ES2604340T3

ES2604340T3 - Célula solar compuesta multiunión, batería solar compuesta multiunión, y método para fabricar las mismas

Info

Publication number: ES2604340T3
Application number: ES12790314.4T
Authority: ES
Inventors: Kazuhiro Nobori
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2017-03-06
Anticipated expiration: 2032-05-08
Also published as: EP2660874B1; US20130306141A1; JPWO2012160765A1; AU2012260355B2; JP5414010B2; WO2012160765A1; AU2012260355A1; EP2660874A4; EP2660874A1

Abstract

Una célula (10) solar compuesta multiunión, que comprende: un laminado de células multiunión que incluye una célula (T) superior y una célula (B) inferior; un electrodo (12) transparente que está dispuesto sobre una superficie incidente a la luz de la célula (T) superior para cubrir la superficie incidente de luz de la célula superior; y un electrodo (9a) inferior que tiene un potencial eléctrico de la célula (B) inferior, en donde un electrodo (16a) de superficie lateral que está dispuesto sobre una superficie lateral del laminado de células con una capa (17) aislante interpuesta entre los mismos, estando el electrodo de superficie lateral conducido al electrodo (12) transparente, en donde el electrodo (16a) de superficie lateral está conectado a un electrodo (9b) superior, en donde el electrodo (12) transparente constituye una superficie incidente de la luz solar y conecta eléctricamente una capa (2a) de contacto superior y el electrodo (9b) superior, en donde el electrodo (16a) de superficie lateral se extiende al electrodo (9a) inferior, en donde el electrodo (12) transparente está provisto sobre una superficie superior de la capa (2a) de contacto superior del laminado de células, caracterizada por que el electrodo (12) superior incluye una película de recubrimiento de Au.

Description

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DESCRIPCION

Celula solar compuesta multiunion, batena solar compuesta multiunion, y metodo para fabricar las mismas Campo tecnico

La invencion reivindicada se refiere a una celula solar compuesta multiunion, una batena solar compuesta multiunion, y un metodo para fabricar las mismas.

Antecedentes de la tecnica

Se ha propuesto una batena solar de compuestos de los grupos III-V multiunion como batena solar adecuada para una batena solar concentradora, que tiene la eficacia mas alta entre las batenas solares (vease la bibliograffa de patentes (abreviada en lo sucesivo como PTL) 1, por ejemplo). Se describira un ejemplo de una estructura de tal batena solar de compuestos de los grupos III-V multiunion y un metodo de fabricacion de la misma. La FIG. 16 es un diagrama que ilustra esquematicamente una estructura de seccion transversal de una batena solar de compuestos de los grupos III-V multiunion de la tecnica relacionada.

Para obtener la batena solar de compuestos de los grupos III-V multiunion de la tecnica relacionada mostrada en la FIG. 16, se obtiene un laminado de celulas mostrado en la FIG. 15. Para obtener el laminado de celulas mostrado en la FIG. 15, primero, se prepara el sustrato 1 de GaAs como sustrato base. Se forma una capa 4 de AlAs (capa de sacrificio) sobre la superficie del sustrato 1 de GaAs por crecimiento epitaxial. La capa 4 de sacrificio es una capa a ser rota internamente en un procedimiento final.

Se forma sobre la capa 4 de sacrificio una celula T superior que incluye una union pn de InGaP. Es necesario formar inicialmente la celula T superior, en lugar de la celula B inferior, para concordar con una rejilla constante del sustrato de GaAs y para impedir que ocurra una dislocacion inadecuada o defectos tales como poros. La celula T superior se forma por crecimiento epitaxial de InGaP o similar. La banda prohibida del InGaP que constituye la celula T superior es aproximadamente 1,7 a 2,1 eV.

A continuacion, se forma sobre la celula T superior una celula M central que incluye una union pn de GaAs. La celula M central se forma por crecimiento epitaxial de GaAs o similar. La banda prohibida del GaAs que constituye la celula M central es aproximadamente 1,3 a 1,6 eV.

Posteriormente, se forma sobre la celula M central una celula B inferior que incluye una union pn de InGaAs. La celula B inferior se forma por crecimiento epitaxial de InGaAs o similar. La banda prohibida del InGaAs que constituye la celula B inferior es 1,0 eV o inferior.

De esta manera, se obtiene un laminado de celulas en el que tres uniones pn de InGaP, GaAs e InGaAs estan conectadas sobre el sustrato 1 de GaAs en serie. El laminado de celulas obtenido es una celula C solar de una batena solar de compuestos de los grupos III-V de tres uniones.

En un caso donde la celula C solar se usa como batena solar, los rayos de luz solar son incidentes desde la cara de la celula T superior y siguen hacia la celula B inferior (InGaAs). Segun esta configuracion, la luz de una longitud de onda predeterminada en base a cada banda prohibida de la celula T superior, la celula M central y la celula B inferior es absorbida y convertida en energfa electrica. Por tanto, es posible realizar una batena solar con alta eficacia.

Sin embargo, en el laminado de celulas en el estado mostrado en la FIG.15, la celula T superior, la celula M central y la celula B inferior estan laminadas secuencialmente sobre el sustrato 1 de GaAs. Por tanto, el sustrato 1 de GaAs bloquea la luz solar, y por tanto, la luz solar no puede ser incidente sobre la celula T superior. Por tanto, es diffcil usar el laminado de celulas en el estado mostrado en la FIG. 15 como batena solar. Por consiguiente, es necesario modificar la estructura descrita anteriormente a una estructura en la que la luz pueda ser incidente desde la celula T superior.

Para obtener la estructura en la que la luz pueda ser incidente desde la celula T superior, se forma un electrodo 9 de superficie trasera sobre una superficie global de la celula B inferior por recubrimiento metalico, en un primer procedimiento. En un segundo procedimiento, la celula C solar y el sustrato 1 de GaAs se separan uno del otro. La separacion se realiza usando la debilidad de la capa 4 de sacrificio. La capa 4 de sacrificio que permanece en la celula C solar separada se retira por tratamiento con acido usando acido fluorhndrico.

A continuacion, se forma un electrodo 15 de superficie delantera para extraer un potencial electrico de la celula T superior (vease la FIG. 16). Se forma un laminado metalico de Au-Ge, Ni y Au sobre una superficie global de una capa de GaAs de tipo n (T1) por recubrimiento, y una porcion innecesaria del laminado metalico y la capa de GaAs (T1) se retira por tratamiento con acido, para formar de este modo el electrodo 15 de superficie delantera.

Mediante estos procedimientos, se obtiene una batena solar compuesta multiunion de una estructura electrodica de doble cara en la tecnica relacionada en la que la celula T superior, la celula M central y la celula B inferior estan laminadas secuencialmente, y estan provistos el electrodo 9 de superficie trasera y el electrodo 15 de superficie delantera, como se muestra en la FIG. 16.

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Ademas de la tecnica descrita anteriormente, se han propuesto diversas tecnicas como tecnica en relacion con una batena solar compuesta multiunion (por ejemplo, veanse PTLs 2 a 6).

Por ejemplo, PTL 2 describe una estructura electrodica de extraccion de una batena solar fina en la que un primer electrodo y un segundo electrodo estan conectados electricamente uno al otro mediante una ranura de conexion provista dentro de una banda laminada. Segun esta tecnica, es posible reducir el area de una seccion electrodica de extraccion. Sin embargo, esta estructura electrodica esta provista sobre el primer electrodo, que se extiende desde una parte extrema terminal de conexion de una pluralidad de celulas solares que esta conectada en serie, que no aumenta el area receptora de luz solar de cada celula solar.

Por ejemplo, PTL 3 describe un modulo de batenas solares que incluye una pluralidad de celulas solares en la que un electrodo inferior (electrodo de superficie trasera) de cada celula solar (celula de conversion fotoelectrica tandem) y un electrodo transparente (electrodo de la superficie receptora de luz) de una celula solar adyacente estan unidos electricamente uno a otro mediante un electrodo de rejilla. Segun esta tecnica, es posible unir la pluralidad de celulas solares en serie mediante el electrodo de rejilla. Sin embargo, esta tecnica no aumenta el area receptora de luz solar de cada celula solar.

Lista de citaciones

Bibliograffa de patentes

PTL 1: patente japonesa N° 4471584

PTL 2: solicitud de patente japonesa abierta a la inspeccion publica N° HEI 9-83001 PTL 3: solicitud de patente japonesa abierta a la inspeccion publica N° 2006-13403 PTL 4: solicitud de patente japonesa abierta a la inspeccion publica N° 2008-34592 PTL 5: solicitud de patente de EE.UU. abierta a la inspeccion publica N° 2011-0023962 PTL 6: solicitud de patente de EE.UU. abierta a la inspeccion publica N° 2010-0065115

La solicitud de patente internacional WO 2010/140371 A1 describe un sustrato semiconductor, que esta provisto de: un sustrato base que contiene silicio; un elemento inhibidor, que esta formado sobre el sustrato base, tiene una abertura que tiene la superficie del sustrato base expuesta desde la misma, e inhibe el crecimiento cristalino; y una estructura absorbente de luz, que esta formada dentro de la abertura estando en contacto con la superficie del sustrato base expuesta dentro de la abertura.

Problema tecnico

Como se describio anteriormente, la batena solar compuesta multiunion en la tecnica relacionada incluye un electrodo 15 de superficie delantera sobre la superficie de la celula T superior. Dado que el electrodo 15 de superficie delantera esta hecho de un material metalico tal como Au, Ni o Ge que no transmite la luz solar, la cantidad de luz solar que es incidente sobre la celula T superior disminuye. Ademas, otras tecnicas en la tecnica relacionada no proponen un metodo para aumentar el area receptora de la luz solar de una celula solar.

Debido a la estructura electrodica de doble cara de electrodo 15 de superficie delantera y electrodo 9 de superficie trasera, el montaje del electrodo 9 de superficie trasera debe realizarse en un procedimiento de union por presion (“die bonding”), y el montaje del electrodo 15 de superficie delantera debe realizarse en un procedimiento de union por alambre (“wire bonding”) o un procedimiento de soldadura. Esto es, para conseguir conexion electrica con el exterior, son necesarios dos procedimientos de montaje para el montaje del electrodo 9 de superficie trasera y el montaje del electrodo 15 de superficie delantera. Como resultado, el tiempo de elaboracion de la produccion se prolonga.

Ademas, dado que los grosores de la celula T superior, la celula M central y la celula B inferior que constituyen la celula C solar son solo 5 pm a 20 pm, si se aplica tension desde el exterior, la celula C solar se dana facilmente. Por tanto, la celula C solar puede ser danada debido a la tension generada por el procedimiento de separar la celula C solar y el sustrato 1 de GaAs usando la debilidad de la capa 4 de sacrificio, el procedimiento de union por presion del electrodo 9 de superficie trasera, el procedimiento de union por alambre o el procedimiento de soldadura del electrodo 15 de superficie delantera, o similares.

Para solucionar los problemas anteriores, un objeto de la invencion es retirar un electrodo que bloquea la luz solar sobre la celula T superior de una celula solar compuesta multiunion, para proporcionar una celula solar compuesta multiunion que tiene una estructura que no se dana facilmente en un procedimiento de produccion, y para reducir el tiempo de elaboracion de la produccion de una batena solar compuesta multiunion.

La solicitud de patente internacional WO 2010/101030 A1 se refiere a un modulo de celulas solares de pelroula fina. Se describe un modulo de celulas solares de pelroula fina que comprende celulas unitarias conectadas en serie, en

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donde cada una de las celulas unitarias comprende una unidad de conversion fotoelectrica de silicio de peKcula fina y una unidad de conversion fotoelectrica que contiene semiconductores compuestos conectadas electricamente una a la otra. Cada una de las celulas unitarias comprende al menos un electrodo transparente, una unidad de conversion fotoelectrica que contiene silicio amorfo, una capa de electrodo transparente intermedia, una unidad de conversion fotoelectrica, una unidad de conversion fotoelectrica que contiene semiconductores compuestos, y un electrodo de metal en este orden desde la cara de la luz incidente. En cada una de las celulas unitarias, la unidad de conversion fotoelectrica y la unidad de conversion fotoelectrica que contiene semiconductores compuestos estan conectadas en serie para formar un elemento de paso en serie. El elemento de paso en serie esta conectado a una primera unidad de conversion fotoelectrica en paralelo por medio del electrodo transparente y la capa de electrodo transparente intermedia.

La solicitud de patente europea EP 1 953 828 A1 se refiere a una celula solar metamorfica invertida con vfas para contactos en la cara trasera. Un metodo para formar una celula solar multiunion que incluye una subcelula superior, una subcelula central, y una subcelula inferior proporcionando un primer sustrato para el crecimiento epitaxial de material semiconductor; formar una primera subcelula solar sobre el sustrato que tiene una primera banda prohibida; formar una segunda subcelula solar sobre la primera subcelula que tiene una segunda banda prohibida mas pequena que la primera banda prohibida; formar una intercapa clasificadora sobre la segunda subcelula que tiene una tercera banda prohibida mas grande que la segunda banda prohibida; formar una tercera subcelula solar que tiene una cuarta banda prohibida mas pequena que la segunda banda prohibida de tal modo que la tercera subcelula esta desemparejada en retfculo con respecto a la segunda subcelula; y grabar con acido una via desde la parte superior de la tercera subcelula hasta el sustrato para permitir colocar contactos tanto de anodo como de catodo sobre la cara trasera de la celula solar.

Compendio de la invencion

Es un objeto de la presente invencion proporcionar una celula solar compuesta multiunion mejorada y util en la que los problemas mencionados anteriormente son eliminados. Para conseguir el objeto mencionado anteriormente, se proporciona una celula solar compuesta multiunion segun la reivindicacion 1. Se definen realizaciones ventajosas mediante las reivindicaciones dependientes.

Ventajosamente, se proporciona una celula solar compuesta multiunion que incluye: un laminado de celulas multiunion que incluye una celula superior y una celula inferior; un electrodo transparente que esta dispuesto en una superficie de la luz incidente de la celula superior; un electrodo inferior que tiene un potencial electrico de la celula inferior; y un electrodo de superficie lateral que esta dispuesto en una superficie lateral del laminado de celulas mediante una capa aislante y esta conducido al electrodo transparente, en donde el electrodo de superficie lateral se extiende hacia el electrodo inferior.

Ventajosamente, un miembro externo que esta conectado a cada uno del electrodo inferior y el electrodo de superficie lateral, en donde miembros conductores que conectan respectivamente el electrodo inferior y el electrodo de superficie lateral con el miembro externo incluyen una capa de absorcion de la tension.

Ventajosamente, un miembro externo que esta conectado a cada uno del electrodo inferior y el electrodo de superficie lateral, en donde secciones de conexion que conectan respectivamente el electrodo inferior y el electrodo de superficie lateral con el miembro externo no estan superpuestas con el laminado de celulas en una direccion presionante para la conexion de la celula solar compuesta multiunion con el miembro externo.

Ventajosamente, se proporciona un metodo para fabricar la batena solar compuesta multiunion, que incluye: presionar y unir el electrodo inferior y el electrodo de superficie lateral de la celula solar compuesta multiunion, y el miembro externo mediante un miembro conductor, en donde la forma de una superficie lateral del miembro conductor es una forma estrechada, y la forma estrechada es aplastada y deformada por la union.

Efectos ventajosos de la invencion

Segun la celula solar compuesta multiunion de la invencion, dado que no se proporciona un electrodo distinto al electrodo transparente sobre una superficie receptora de la luz solar, la eficacia de utilizacion de la luz solar es potenciada. Ademas, segun la celula solar compuesta multiunion de la invencion, dado que los electrodos (un electrodo que tiene un potencial electrico de la celula superior y un electrodo que tiene un potencial electrico de la celula inferior) conectados al exterior estan extendidos en una superficie, un procedimiento de produccion para el montaje de un electrodo externo se realiza solo una vez. Por tanto, el tiempo de elaboracion de la produccion se reduce.

Ademas, segun la invencion, en un procedimiento de montaje de la celula solar compuesta multiunion al miembro externo, deformando positivamente la capa de relajacion de la tension dispuesta entre la celula solar compuesta multiunion y el miembro externo, la tension aplicada a la celula solar se reduce. Alternativamente, regulando la relacion posicional entre la celula solar y el electrodo conectado al exterior, la tension aplicada a la celula solar se reduce. Por tanto, el dano de la celula solar se suprime.

Ademas, ajustando la relacion entre el grosor de la celula solar y el grosor del electrodo conectado al exterior, es

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posible suprimir el dano de la celula solar.

Breve descripcion de los dibujos

La FIG. 1 es una vista en seccion transversal que ilustra esquematicamente una configuracion global de un ejemplo de una batena solar compuesta multiunion segun la invencion;

La FIG. 2 es una vista en seccion transversal que ilustra esquematicamente un laminado de celulas en una batena solar compuesta multiunion, y un espectro de la luz solar absorbida por cada celula;

La FIG. 3A es un diagrama que ilustra un procedimiento de preparacion de un sustrato en la fabricacion de una batena solar compuesta, la FIG. 3B es un diagrama que ilustra un procedimiento de crecimiento epitaxial de una celula solar, la FIG. 3C es un diagrama que ilustra un proceso de formacion de un patron de una capa de contacto inferior, y la FIG. 3D es un diagrama que ilustra un proceso de formacion de un patron de un laminado de celulas;

La FIG. 4A es un diagrama que ilustra un procedimiento de formacion de un electrodo en la fabricacion de una batena solar compuesta, la FIG. 4B es un diagrama que ilustra un procedimiento de formacion de una capa aislante, y la FIG. 4C es un diagrama que ilustra un procedimiento de apertura de una ventana de una capa aislante;

La FIG. 5A es un diagrama que ilustra un procedimiento de formacion de una pelfcula de Au/Ti de superficie entera para electrorrecubrimiento metalico en la fabricacion de una batena solar compuesta, la FIG. 5B es un diagrama que ilustra un procedimiento de formacion de una resistencia y un procedimiento de formacion de un electrodo de superficie lateral por recubrimiento con Au, y la FIG. 5C es un diagrama que ilustra un procedimiento de formacion de una pelfcula de Ti para la proteccion del recubrimiento;

La FIG. 6A es un diagrama que ilustra un procedimiento de retirada de una resistencia en la fabricacion de una batena solar compuesta, y la FIG. 6B es un diagrama que ilustra un procedimiento de retirada de una pelfcula de Au/Ti sobre una capa aislante y un procedimiento de retirada de una pelfcula de Ti sobre una pelfcula de recubrimiento de Au;

La FIG. 7A es una vista en seccion transversal que ilustra esquematicamente un sustrato de interposicion en el que esta formado un electrodo de protrusion que tiene una capa de absorcion de la tension, y la FIG. 7B es un diagrama que ilustra un procedimiento de union de un electrodo de una celula solar con un electrodo de protrusion sobre un sustrato de interposicion;

La FIG. 8A es un diagrama que ilustra un procedimiento de posicionamiento en donde un electrodo de una celula solar compuesta y un electrodo de protrusion sobre un sustrato de interposicion estan unidos uno al otro, y la FIG. 8B es un diagrama de procedimiento que ilustra un estado donde un electrodo de una celula solar y un electrodo de protrusion sobre un sustrato de interposicion estan unidos uno al otro;

La FIG. 9A es un diagrama que ilustra, en un estado donde un electrodo de una celula solar compuesta y un electrodo de protrusion sobre un sustrato de interposicion estan unidos uno al otro, la relacion posicional entre el electrodo sobre la celula solar y el electrodo de protrusion, y la FIG. 9B es un diagrama que ilustra la relacion de dimension de los miembros respectivos en una celula solar;

La FIG. 10A es una vista en planta que ilustra, en un estado donde un electrodo de una celula solar compuesta y un electrodo de protrusion sobre un sustrato de interposicion estan unidos uno al otro, la relacion posicional entre la celula solar y el electrodo de protrusion, y la FIG. lOB es una vista en seccion lateral de lo mismo;

La FIG. 11A es un diagrama que ilustra un procedimiento de llenado con una resina sellante en la fabricacion de una batena solar compuesta, y la FIG. 11B es un diagrama que ilustra un procedimiento de formacion de una porcion concava en una capa de sacrificio como punto de partida para separar un sustrato de GaAs mediante una capa de sacrificio;

La FIG. 12A es un diagrama que ilustra un procedimiento de separacion de un sustrato de GaAs de una celula solar compuesta en la fabricacion de una batena solar compuesta, y la FIG. 12B es un diagrama que ilustra un procedimiento de retirada por tratamiento con acido de una capa de sacrificio remanente mediante acido fluorhfdrico;

La FIG. 13A es un diagrama que ilustra un procedimiento de formacion de un electrodo transparente en la fabricacion de una batena solar compuesta, y la FIG. 13B es un diagrama que ilustra un procedimiento de division de una celula solar y un sustrato de interposicion en un tamano regulado;

La FIG. 14A es un diagrama que ilustra un procedimiento para irradiar rayos ultravioleta (UV) sobre una lamina electronica y extraer batenas solares divididas de la lamina electronica mediante un cabezal de recogida, en la fabricacion de una batena solar compuesta, y la FIG. 14B es un diagrama que ilustra una forma de paquete individualizado;

La FIG. 15 es una vista en seccion transversal que ilustra esquematicamente una batena solar compuesta; y

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La FIG. 16 es una vista en seccion transversal que ilustra esquematicamente una batena solar compuesta en la tecnica relacionada.

Descripcion de realizaciones

En lo sucesivo, se describira una batena solar compuesta segun una realizacion de la invencion con referencia a los dibujos acompanantes. Se dan los mismos numeros de referencia para sustancialmente los mismos miembros en los dibujos, y la descripcion de los mismos sera omitida.

Configuracion global de la batena solar compuesta

La FIG. 1 es una vista en seccion transversal que ilustra esquematicamente una configuracion global de una batena solar compuesta segun una realizacion de la invencion. Como se muestra en la FIG. 1, la batena solar compuesta segun la realizacion incluye 1) celula 10 solar compuesta multiunion, 2) sustrato 24 de interposicion que es un miembro externo, y 3) un miembro conductor que conecta electricamente la celula 10 solar compuesta y el sustrato 24 de interposicion.

La celula 10 solar de la batena solar compuesta multiunion mostrada en la FIG. 1 incluye un laminado de celulas que tiene una estructura de tres capas de celula T superior, celula M central y celula B inferior. Una capa de union PN esta presente en cada una de las tres capas del laminado de celulas. El laminado de celulas incluye una capa 2a de contacto superior provista sobre una superficie superior de la celula T superior, y una capa 2b de contacto inferior provista sobre una superficie inferior de la celula B inferior.

La celula 10 solar incluye un electrodo 12 transparente (ZnO) provisto sobre una superficie superior de la capa 2a de contacto superior del laminado de celulas. El electrodo 12 transparente extrae un potencial electrico de la celula T superior. Esta conectado un electrodo 9b superior al electrodo 12 transparente. Esta conectado un electrodo 16a de superficie lateral al electrodo 9b superior. Esta presente una capa 17 aislante entre el electrodo 16a de superficie lateral y el laminado de celulas para aislar el electrodo 16a de superficie lateral del laminado de celulas. La capa 17 aislante esta compuesta de una pelfcula de nitruro de silicio o similar.

Por otra parte, la celula 10 solar incluye un electrodo 9a inferior provisto sobre una superficie inferior de la capa 2b de contacto inferior del laminado de celulas. Esta provisto un electrodo 16b central sobre una superficie inferior del electrodo 9a inferior.

Aqm, es preferible que una superficie inferior del electrodo 16a de superficie lateral y una superficie inferior del electrodo 16b central esten alineadas una con otra sobre una lmea LL discontinua. Cuando el sustrato 24 de interposicion se une con la celula 10 solar, lo que se describira mas tarde haciendo referencia a las FIGS. 9A y 9B, se aplica presion uniformemente a la celula 10 solar, y por tanto, es posible impedir que la celula 10 solar se dane. De esta manera, el electrodo 16a de superficie lateral que tiene un potencial electrico generado por la celula T superior y el electrodo 16b central que tiene un potencial electrico generado por la celula B inferior estan dispuestos en el mismo plano.

La superficie inferior del electrodo 16a de superficie lateral y la superficie inferior del electrodo 16b central que estan dispuestos en el mismo plano estan conectadas electricamente a los electrodos 25a y 25b con elementos laterales del sustrato 24 de interposicion que es el miembro externo mediante un miembro conductor, respectivamente. El electrodo 16a de superficie lateral y el electrodo 16b central estan dispuestos electricamente independientemente uno del otro. De manera similar, el electrodo 25a con elementos laterales y el electrodo 25b con elementos laterales, mediante el electrodo 27a y mediante el electrodo 27b, y el electrodo 26a de extraccion externo y el electrodo 26b de extraccion externo, estan dispuestos electricamente independientemente unos de otros.

El sustrato 24 de interposicion incluye un electrodo 25 con elementos laterales que esta dispuesto sobre una superficie superior del mismo (superficie que se enfrenta a la celula 10 solar), un electrodo 26 de extraccion externo que esta dispuesto sobre una superficie interior del mismo, y a traves de un electrodo 27 que pasa a traves del interior del sustrato 24 de interposicion para conectar el electrodo 25 con elementos laterales con el electrodo 26 de extraccion externo.

El miembro conductor incluye un electrodo 23 de protrusion que tiene una capa 23a de absorcion de la tension. El electrodo 23 de protrusion esta conectado al electrodo 25 con elementos laterales del sustrato 24 de interposicion.

Un espacio entre el sustrato 24 de interposicion y la celula 10 solar esta sellado por una resina 22 sellante a fin de reforzar la resistencia mecanica y mejorar la resistencia qmmica. De esta manera, una configuracion global de una batena solar compuesta multiunion unica se consigue como un paquete.

Laminado de celulas

La FIG. 2 muestra un laminado de celulas de la batena solar mostrada en la FIG. 1. Como se describio anteriormente, el laminado de celulas incluye la capa 2a de contacto superior, la celula T superior, la celula T central, la celula B inferior, y la capa 2b de contacto inferior. El laminado de celulas se obtiene formando las capas metalicas

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respectivas sobre el sustrato 1 de GaAs. Cada capa metalica puede ser formada por un metodo de crecimiento epitaxial en un aparato MOCVD (Deposicion Qmmica Organica por Vapor de Metal) longitudinal.

El crecimiento epitaxial de cada capa metalica puede realizarse por una tecnica normal. Por ejemplo, puede ajustarse una temperatura del entorno a aproximadamente 700°C. Puede usarse TMG (trimetilgalio) y AsH3 (arsina) como material para el crecimiento de la capa de GaAs. Puede usarse TMI (trimetilindio), TMG y PH3 (fosfina) como material para el crecimiento de una capa de InGaP. Ademas, puede usarse SiH4 (monosilano) como impureza para la formacion de una capa de GaAs de tipo n, una capa de InGaP de tipo n y una capa de InGaAs de tipo n. Por otra parte, puede usarse DEZn (dietilcinc) como impureza para la formacion de una capa de GaAs de tipo p, una capa de InGaP de tipo p y una capa de InGaAs de tipo p.

Primero, una capa de AlAs que tiene un grosor de aproximadamente 100 nm se hace crecer en el sustrato 1 de GaAs como capa 4 de sacrificio. Despues, una capa de InGaP de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 0,1 pm se hace crecer como capa 2a de contacto superior.

A continuacion, se forma la celula T superior. Una capa de InAlP de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 25 nm que es una ventana, una capa de InGaP de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 0,1 pm que es un emisor, una capa de InGaP de tipo p que tiene un grosor de aproximadamente 0,9 pm que es una base, y una capa de InGaP de tipo p que tiene un grosor de aproximadamente 0,1 pm que es un BSF se forman respectivamente por el metodo del crecimiento epitaxial. Como resultado, se forma la celula T superior que tiene un grosor de aproximadamente 1 pm.

Despues de que se ha formado la celula T superior, una capa de AlGaAs de tipo p que tiene un grosor de

aproximadamente 12 nm y una capa de GaAs de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 20 nm se hacen

crecer como capa 19 tunel. Como resultado, se forma la capa 19 tunel que tiene un grosor de aproximadamente 30 nm.

Despues, se forma la celula M central. Una capa de InGaP de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 0,1 pm que es una ventana, una capa de GaAs de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 0,1 pm que es un emisor, una capa de GaAs de tipo p que tiene un grosor de aproximadamente 2,5 pm que es una base, y una capa de InGaP de tipo p que tiene un grosor de aproximadamente 50 nm que es un BSF se forman respectivamente por el metodo del crecimiento epitaxial. Como resultado, se forma la celula M central que tiene un grosor de aproximadamente 3 pm.

Despues de que se ha formado la celula M central, una capa de AlGaAs de tipo p que tiene un grosor de

A continuacion, se forma la capa 20 de rejilla. La capa 20 rejilla suprime la aparicion de dislocacion, defectos o similares debidos a discordancia de constantes de rejilla. Se proporciona una capa de InGaP de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 0,25 pm para formar ocho capas, y se forma la capa 20 de rejilla que tiene un grosor de aproximadamente 2 pm. Ademas, se forma una capa de InGaP de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 1 pm como capa 21 amortiguadora.

A continuacion, se forma la capa B inferior. Una capa de InGaP de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 50 nm que es una pelfcula de pasivacion, una capa de InGaAs de tipo n que tiene un grosor de aproximadamente 0,1 pm que es un emisor, una capa de InGaAs de tipo p que tiene un grosor de aproximadamente 2,9 pm que es una base, y una capa de InGaP de tipo p que tiene un grosor de aproximadamente 50 nm que es una pelfcula de pasivacion se forman respectivamente por el metodo del crecimiento epitaxial. Como resultado, se forma la celula B inferior que tiene un grosor de aproximadamente 3 pm. Finalmente, se forma una capa de InGaAs de tipo p que tiene un grosor de aproximadamente 0,1 pm como capa 2b de contacto inferior.

La FIG. 2 muestra longitudes de onda de la luz absorbida por la celula T superior, la celula M central y la celula B inferior. La banda prohibida de la celula T superior es 1,87 eV, en la que una longitud de onda capaz de ser absorbida en un espectro de luz solar esta en el intervalo de 650 nm o menos. La banda prohibida de la celula M central es 1,41 eV, en la que una longitud de onda capaz de ser absorbida en el espectro de luz solar esta en el intervalo de 650 nm a 900 nm. La banda prohibida de la celula B inferior es 1,0 eV, en la que una longitud de onda capaz de ser absorbida en el espectro de luz solar esta en el intervalo de 900 nm a 1.200 nm. De esta manera, configurando el laminado de celulas de la celula solar como la estructura de tres capas de celula T superior, celula M central y celula B inferior, es posible usar eficazmente el espectro de luz solar. Por tanto, es posible realizar una batena solar con alta eficacia.

Metodo de fabricacion y estructura de la batena solar compuesta

El flujo de fabricacion de la batena solar compuesta se describira con referencia a las FIGS. 3A a 3D, las FIGS. 4A a 4C, las FIGS. 5A a 5C, las FIGS. 6A y 6B, y las FIGS. 7A y 7B. En un procedimiento de la FIG. 3A, se prepara el sustrato 1 de GaAs (oblea). El tamano del sustrato 1 de GaAs es un diametro de 10,16 centfmetros (4 pulgadas) y

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un grosor de 500 pm, por ejemplo. Normalmente, se forma una pluralidad de celulas 10 solares sobre un sustrato 1 de GaAs.

En un procedimiento de la FIG. 3B, se forma el laminado de celulas (vease la FIG. 2) sobre el sustrato 1 de GaAs. El laminado de celulas se obtiene por el crecimiento epitaxial de la capa 4 de sacrificio, la capa 2a de contacto superior, la celula T superior, la celula M central, la celula B inferior, la capa 2b de contacto inferior, y similares.

En un procedimiento de la FIG. 3C, la capa 2b de contacto inferior que tiene un grosor de aproximadamente 0,1 pm se dota de un patron de un tamano predeterminado. Es preferible realizar la dotacion del patron mediante un procedimiento de tratamiento con acido en seco.

En un procedimiento de la FIG. 3D, el laminado de celulas que tiene un grosor de 10 pm se dota de un patron de un tamano predeterminado. Es preferible realizar la dotacion del patron mediante un procedimiento de tratamiento con acido en seco. Se confirma que, como el laminado de celulas esta dispuesto dentro de los bordes del sustrato 1 de GaAs, la perdida de portadores generada alrededor de una porcion de la batena solar es suprimida y la eficacia de conversion es mejorada. De esta manera, una estructura en la que el laminado de celulas es tratado con acido en sus porciones de borde puede denominarse “estructura de salientes”. Como se describe en “J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 11, No. 1, Jan/Feb 1993”, “IEICE Technical Report ED2007-217, MW2007-148 (2008-1)” o similares, se sabe que se produce facilmente una perdida de portadores en una porcion terminal de la union PN. Por otra parte, empleando la “estructura de salientes”, los portadores son recogidos dentro del sustrato, para suprimir de este modo la perdida de portadores en la porcion terminal.

En un procedimiento de la FIG. 4A, se forma un electrodo recubierto con Au como electrodo 9b superior y un electrodo 9a inferior. Primero, una pelfcula de recubrimiento de Au que tiene un grosor de aproximadamente 10 pm o menos se forma sobre una superficie superior global del laminado de celulas mostrado en la FIG. 3D por un metodo de recubrimiento metalico por campo electrico. La pelfcula de recubrimiento de Au se dota de un patron para formar el electrodo 9b superior y el electrodo 9a inferior. La dotacion del patron puede realizarse por un metodo de fotolitograffa y un procedimiento de tratamiento con acido en humedo.

En un procedimiento de la FIG. 4B, se forma una pelfcula de SiN como capa 17 aislante. Por ejemplo, la pelfcula de SiN se forma sobre la superficie superior global del laminado de celulas usando un metodo CVD por plasma, por ejemplo.

En un procedimiento de la FIG. 4C, se retira una porcion innecesaria de la capa 17 aislante para formar las ventanas 17a y 17b de la capa 17 aislante. Las ventanas 17a y 17b de la capa 17 aislante exponen las superficies recubiertas con Au que constituyen el electrodo 9a inferior y el electrodo 9b superior, respectivamente.

En un procedimiento de la FIG. 5A, se forma una pelfcula laminada de Au/Ti sobre la superficie superior global del laminado de celulas obtenido en la FIG. 4C usando un metodo de pulverizacion metalica. La pelfcula laminada de Au/Ti es para una pelfcula de preprocesamiento para realizar un recubrimiento electrolttico con Au en el siguiente procedimiento.

En un procedimiento de la FIG. 5B, se forma la resistencia 18 en una porcion donde no es necesario formar una pelfcula de recubrimiento de Au electrolttico, y despues, se forma la pelfcula de recubrimiento de Au electrolttico. La resistencia 18 se forma formando un patron de resistencia predeterminado para tratamiento con acido mesa y tratando una porcion innecesaria mediante una disolucion acuosa alcalina o una disolucion acida mediante un procedimiento de exposicion.

El electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral se forman por recubrimiento con Au electrolftico. Los grosores del electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral hechos de la pelfcula de recubrimiento de Au pueden ser mayores que 10 pm, que corresponde a un grosor del laminado de celulas de la celula solar que es aproximadamente 10 pm a aproximadamente 50 pm.

En un procedimiento de la FIG. 5C, se forma una pelfcula de Ti para la proteccion de la pelfcula de recubrimiento de Au. La pelfcula de Ti puede formarse mediante un procedimiento de pulverizacion metalica, y se forma sobre la superficie superior global del laminado obtenido en la FIG. 5B.

En un procedimiento de la FIG. 6A, la resistencia 18 se retira. La retirada de la resistencia 18 se realiza por un procedimiento en humedo. Es posible retirar solo la resistencia 18 por tratamiento usando una disolucion acuosa alcalina o una disolucion acida.

En un procedimiento de la FIG. 6B, la pelfcula de Au/Ti sobre la capa 17 aislante y la pelfcula de Ti sobre el electrodo recubierto con Au se retiran. La retirada se realiza por un procedimiento de bordes en seco. De esta manera, la superficie mas exterior del electrodo recubierto con Au se proporciona como una superficie limpia sin contaminacion organica.

Como se muestra en la FIG. 6B, se obtiene una plataforma de una celula solar compuesta multiunion de una union en una sola cara. Sin embargo, en la celula solar compuesta multiunion de la union en una sola cara mostrada en la

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FIG. 6B, la celula T superior esta dispuesta sobre la cara del sustrato 1 de GaAs, y la celula B inferior esta dispuesta sobre la cara del electrodo 16b central. Para obtener una batena solar usando esta estructura, debe permitirse que la luz solar se introduzca desde la celula T superior. Por consiguiente, el sustrato 1 de GaAs debe ser separado sin causar dano a la celula 10 solar.

Una caractenstica de la invencion es que el sustrato 1 de GaAs es separado para obtener una batena solar sin causar dano al laminado de celulas, a pesar de un grosor reducido (por ejemplo, 10 pm o menos) del laminado de celulas de la celula 10 solar.

Sustrato de interposicion

La FIG. 7A muestra el sustrato 24 de interposicion. El tamano del sustrato 24 de interposicion es 20 mm x 20 mm, o un diametro de 10,16 centfmetros (4 pulgadas) (el mismo que en el sustrato 1). Ademas, el grosor del sustrato 24 de interposicion es 100 pm.

El sustrato 24 de interposicion puede estar compuesto de silicio, ceramica, vidrio de epoxi, vidrio o similares, y se incluye a traves del electrodo 27 pasando a traves del interior del mismo. Ademas, el sustrato 24 de interposicion incluye el electrodo 25 con elementos laterales sobre una superficie del mismo donde la celula 10 solar va a ser dispuesta, y un electrodo 26 de extraccion externo sobre una superficie opuesta del mismo. Las superficies mas exteriores del electrodo 25 con elementos laterales y el electrodo 26 de extraccion externo estan cubiertas por una pelfcula de Au. La pelfcula de Au se forma por recubrimiento con Au instantaneo o recubrimiento con Au electrolftico, y tiene un grosor maximo de 0,5 pm.

En un procedimiento de la FIG. 7B, el sustrato 24 de interposicion (vease la FIG. 7A) y la celula 10 solar (vease la FIG. 6B) a la que el sustrato 1 de GaAs esta adherido se unen uno al otro. Espedficamente, electrodos 23 de protrusion del sustrato 24 de interposicion estan unidos al electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar, respectivamente. La tension generada en esta union no es para ser aplicada al laminado de celulas de la celula 10 solar, lo que es otra caractenstica de la invencion. Como ejemplos de un metodo para impedir que la tension sea aplicada al laminado de celulas de la celula 10 solar, hay 1) un metodo para disponer una capa de absorcion de la tension sobre el electrodo 23 de protrusion (veanse las FIGs. 7A y 7B y las FIGS. 8A y 8B), 2) un metodo para formar un electrodo 23 de protrusion compuesto de pasta conductora o un material flexible, 3) un metodo para formar un electrodo 16b central y un electrodo 16a de superficie lateral compuesto de un material flexible (veanse las FIGS. 9A y 9B), y 4) un metodo para desplazar una seccion de conexion de los electrodos 23 de protrusion con el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar del laminado de celulas de la celula 10 solar (veanse las FIGS. 10A y 10B). En lo sucesivo, se describiran los metodos respectivos.

Capa de absorcion de la tension

Como se muestra en la FIG. 7A, esta dispuesto un electrodo 23 de protrusion sobre un electrodo 25 con elementos laterales del sustrato 24 de interposicion. Aqm, el electrodo 23 de protrusion incluye una capa 23a de absorcion de la tension y una porcion 23b de columna. La capa 23a de absorcion de la tension se forma en una forma conica, con lo que su superficie lateral tiene una estructura estrechada. La porcion 23b de columna se forma en una forma cilmdrica. Espedficamente, la superficie lateral de la capa 23a de absorcion de la tension esta inclinada en 30° a 60° con respecto a una direccion vertical en la FIG. 7A. Ademas, el area de seccion transversal de la porcion 23b de columna (area de seccion transversal de una superficie ortogonal a la direccion vertical en la FIG. 7A) es mas pequena que el area de seccion transversal de la capa 23a de absorcion de la tension.

El material del electrodo 23 de protrusion es generalmente Au, pero puede ser un solo metal tal como Ti, Cu, Al, Sn, Ag, Pd, Bi, Pb, Ni o Cr, o puede ser un metal compuesto de los mismos. El electrodo 23 de protrusion hecho de un material metalico puede formarse por una tecnica tal como un metodo de broche abultado usando un procedimiento de union por alambre. Por ejemplo, el diametro de la porcion 23b de columna se ajusta a 20 pm a 50 pm, y el grosor de la porcion 23b de columna (longitud en una direccion conductora) se ajusta a 6 pm a 10 pm, y el grosor de la capa de absorcion de la tension se ajusta a 20 pm o mas.

De esta manera, el electrodo 23 de protrusion esta compuesto por dos miembros conductores (porcion 23b de columna y capa 23a de absorcion de la tension) que tienen formas diferentes. Ademas, la seccion transversal de la capa 23a de absorcion de la tension conectada a la celula 10 solar se ajusta para que sea mas pequena que la seccion transversal de la porcion 23b de columna. La capa 23a de absorcion de la tension se deforma debido a la tension aplicada cuando la celula 10 solar y el sustrato 24 de interposicion se unen el uno al otro para aliviar la tension (vease la FIG. 8B). Un extremo en punta conica de la capa 23a de absorcion de la tension despues de la deformacion esta en el estado de ser aplastado hasta quedar plano (vease la FIG. 8B).

En un procedimiento de la FIG. 8A, los electrodos 23 de protrusion del sustrato 24 de interposicion estan alineados en posicion con el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar. El grosor del laminado de celulas de la celula 10 solar es fino (por ejemplo, 10 pm o menos) y debil, y por tanto se dana facilmente. Por tanto, es preferible que el grosor del electrodo 16b central formado en la celula 10 solar sea ajustado para que sea mas grande que el grosor del laminado de celulas de la celula 10 solar (por ejemplo, ajustado a 10 pm o mas). Ademas, es preferible que el grosor de la capa 23a de absorcion de la tension del electrodo 23 de protrusion

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sea ajustado para que sea 20 pm o mas.

En un procedimiento de la FIG. 8B, el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar estan unidos por metal a las capas 23a de absorcion de la tension de los electrodos 23 de protrusion por medio de una union Au/Au. La union por metal puede realizarse mientras se aplica energfa ultrasonica bajo la condicion de temperatura de 150°C a 250°C. En la union metalica Au/Au, la capa 23a de absorcion de la tension estrechada se deforma y aplasta. La capa 23a de absorcion de la tension puede ser deformada y aplastada en 10 pm o mas, que es un grosor del elemento 10 de batena solar. El grosor de la capa de absorcion de la tension despues de la deformacion se ajusta a 10 pm o menos. Si la cantidad deformable de la capa de absorcion de la tension es mas grande que el grosor del elemento 10 de batena solar, la tension excesiva aplicada a la celula 10 solar se reduce.

Ademas, la porcion 23b de columna y la capa 23a de absorcion de la tension del electrodo 23 de protrusion pueden estar compuestas de metales que tienen diferente modulo de Young. Espedficamente, la porcion 23b de columna esta compuesta de un metal que tiene un modulo de Young alto, y la capa 23a de absorcion de la tension esta compuesta de un metal que tiene un modulo de Young bajo. Se seleccionan dos materiales metalicos de Au, Al, Cu, Ag, Sn, Bi o similares, respectivamente.

Las uniones del electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar con electrodos 23 de protrusion se realizan por union metalica ultrasonica usando un cabezal ultrasonico de calentamiento, por ejemplo. En un caso donde se realiza la union metalica ultrasonica, las superficies del electrodo 16a de superficie lateral y el electrodo 16b central estan formadas por Au, Al, Cu, Ag, Sn o similares. La union metalica ultrasonica es un metodo de union para romper pelfculas de oxido de las superficies metalicas con calentamiento y energfa ultrasonica para formar una capa de aleacion entre metales.

De esta manera, disponiendo la capa 23a de absorcion de la tension que esta en contacto con la celula 10 solar compuesta de un metal que tiene un modulo de Young bajo, tras realizar la union, la capa de absorcion de la tension se deforma facilmente, y por tanto, la tension se alivia mas facilmente.

Electrodo de protrusion formado por pasta conductora o similar

El electrodo 23 de protrusion que esta dispuesto sobre el sustrato 24 de interposicion puede estar formado por pasta conductora. La pasta conductora incluye un componente de resina tal como resina epoxi o resina de silicona, y un metal conductor tal como Ag, Pd, Au, Cu, Al, Ni, Cr o Ti. El electrodo 23 de protrusion que esta compuesto por la pasta conductora puede estar formado por un metodo de revestimiento o un metodo de impresion. El electrodo 23 de protrusion que esta compuesto por la pasta conductor puede no incluir la capa 23a de absorcion de la tension, esto es, no tener necesariamente una forma estrechada. La celula 10 solar esta en contacto con la pasta conductora que constituye el electrodo 23 de protrusion, y despues cura la pasta conductora. Por tanto, no se aplica tension excesiva a la celula 10 solar.

Para unir el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar con el electrodo de protrusion formado por la pasta conductora, el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar pueden estar en contacto con el electrodo 23 de protrusion para curar la pasta conductora contenida en el electrodo 23 de protrusion.

El electrodo 23 de protrusion puede estar formado por un material flexible (resina conductora o similar). El electrodo 23 de protrusion compuesto por la resina conductora puede formarse por revestimiento por dispensador o impresion por mascara. Es preferible que la viscosidad de la resina conductora sea 2.000 cps a 500.000 cps. La resina conductora es una resina lfquida que incluye cargas metalicas hechas de Ag, Pd, Au, Cu o similares.

Si el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar estan unidos al electrodo 23 de protrusion compuesto por el material flexible, la tension aplicada a la celula 10 solar puede ser absorbida por el 23 de protrusion.

Electrodo central y electrodo de superficie lateral formado por material flexible

Las FIGS. 9A y 9B muestran un ejemplo en el que el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar estan formados por un material flexible. Como se muestra en la FIG. 9A, el electrodo 16a de superficie lateral y el electrodo 16b central estan dispuestos para ser electricamente independientes uno del otro. En este caso, la capa 23a de absorcion de la tension no es necesaria, y el electrodo 23 de protrusion puede estar formado por un material duro. En este caso, los electrodos 23 de protrusion no se deforman y se insertan en el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral. Por tanto, es preferible aumentar los grosores del electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar para impedir que la celula 10 solar sea danada. Por ejemplo, en un caso donde el grosor del laminado de celulas de la celula 10 solar es 10 pm, los grosores del electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral se ajustan a 10 pm o mas, y la cantidad de insercion del electrodo de protrusion se ajusta a 10 pm o menos.

El electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral mostrados en las FIGS. 8A y 8B y las FIGS. 9A y 9B, y el electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral mostrados en la FIG. 1 o similar tienen diferentes

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relaciones o proporciones de dimension. Como se describio anteriormente, esto muestra que los grosores del electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral se ajustan para que sean gruesos con vista a la prevencion del dano a la celula 10 solar. Por consiguiente, los miembros que tienen los mismos numeros de referencia tienen las mismas funciones basicas.

Seccion de conexion de los electrodos centrales con el electrodo de superficie lateral y el electrodo de protrusion

Las FIGS. 10A y 10B muestran un ejemplo en el que las posiciones de conexion del electrodo 16b central y el electrodo 16a de superficie lateral de la celula 10 solar con los electrodos 23 de protrusion se desplazan del laminado de celulas de la celula 10 solar. Esto es, las posiciones de conexion del electrodo 16b central y el electrodo 16a con el electrodo 23 de protrusion no estan superpuestas con el laminado de celulas en una direccion donde se aplica una fuerza para unir la celula 10 solar y el sustrato 24 de interposicion.

La celula solar mostrada en la FIG. 10B es diferente de la celula solar mostrada en la FIG. 6B en la estructura del electrodo 16b central. El electrodo 16b central que esta conectado a la celula B inferior de la celula solar mostrada en la FIG. 10B se extiende hacia una porcion periferica desde la porcion central de la celula 10 solar. La porcion periferica de la celula solar no esta superpuesta con el laminado de celulas. El electrodo 16b central que se extiende hacia la porcion periferica esta unido al electrodo 23 de protrusion. Por tanto, tras la union de la celula 10 solar con el sustrato 24 de interposicion, se impide que sea aplicada una tension al laminado de celulas de la celula 10 solar.

Refuerzo debido a la resina sellante

Como se describio anteriormente, despues de que el sustrato 24 de interposicion (vease la FIG. 7A) y la celula 10 solar (vease la FIG. 6B) a la que el sustrato 1 de GaAs esta unido se unen el uno al otro, en un procedimiento de la FIG. 11A, un espacio entre el sustrato 24 de interposicion y la celula 10 solar se llena con resina. Llenando el espacio mencionado anteriormente con la resina 22 sellante, la resistencia del paquete es conservada, y la resistencia qmmica es mejorada. Normalmente, la resina 22 sellante es una resina epoxi o una resina de silicona.

Como se describio anteriormente, el tamano del sustrato 1 de GaAs es un diametro de 10,16 centimetros (4 pulgadas), y el tamano del sustrato 24 de interposicion es 20 mm x 20 mm o un diametro de 10,16 centimetros (4 pulgadas). En un caso donde el tamano del sustrato 24 de interposicion es un cuadrado de 20 mm x 20 mm, esta montada una pluralidad de sustratos de interposicion sobre el sustrato 1 de GaAs que es una oblea de 10,16 centimetros (4 pulgadas). La resina 22 sellante fluye desde un espacio entre la pluralidad de sustratos de interposicion hasta un espacio entre el sustrato 1 de GaAs y el sustrato 24 de interposicion usando el fenomeno de capilaridad. Como resultado los espacios se llenan con la resina 22 sellante.

Por otra parte, en un caso donde el sustrato 24 de interposicion es de 10,16 centfmetros (4 pulgadas) de diametro, de manera similar, los espacios se llenan con la resina 22 sellante usando el fenomeno de capilaridad. En este caso, es preferible emplear una resina 22 sellante con una viscosidad baja.

Despues de que el espacio entre el sustrato 1 de GaAs y el sustrato 24 de interposicion se ha llenado con la resina 22 sellante, la resina 22 sellante se calienta a aproximadamente 150°C a 200°C durante aproximadamente 15 minutos a aproximadamente 1 hora para ser curada.

Formacion de la porcion concava de la capa de sacrificio

En un procedimiento de la FIG. 11B, a fin de separar el sustrato 1 de GaAs, se forma una porcion 4a concava de la capa de sacrificio sobre una superficie lateral de la capa 4 de sacrificio. Dado que la celula 10 solar es muy debil, la celula 10 solar puede ser danada por la tension al separar el sustrato 1 de GaAs. Por tanto, se forma una porcion 4a concava de la capa de sacrificio como punto de partida para romper internamente de manera fiable la capa 4 de sacrificio. La porcion 4a concava de la capa de sacrificio puede formarse proporcionando mecanicamente una porcion concava “de marcado”, moliendo mediante una cuchilla o moliendo mediante un chorro de agua, por ejemplo, para proporcionar el punto de partida de rotura a la capa 4 de sacrificio. Llenando el espacio entre la celula 10 solar y el sustrato 24 de interposicion con la resina 22 sellante, la celula 10 solar es reforzada mecanicamente, y por tanto, la celula 10 solar no se dana cuando se forma la porcion 4a concava de la capa de sacrificio.

Separacion del sustrato de GaAs

En un procedimiento de la FIG. 12A, la capa 4 de sacrificio se rompe internamente para separar el sustrato 1 de GaAs. Como ejemplo de un metodo para romper internamente la capa 4 de sacrificio, pueden usarse diversas tecnicas relacionadas con SOI (silicio sobre aislante) tales como corte en dados, separacion por rodillo, rotura por chorro de agua o por ondas ultrasonicas. De esta manera, el sustrato 1 de GaAs es separado facilmente.

Ademas, dado que la constante de rejilla del GaAs que constituye el sustrato 1 es 5.653 angstroms, y la constante de rejilla del AlAs que constituye la capa 4 de sacrificio es 5.661 angstroms, ambas concuerdan aproximadamente una con otra. Por tanto, la capa 4 de sacrificio forma una pelfcula estable, y puede ser rota internamente de manera estable.

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Tratamiento con acido de la capa de sacrificio

En un procedimiento de la FIG. 12B, la capa 4 de sacrificio que permanece en la celula 10 solar se retira por tratamiento acido en humedo. El tratamiento acido en humedo de la capa 4 de sacrificio puede realizarse llevando la capa 4 de sacrificio al contacto con un acido fluorhudrico durante dos a tres minutos para ser fundida y retirada. Dado que la celula 10 solar esta protegida por la resina 22 sellante, es posible impedir que la celula 10 solar sea danada por el acido fluorhudrico.

Formacion del electrodo transparente

En un procedimiento de la FIG. 13A, se forma un electrodo 12 transparente. El electrodo 12 transparente constituye una superficie incidente de la luz solar. El electrodo 12 transparente puede ser una capa de ZnO, una capa de ITO o similar, y puede formarse mediante un procedimiento de pulverizacion. El electrodo 12 transparente esta dispuesto sobre la superficie superior global de la celula 10 solar, y conecta electricamente la capa 2a de contacto superior y el electrodo 9b de contacto inferior. Anadiendo Al o Ga a la capa de ZnO en 0,1% en masa o mas, es posible mejorar la conductividad.

La celula 10 solar obtenida de esta manera no tiene un electrodo que bloquea la luz solar, sobre la superficie de incidencia de la luz solar. Por consiguiente, la cantidad de luz solar que es incidente sobre la celula 10 solar es aumentada, y la eficacia de generacion de energfa de la celula 10 solar es mejorada.

Individualizacion

En un procedimiento de la FIG. 13B, se individualiza una batena solar. Se dispone una pluralidad de batenas solares sobre el sustrato 24 de interposicion. Primero, el sustrato 24 de interposicion sobre el que se dispone la pluralidad se une a la lamina 29 electronica. A continuacion, usando un aparato de corte en dados que incluye la cuchilla 28 cortadora en dados, las batenas solares con el sustrato 24 de interposicion son individualizadas. En la presente realizacion, la batena solar es individualizada al tamano de 500 pm x 500 pm.

En un procedimiento de la FIG. 14A, la batena solar individualizada se separa de la lamina 29 electronica. Primero, se irradia luz 30 UV sobre la lamina 29 electronica para disminuir la adherencia de un material adhesivo que esta presente sobre la superficie de la lamina 29 electronica. Cuando la adherencia del material adhesivo se reduce, la batena solar individualizada es extrafda de la lamina 29 electronica por el cabezal 31 de recogida del aparato de union a presion, y despues es transferida a una posicion predeterminada.

Dimension de la batena solar

La FIG. 14B es un diagrama que ilustra una dimension espedfica de una batena solar compuesta multiunion individualizada. Dado que el laminado de celulas de la celula 10 solar es muy fino (10 pm o menos), el laminado de celulas es debil. Por esta razon, es necesario asegurar la resistencia mecanica aumentando el grosor del sustrato 24 de interposicion en un cierto grado, y llenando el espacio con la resina 22 sellante. Por tanto, el grosor del sustrato 24 de interposicion se ajusta a 100 pm. Como resultado, el grosor total de la batena solar llega a ser 130 pm.

El tamano de apariencia de la batena solar es 500 pm x 500 pm, y el tamano de apariencia del laminado de celulas de la celula 10 solar es 470 pm x 470 pm. Ademas, la longitud de extension del electrodo 16a de superficie lateral es 1 pm. Esto es, el area ocupada de la celula 10 solar (el tamano de apariencia del laminado de celulas de la celula 10 solar con respecto al tamano de apariencia de la batena solar) es 88%.

Dado que no esta provisto un electrodo distinto al electrodo 12 transparente sobre una superficie receptora de luz de la celula 10 solar, es posible usar la luz solar global que es irradiada.

En la batena solar mostrada en la FIG. 14B, el tamano de apariencia del laminado de celulas de la celula 10 solar se ajusta a 470 pm x 470 pm, pero puede ser aumentado hasta 500 pm x 485 pm. Esto es, en un caso donde el electrodo 16a de superficie lateral esta dispuesto solo en una superficie lateral entre cuatro superficies laterales del laminado de celulas, es posible aumentar el tamano de apariencia del laminado de celulas hasta 500 pm x 485 pm. Aqrn, el area ocupada de la batena 10 solar es 97%.

La presente solicitud reivindica la prioridad en base a la solicitud de patente japonesa N° 2011-113643, presentada el 20 de mayo de 2011, el contenido de la cual se incorpora en la presente memoria por referencia.

Aplicabilidad industrial

La batena solar compuesta multiunion de la invencion puede ser aplicada a una batena solar concentradora usada en la Tierra ademas de la utilizacion existente en el espacio. Ademas, es posible potenciar notablemente la eficacia de conversion de la luz solar en comparacion con una celula solar de silicio en la tecnica relacionada. Por tanto, la batena solar compuesta multiunion de la invencion es particularmente adecuada para un sistema de generacion de energfa a gran escala en un area con una gran cantidad de horas de luz.

Lista de signos de referencia

5

10

15

20

25

30

35

1 Sustrato de GaAs

2 Capa de contacto

2a Capa de contacto superior 2b Capa de contacto inferior

4 Capa de sacrificio

4a Porcion concava de la capa de sacrificio

5 Capa de AlGaAs

6 Capa de GaAs

7 Capa de InGaAs

8 Capa de GaAs

9 Electrodo de superficie trasera 9a Electrodo inferior

9b Electrodo superior

10 Celula solar

12 Electrodo de transporte 15 Electrodo de superficie 16a Electrodo de superficie lateral 16b Electrodo central

17 Capa aislante

17a Ventana de la capa aislante

18 Resistencia

19 Capa tunel

20 Capa rejilla

21 Capa amortiguadora

22 Resina sellante

23 Electrodo de protrusion

23a Capa de absorcion de la tension 23b Porcion de columna

24 Sustrato de interposicion

25 Electrodo con elementos laterales

26 Electrodo de extraccion externo

27 Electrodo atravesado

28 Cuchilla de corte en dados

29 Lamina electronica

30 Luz de irradiacion UV

31 Cabezal de recogida T Celula superior

M Celula central B Celula inferior C Cuerpo principal de la celula T1 Capa de GaAs 5 T2 Capa de AllnP T3 capa de InGaP T4 Capa de InGaP T5 Capa de AlInP M1 Capa de AlInP 10 M2 Capa de GaAs M3 Capa de GaAs M4 Capa de InGaP B6 Capa de InP B7 Capa de InGaAs 15 B8 Capa de InGaAs B9 Capa de InP B10 Capa de GaAs

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

REIVINDICACIONES

1. Una celula (10) solar compuesta multiunion, que comprende:

un laminado de celulas multiunion que incluye una celula (T) superior y una celula (B) inferior;

un electrodo (12) transparente que esta dispuesto sobre una superficie incidente a la luz de la celula (T) superior para cubrir la superficie incidente de luz de la celula superior; y

un electrodo (9a) inferior que tiene un potencial electrico de la celula (B) inferior,

en donde

un electrodo (16a) de superficie lateral que esta dispuesto sobre una superficie lateral del laminado de celulas con una capa (17) aislante interpuesta entre los mismos, estando el electrodo de superficie lateral conducido al electrodo (12) transparente,

en donde el electrodo (16a) de superficie lateral esta conectado a un electrodo (9b) superior, en donde el electrodo (12) transparente constituye una superficie incidente de la luz solar y conecta electricamente una capa (2a) de contacto superior y el electrodo (9b) superior, en donde el electrodo (16a) de superficie lateral se extiende al electrodo (9a) inferior, en donde el electrodo (12) transparente esta provisto sobre una superficie superior de la capa (2a) de contacto superior del laminado de celulas, caracterizada por que el electrodo (12) superior incluye una pelfcula de recubrimiento de Au.
2. La celula (10) solar compuesta multiunion segun una cualquiera de la reivindicacion 1, en donde:

un electrodo no transparente distinto al electrodo (12) transparente no esta dispuesto sobre la superficie incidente a la luz de la celula superior.
3. La celula solar compuesta multiunion segun la reivindicacion 1 o 2, en donde: el grosor del laminado de celulas es 10 pm o menos.
4. La celula solar compuesta multiunion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde:

la capa aislante (17) es una capa de nitruro de silicio, y el electrodo (16a) de superficie lateral esta hecho de un material conductor metalico.
5. Una batena solar compuesta multiunion que comprende:

la celula solar compuesta multiunion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4; y

un miembro (24) externo que esta conectado a cada uno del electrodo (9a) inferior y el electrodo (16a) de superficie lateral,

en donde miembros conductores que conectan respectivamente el electrodo (9a) inferior y el electrodo (16a) de superficie lateral con el miembro (24) externo incluyen una capa de absorcion de la tension.
6. La batena solar compuesta multiunion segun la reivindicacion 5, en donde: la capa de absorcion de la tension esta hecha de un material metalico.
7. La batena solar compuesta multiunion segun la reivindicacion 5 o 6, en donde:

la capa de absorcion de la tension esta formada por pasta conductora que incluye un componente de resina y un metal conductor.
8. Una batena solar compuesta multiunion, que comprende:

la celula solar compuesta multiunion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4; y

un miembro (24) externo que esta conectado a cada uno del electrodo (9a) inferior y el electrodo (16a) de superficie lateral,

en donde las secciones de conexion que conectan respectivamente el electrodo (9a) inferior y el electrodo (16a) de superficie lateral con el miembro (24) externo no estan superpuestas con el laminado de celulas en una direccion presionante para la conexion de la celula solar compuesta multiunion con el miembro externo.
9. La batena solar compuesta multiunion segun la reivindicacion 5 o 8, en donde:

el grosor del laminado de celulas es mas pequeno que el grosor del electrodo (9a) inferior.
10. La batena solar compuesta multiunion segun la reivindicacion 9, en donde:

el grosor del laminado de celulas es 10 pm o menos, y el grosor del electrodo (9a) inferior es 10 pm o mas.
11. Un metodo para fabricar la batena solar compuesta multiunion segun la reivindicacion 5, que comprende:

presionar y unir el electrodo inferior y el electrodo de superficie lateral de la celula solar compuesta multiunion, al 5 miembro externo con un miembro conductor interpuesto entre los mismos,

en donde la forma de una superficie lateral del miembro conductor es una forma estrechada, y la forma estrechada es aplastada y deformada por la union.
12. El metodo segun la reivindicacion 11, en donde:

la forma de la superficie lateral del miembro conductor es una forma estrechada que esta inclinada en 30° a 60° con 10 respecto a una direccion de presion para unir la celula solar compuesta multiunion y el miembro externo.
13. El metodo segun la reivindicacion 11 o 12, en donde: el grosor del laminado de celulas es 10 pm o menos, y

el grosor del miembro conductor es 20 pm o mas, y el grosor de la capa de absorcion de la tension despues de la union es 10 pm o menos.

15 14. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde:

el miembro conductor esta formado en el miembro externo.