ES2565343T3 - Celda solar contactada en la cara trasera con una capa de absorbente no estructurada superficialmente en relieve - Google Patents
Celda solar contactada en la cara trasera con una capa de absorbente no estructurada superficialmente en relieve Download PDFInfo
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Abstract
Celda solar contactada en la cara trasera (01, 20) con por lo menos * una capa de absorbente (02, 22) y una capa de emisor (07) dispuesta en la cara trasera, las cuales están constituidas a base de unos materiales semiconductores respectivamente con unos dopajes opuestos tipos p y n, * una rejilla de contacto (08) metálica dispuesta entre la capa de absorbente (02, 22) y la capa de emisor (07), que está aislada eléctricamente frente a la capa de emisor (07) por medio de una rejilla de aislamiento (09) congruente, destinada a la recogida de los portadores de carga mayoritarios en exceso que son generados por la incidencia de la luz en la capa de absorbente (02, 22), teniendo los elementos de aislamiento (18) de la rejilla de aislamiento (09) una anchura de recubrimiento lateral (L) situada por encima de los elementos de contacto (11) de la rejilla de contacto (08), * una superficie de contacto (13) continua, dispuesta en la cara trasera sobre la capa de emisor (07), destinada a la recogida de los portadores de carga minoritarios en exceso que son generados por la incidencia de la luz en la capa de absorbente (02, 22) y * una capa de pasivación (15) intrínsecamente conductiva, no estructurada superficialmente en relieve, dispuesta en la cara trasera, la cual está dispuesta por lo menos entre los elementos de contacto (11) individuales directamente sobre la capa de absorbente (02, 22), * una acumulación de los portadores de carga mayoritarios en exceso y una expulsión de los portadores de carga minoritarios en exceso desde la capa de absorbente (02, 22) en la zona de la rejilla de contacto (08) mediante * una formación de la rejilla de aislamiento (09) a base de un material de pasivación eléctricamente aislante, no dopado, que tiene una alta carga superficial, con una polaridad opuesta a la del dopaje de la capa de absorbente (02, 22), siendo la carga superficial tan alta que resulta una degeneración junto a la superficie de la capa de absorbente (2, 22), y * una formación de la rejilla de contacto (08) metálica con una barrera de potencial, que ayuda a la acumulación y a la expulsión, con respecto a la capa de pasivación intrínsecamente conductiva (15), * una anchura de recubrimiento (L) lateral de los elementos de aislamiento (18) de la rejilla de aislamiento (09) por encima de los elementos de contacto (11) de la rejilla de contacto (08), tal que no pueden circular portadores de carga mayoritarios desde la capa de emisor (07) hasta los elementos de contacto (11) de la rejilla de contacto (08), CARACTERIZADA POR * una disposición que ocupa toda la superficie de la capa de pasivación (15) intrínsecamente conductiva, directamente sobre la capa de absorbente (02, 22), formada de un modo no estructurada en su superficie limite (16) toda con respecto a la capa de pasivación (15) intrínsecamente conductiva, * una disposición directa de la rejilla de contacto (08) sobre la capa de pasivación intrínsecamente conductiva de la electricidad (15).
Description
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Para la consecución de una separación y una evacuación eficaces de los portadores de carga, en el caso de la celda solar 01 está prevista de acuerdo con el invento una acumulación adicional de los portadores de carga mayoritarios en exceso y una expulsión adicional de los portadores de carga minoritarios en exceso desde la capa de absorbente 02 en la zona de la rejilla de contacto. Esto se efectúa, por una parte, mediante una formación de la rejilla de aislamiento 09 a base de un material de pasivación eléctricamente aislante no dopado, que tiene una alta carga superficial, con una polaridad opuesta a la del dopaje de la capa de absorbente. Cuando la capa de absorbente 02 se compone de un silicio cristalino, dopado con el tipo p, la rejilla de aislamiento 09 se puede componer de óxido de aluminio. Si la capa de absorbente está dopada con el tipo n, para la rejilla de aislamiento 09 se puede escoger un nitruro de silicio. Por otra parte, la acumulación y la expulsión son forzadas por una formación de la rejilla de contacto metálica 08 con una barrera de potencial sustentadora en dirección a la capa de pasivación 15 intrínsecamente conductiva. En este caso, la barrera de potencial se puede constituir mediante una correspondiente elección del metal, por ejemplo aluminio, o mediante un tratamiento previo de la superficie antes de la metalización para la formación de unos dipolos superficiales.
Finalmente, en el caso de la celda solar 01 de acuerdo con el invento, se evitan de un modo seguro unos cortocircuitos internos de la celda mediante una correspondiente elección de la anchura de recubrimiento L de los elementos de aislamiento 18 de la rejilla de aislamiento 09. En este caso, la anchura de recubrimiento L describe la parte sobresaliente lateral de los elementos de aislamiento 18 por encima de los elementos de contacto 11. Por consiguiente, en la capa de emisor 07 no pueden circular portadores de carga mayoritarios algunos hacia los elementos de contacto 11 de la rejilla de contacto, sino que son evacuados de manera confiable a través de la superficie de contacto 13.
Para la pasivación de la cara delantera 05 de la capa de absorbente 02, en el Ejemplo de realización escogido se ha previsto todavía una capa de absorbente 19 eléctricamente aislante que está constituida, por ejemplo, a base de óxido de silicio o nitruro de silicio. Ésta puede estar texturada (por ejemplo en zig-zag) para la disminución de las reflexiones de la incidencia de la luz 04.
La FIGURA 2 muestra una construcción análoga a la FIGURA 1, los signos de referencia que faltan en ella se pueden deducir de la FIGURA 1. A diferencia de la FIGURA 1, se muestra, sin embargo, una celda solar 20 de capa delgada con un superestrato 21, constituido por ejemplo a base de vidrio. Sobre éste se encuentra una delgada capa de absorbente 22.
La FIGURA 3 muestra un corte AA no ajustado a escala de las celdas solares 01 de la FIGURA 1 o respectivamente 20 de la FIGURA 2. En el presente caso, se puede reconocer la formación en forma de franjas de los elementos de contacto 11 de la rejilla de contacto 08 y el recubrimiento lateral por medio de los elementos de aislamiento 18 congruentes de la rejilla de aislamiento 09. Además, se representa la reunión de todos los elementos de contacto 11 en un puente de borde 23.
MATERIALES Y PARÁMETROS APROPIADOS PARA LA CELDA SOLAR DE ACUERDO CON EL INVENTO:
Capa de absorbente todas las capas de absorbente utilizadas para las celdas solares, hechas p.ej. de un silicio cristalino intrínseco o dopado con el tipo p o n, c-Si(i), c-Si(p), c-Si(n), un silicio amorfo hidrogenado, intrínseco o dopado con el tipo p o n, a-Si:H(i), a-Si:H(p), a-Si:H(n), un silicio microcristalino intrínseco o dopado con el tipo p o n, µc-Si(i), µc-Si(p), µc-Si(n), un silicio policristalino intrínseco o dopado con el tipo p o n, polyc-Si(i), polyc-Si(p), polycSi(p), polyc-Si(n), telururo de cadmio, CdTe, seleniuro de cobre e indio, ClSe, seleniuro de cobre, indio y galio, CIGSe, sulfuro de cobre e indio, CIS
Rejilla de aislamiento en el caso de una capa de absorbente dopada con el tipo p todas las capas de pasivación aislantes que tienen una carga superficial negativa tan alta que resulta una degeneración junto a la superficie del absorbente (en el caso de unas celdas solares de c-Si basadas en obleas con un absorbente intrínseco, esto corresponde aproximadamente a una carga superficial negativa > 1011 cm-2, en el caso de unas celdas solares de c-Si basadas en obleas con un absorbente dopado con el tipo p (p.ej. Na = 1,5.1016 cm-3), esto corresponde aproximadamente a una carga superficial negativa > 4.1012 cm-2). Uno de tales materiales es p.ej. el óxido de aluminio Al2O3 (carga superficial aproximadamente 1,3.1013 cm-2).
Rejilla de aislamiento en el caso de una capa de absorbente dopada con el tipo n todas las capas de pasivación eléctricamente aislantes que tienen una carga superficial positiva tan alta que resulta una degeneración junto a la superficie del absorbente (en el caso de unas celdas solares de c-Si basadas en obleas con un absorbente intrínseco, esto correspondería aproximadamente a una carga superficial positiva > 1011 cm-2, en el caso de unas celdas solares de c-Si basadas en obleas con un absorbente dopado con el tipo p (p.ej. Na = 1,5.1016 cm-3) esto corresponde aproximadamente a una carga superficial positiva > 2.1012 cm-2). Uno de tal materiales es p.ej. un nitruro de silicio, SiNx (carga superficial aproximadamente 2.1012 cm-2).
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