por otra parte, se sabe que el nitruro de silicio hidrogenado puede liberar hidrogeno durante tratamientos de recocido a elevadas temperaturas.

Se cree que el nitruro de silicio es utilizado como una fuente de hidrogeno para la baja calidad del oxido, mejorando con ello significativamente sus propiedades de pasivacion de superficie. La capa de oxido en un experimento era de 800 nm de espesor, excluyendo cualquier efecto de pasivacion inducida por el campo procedente del silicio superpuesto, que se crefa en la tecnica anterior que era la razon de la buena calidad de pasivacion.

Inmediatamente despues de la deposicion, la calidad de la pasivacion de superficie del oxido es muy pequena. Despues de la deposicion sobre la capa de oxido existe una mejora limitada (trayectoria A) y finalmente, cuando se cuecen las muestras, se consigue una excelente pasivacion de superficie. Los ciclos termicos, como por ejemplo los que tienen lugar con difusion de POCL3, conducen a una mejora limitada de pasivacion de superficie, como la

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observada despues de la deposicion del nitruro, antes de la coccion. La deposicion de nitruro sobre el oxido y coccion, una vez mas, conduce a excelente pasivacion de superficie (trayectoria B). La coccion con o sin capa de metal en la parte superior conduce a los mismos buenos resultados. Se ha mostrado que la coccion sola (sin el paso de deposicion de capa de SiN primero) no es beneficiosa. Si se aplica la coccion a la capa de oxido sola, existe una degradacion de sus propiedades de pasivacion de superficie. No obstante, estas pueden ser recuperadas por subsiguiente deposicion de nitruro y coccion (trayectoria C).

Una ventaja adicional de la tecnica es que, puesto que se puede aplicar a oxidos de baja calidad, puede ser aplicada directamente tambien sobre oxidos de mascara de difusion, simplificando en gran medida el proceso de celulas solares.

Han sido depositadas pilas de capas dielectricas con una capa dielectrica de espesor comprendido entre 100 nm y 1500 nm. Cuando se ejecuta en celulas solares, ha sido medido el voltaje en circuito abierto como una funcion del espesor del dielectrico de baja calidad. Los espesores de dielectrico comprendidos entre 100 nm y 800 nm proporcionan voltajes mejorados en circuito abierto con respecto al voltaje en circuito abierto de una celula obtenida por un procedimiento estandar de la tecnica anterior de aluminio BSF de cobertura total.

Otras pilas, ademas de la pila de silicio mencionada anteriormente (substrato)/oxido de baja calidad (capa dielectrica)/nitruro de silicio (capa de pasivacion) pueden ser, por ejemplo, pero sin ser parte de la invencion,

- silicio (substrato)/dielectrico o semiconductor de amplia banda de exclusion (>2eV, preferiblemente >3eV), tal como, por ejemplo, carburo de silicio (SiC), nitruro de aluminio (AlN), nitruro de galio (GaN) o nitruro de boro (BN)/nitruro de silicio,

- silicio(substrato)/nitruro de silicio/oxido de baja calidad,

- silicio (substrato)/nitruro de silicio/semiconductor de amplia banda de exclusion (>2eV, preferiblemente >3eV) o dielectrico,

- silicio (substrato)/Al2O3/oxido de baja calidad,

- silicio (substrato)/Al2O3/semiconductor de amplia banda de excusion (>2eV, preferiblemente >3eV) o dielectrico.

En cada una de las pilas anteriores, la pila de capas de dielectrico tiene un espesor superior a 100 nm.

Ejemplos de secuencias del Procedimiento

Una secuencia tfpica del procedimiento para pasivacion de superficie que incluye el interior de las vfas, comprende los pasos de

- Limpieza qrnmica,

- Deposicion de oxido de baja calidad (100 a 1500 nm),

- Deposicion de nitruro de silicio; por ejemplo SiNx Hidrogenado de PECVD directo de Baja Frecuencia (450

kHz), depositado a 400 grados a partir de precursores de SiH4 y NH3,

- Coccion en horno de cinta de tres zonas, a elevada velocidad de cinta (por ejemplo mas de 2,54 m/min), temperatura de pico ajustada del horno hasta 960°C.

Este metodo para pasivacion de superficies puede ser integrado en la secuencia del procedimiento de una celula solar, en diferentes situaciones:

A) deposicion despues de difusion

- Apertura de las vfas, por ejemplo mediante perforacion con laser,

- Texturizacion del lado delantero,

- Difusion, por ejemplo difusion Fosforosa, que da lugar, por ejemplo, a regiones adulteradas de tipo n alrededor de todo el substrato, es decir tanto en la superficie delantera como en la superficie trasera,

- Supresion de vidrio, por ejemplo supresion de vidrio Fosforoso,

- Ataque qrnmico de Si en la parte trasera (suficiente para suprimir la region adulterada de tipo n en la parte trasera y en las vfas),

- Limpieza qrnmica,

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- Deposicion de oxido de baja calidad,

- Deposicion de nitruro de silicio (parte trasera y posiblemente delantera),

- Apertura de los contactos locales (por ejemplo por pasta de ataque qmmico, rayado o ablacion por laser),

- Formacion de la barra bus de contacto trasero (electrodo terminal de la rejilla de contacto delantero conectado a la rejilla de contacto delantero a traves de las vfas),

- Formacion de la rejilla de contacto delantera,

- Formacion de contactos de base (por ejemplo por deposicion de Metal para contactos locales sobre la superficie trasera (por ejemplo, por evaporacion, bombardeo electronico, impresion con reticula)).

- Coccion en un horno de cinta comercial B) Antes de la difusion

- Apertura de las vfas, por ejemplo mediante perforacion con laser,

- Limpieza qmmica,

- Deposicion de oxido de baja calidad sobre la parte rasera y en las vfas,

- Difusion (tendra lugar solo en la superficie delantera para formar el emisor, cuando ha sido depositado en la superficie trasera el oxido de baja calidad y funciona como una mascara para la difusion),

- Deposicion de nitruro de silicio (lado trasero y posiblemente delantero),

- Apertura de los contactos locales (por ejemplo mediante pasta de ataque qmmico, rayado o ablacion por laser,

- Formacion de la barra bus del contacto trasero (electrodo terminal de la rejilla de contacto delantera conectado a la rejilla de contacto delantera a traves de las vfas),

- Formacion de la rejilla de contacto delantera,

- Formacion de contacto de base (por ejemplo por deposicion de Metal para contactos locales sobre la superficie trasera (por ejemplo por evaporacion, bombardeo electronico, impresion con reticula).

- Coccion en un horno de cinta comercial Comparacion con otras tecnicas

Comparadas con una celula estandar de envoltura metalica pasante (MWT), al menos algunas de las realizaciones descritas muestran:

- La capa de Al-BSF y electrodo de Al es sustituida por pila dielectrica de i-PERC y contacto trasero local,

- se deposita una pila de pasivacion sobre toda la parte trasera y dentro de las vfas, y

- no existe capa de difusion n+ en las vfas.

Algunas ventajas espedficas adicionales de algunas realizaciones comparadas con la celula de MWT son las siguientes:

La perforacion de vfas por laser origina dano estructural que se extiende en profundidad dentro de la masa. No todo el dano es eliminado durante el ataque qmmico que tiene lugar directamente despues de la perforacion por laser. Puesto que la capa n+ es difundida en la masa danada en las vfas, se observan con frecuencia elevadas corrientes de combinacion. En realizaciones en las cuales las vfas son cubiertas por la pila dielectrica antes del paso de difusion, no existe capa n+ en el lado trasero. Puesto que la capa danada por laser ya no esta cerca de la region de union, es minima su contribucion a la recombinacion.

Otro problema de la celula de MWT conocida aparece de la metalizacion en las vfas y sobre el lado trasero que esta siendo impreso directamente sobre la capa n+ “no cubierta”, en lugar de en la parte superior de la capa de revestimiento anti-reflexion de nitruro de silicio como sucede en el lado delantero. Es muy diticil encontrar el procedimiento correcto de coccion de contactos de manera que la metalizacion delantera tenga baja resistencia de contactos y la metalizacion en las vfas no crea derivaciones. Esto reduce igualmente el rendimiento.

Finalmente, en la celula de MWT conocida, la capa n+ en la parte trasera esta en contacto directo con la capa de Al- BSF que da lugar a derivacion. El aislamiento de union por laser se aplica a regiones n+ y p+ separadas. Cualquier

imperfeccion en este paso de aislamiento de union contribuye a derivaciones. En las realizaciones descritas, no existe capa n+ sobre la superficie trasera y ambos electrodos de polaridad son impresos sobre dielectrico de manera que no existe necesidad de aislamiento adicional alguno. En las realizaciones descritas, las limitaciones de alineacion de los dos contactos de polaridad estan tambien relajadas, ya que la impresion de metal por sf misma 5 define el aislamiento de contactos, y no un paso de laser adicional, que tiene que ser alineado con el espacio de separacion entre los 2 contactos en la estructura de MWT.

Una posible dificultad o fuente de debilitacion ocurre donde la pasta de metal de contactos delanteros esta muy proxima a la region de base del substrato y separada del mismo por la capa de oxido depositada en las vfas (particularmente en la interseccion de la via y la superficie delantera). Aqu existe cierta probabilidad de que el 10 dielectrico sea mucho mas delgado que en la superficie trasera. En ensayos, la pasta de Ag del lado delantero paso a trasves de la capa de SiNx durante la coccion, danando asf al Si. De ese modo habfa razones para predecir que podna pasar a traves de la capa de SiNx + una capa de oxido bastante delgada (pero de espesor extremadamente diffcil de cuantificar) en el borde del lado delantero de la via. De hecho, la pila de iPERC optimizada para pasivacion de base demostro proporcionar una capa de proteccion inesperadamente eficaz contra la penetracion de la pasta de 15 Ag.

La nueva estructura demostro tambien ser mejor en terminos de evitacion de una perdida en el factor de llenado (FF) que ocurre cuando la difusion se extiende a lo largo de las vfas. Asf mismo, es notable que el dielectrico grueso necesario para proteger la region de barra bus si no difunde en las via, puede ser usado tambien como el dielectrico grueso necesario para el proceso de i-PERC para el lado trasero.

20 En comparacion con celulas de MWT conocidas, existe texturizacion diferente y se pueden suprimir dos deposiciones adicionales, excepto pasos de aislamiento por laser. En comparacion con celulas estandar de PERC, existe la adicion de la perforacion de las vfas, y se usa un paso mas de impresion de metalizacion.

Se pueden concebir otras variaciones dentro de las reivindicaciones.

Claims (4)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo fotovoltaico provisto de una capa semiconductor (29) que tiene una superficie delantera para recibir luz incidente, y una superficie trasera opuesta a la superficie delantera, que comprende

   - un contacto delantero (23) para recoger corriente sobre la superficie delantera,

   - una via (25) a traves de la capa semiconductor (29),

   - una capa dielectrica (39) sobre la superficie trasera de la capa semiconductor,

   - un contacto trasero (31) para la superficie trasera de la capa semiconductor,

   - una barra bus trasera (33) en la superficie trasera del dispositivo, para la corriente recogida en la superficie delantera,

   - teniendo la via (25) una trayectoria conductora (100) para acoplar el contacto delantero (23) a la barra bus trasera (33),

   - la capa dielectrica (39) cubre tambien una superficie interior de la via (25) para aislar la trayectoria conductora (100) con respecto a la capa semiconductor (29),

   - en el que la capa semiconductor (29) tiene una region de difusion (20) formada por difusion desde la superficie delantera de manera que la region de difusion (20) no se extiende mas profundamente en la capa semiconductor (29) en la proximidad de la via (25),

   caracterizado por que dicha region difundida (20) esta cubierta por una capa de pasivacion (27) de SiNx, con dicho contacto delantero (23) extendiendose a traves de la misma y dicho contacto trasero (31) se extiende a traves de la capa dielectrica (39) hasta la capa semiconductora (29), y por que dicho dispositivo ademas comprende

   - una capa de pasivacion (28) del lado trasero, de SiNx hidrogenado que esta dispuesta sobre la capa dielectrica (39), y que se extiende en la via (25) por todo el camino a traves de la capa (29) semiconductora hasta la superficie delantera.
2. 2. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que la capa dielectrica (39) comprende una capa de oxido de baja calidad que comprende uno cualquiera de oxido de APCVD, oxido pirolttico, oxido centrifugado, oxido rociado, oxido inmerso, un oxido de silicio, TiO2, TiO2 depositado por solgel, o aleaciones seudo binarias (PBAs) de Al2O3/TiO2.
3. 3. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que la capa de SiNx hidrogenado tiene un espesor mayor que 100 nm.
4. 4. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la capa dielectrica (39) se extiende sobre la superficie trasera alrededor de la via (25) sin que este modelada y alineada con la via (25).