ES2620092T3 - Módulo fotovoltaico que comprende una capa con puntos de conducción - Google Patents

Módulo fotovoltaico que comprende una capa con puntos de conducción Download PDF

Info

Publication number
ES2620092T3
ES2620092T3 ES08736480.8T ES08736480T ES2620092T3 ES 2620092 T3 ES2620092 T3 ES 2620092T3 ES 08736480 T ES08736480 T ES 08736480T ES 2620092 T3 ES2620092 T3 ES 2620092T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
points
conductive
module
voltage
conductive points
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES08736480.8T
Other languages
English (en)
Inventor
Gerrit Cornelis Dubbeldam
Edwin Peter Sportel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HYET ENERGY SYSTEMS BV
Original Assignee
HYET ENERGY SYSTEMS BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HYET ENERGY SYSTEMS BV filed Critical HYET ENERGY SYSTEMS BV
Application granted granted Critical
Publication of ES2620092T3 publication Critical patent/ES2620092T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1872—Recrystallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • H01L31/077—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type the devices comprising monocrystalline or polycrystalline materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

Módulo fotovoltaico (PV) que comprende una pluralidad de células fotovoltaicas de película delgada, cada célula conteniendo un sustrato, una capa de electrodo conductor transparente, una capa fotovoltaica y una capa de electrodo trasera, donde la capa fotovoltaica comprende al menos una capa de silicio p-i-n o n-i-p, caracterizado por que dicha capa de silicio comprende 10 a 1000 puntos conductores de silicio recristalizado por cm2, teniendo cada uno, independientemente, un superficie de 10 hasta 2500 μm2, donde los puntos conductores actúan como caminos conductores no lineales entre las dos capas de electrodos y donde, en una tensión de 1 V o menos, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de menos de 0,2 mA/cm2, y a un tensión de 8 V o más, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de más de 10 mA/cm2.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Modulo fotovoltaico que comprende una capa con puntos de conduccion
La invencion se refiere a un modulo fotovoltaico (PV) que comprende una pluralidad de celulas, conteniendo cada celula un sustrato, una capa conductora transparente, una capa fotovoltaica y una capa de electrodo trasera, donde la capa fotovoltaica comprende al menos una capa de silicio p-i-n o n-i-p, y a un metodo de fabricacion de dicho modulo fotovoltaico.
Cuando un modulo fotovoltaico formado por muchas celulas conectadas en serie es sombreado en parte, las celulas iluminadas pueden causar una fuerte tension negativa (inversa) sobre las celulas sombreadas. Este es particularmente el caso cuando las celulas sombreadas tienen una alta resistencia en paralelo. Debido a que no se genera corriente en las celulas sombreadas, la corriente de modulo es casi cero de manera que las celulas sombreadas estan expuestas a la tension del circuito abierto de las celulas iluminadas. Con los sistemas de gran tamano, tal tension puede ser muy alta de forma que la tension de ruptura se transmite facilmente. En las celulas sombreadas puede ocurrir una fuerte produccion de calor local (punto caliente) que puede dar lugar a dano local de la celula sombreada. En el peor de los casos, estos puntos calientes pueden provocar un incendio.
El remedio mas comun para la prevencion de los puntos calientes es la aplicacion de diodos de derivacion que inician la conduccion a una baja tension relativa en una direccion y que afslan en la otra direccion, como se ha descrito en los documentos US 5.223.044 y WO 2005/101511. Sin embargo, la aplicacion de diodos de derivacion es cara. En particular, con modulos fotovoltaicos de pelfcula fina que tienen una tension de ruptura dielectrica relativamente baja (tfpica de < 8V), el numero de celulas que pueden ser protegidas por diodos de derivacion es pequeno, es decir, alrededor de menos de 10 para una pelfcula delgada a-Si.
En el caso de modulos PV de pelfcula fina, los diodos de derivacion monolfticos pueden fabricarse a costa de un proceso muy complejo para una conexion en serie.
Otro metodo es la aplicacion de las llamadas derivaciones PV, como se describe en el documento US 2003/0159728. De acuerdo con este metodo, varios modulos que constan de celulas conectadas en serie se conectan en paralelo. Cuando un modulo es en parte sombreado, la tension inversa sobre las celulas sombreadas disminuye con la tension de los modulos completamente iluminados. Sin embargo, las conexiones en serie combinada y paralela disminuyen la tension del sistema y aumentan la corriente del sistema y limitan la libertad de diseno del sistema.
En el documento EP 1 079 441 se describe un metodo para la adaptacion de la caractenstica IV de un modulo PV parcialmente sombreado. De acuerdo con este metodo, las celulas se exponen a una tension de CA sesgada creciente hasta que la corriente comienza a aumentar. Despues del tratamiento, las celulas muestran una conduccion no lineal que permite a una celula sombreada conducir la corriente de cortocircuito de las celulas iluminadas a una tension relativamente baja. Sin embargo, este metodo depende de la presencia de puntos accidentales en la celula PV, donde la conduccion no lineal se puede introducir. Ademas, el contacto directo con todas las celulas es necesario.
El documento US 5.810.945 describe un metodo de fabricacion de un dispositivo microestampado electronico, en particular una celula solar, en el que al menos uno de los electrodos esta provisto de un estampado. El problema de sombreado no se aborda en esta referencia.
Toet et al. (D. Toet et al., Thin Solid Films 296 (1977) 49-52) describe una tecnica de dos etapas para el crecimiento de pelfculas delgadas de silicio policristalino sobre sustratos de vidrio. El problema del sombreado no se aborda.
Wohlgemuth et al. (J. Wohlgemuth y W. Herrmann, Hot spot test for crystalline silicon modules, Photovoltaic Specialists Conference, 2005, Piscataway, NJ, Estados Unidos 3-7 de enero de 2005, IEEE, Estados Unidos, 3 de enero de 2005, paginas 1062-1063) describe metodos para la realizacion de pruebas de puntos calientes. No se discute la prevencion de la formacion de puntos calientes.
Es por tanto un objeto de la presente invencion proporcionar un remedio para la prevencion de los puntos calientes que no muestra ninguna de las desventajas mencionadas anteriormente, y que se puede aplicar de una manera facil y barata. Ahora se ha encontrado que este objetivo podna alcanzarse mediante la adaptacion de las caractensticas IV de las celulas PV de pelfcula fina mediante la introduccion de puntos conductores no lineales bien definidos identicos en posiciones definidas con precision. Para este fin, la invencion se refiere a un modulo fotovoltaico (PV) de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende una pluralidad de celulas, cada celula conteniendo un sustrato, una capa de electrodo conductor transparente, una capa fotovoltaica y una capa de electrodo trasera, donde la capa fotovoltaica comprende al menos una capa de silicio p-i-n o n-i-p, caracterizado por que dicha capa de silicio comprende 10 a 1000 puntos conductores de silicio recristalizado por cm2, teniendo cada uno, independientemente, una superficie de 10 a 2500 pm2, donde los puntos conductores actuan como caminos conductores no lineales entre las dos capas de electrodo y donde, a una tension de 1 V, los puntos conductores conducen una corriente por
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
unidad de superficie de menos de 0,2 mA/cm2, y a un tension de 8 V, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de mas de 10 mA/cm2.
Este metodo se basa en el hecho de que la mayona de las celulas fotovoltaicas se componen de una capa de semiconductor activo que tiene capas de electrodos en ambos lados. Al menos una de estas capas de electrodo es transparente, de manera que la luz puede llegar a la capa activa.
Segun la invencion, la capa activa de la celula PV se calienta localmente para que la capa se transforme al menos parcialmente en otra fase. El material transformado pierde las caractensticas fotovoltaicas pero las propiedades semiconductoras se pueden conservar mediante la dosificacion cuidadosa de la cantidad de calor. Como resultado, los puntos transformados actuan como caminos conductores no lineales entre las dos capas de electrodos que tienen una conductividad relativamente baja a baja tension y una conductividad relativamente alta en alta tension. Mas en particular, a una tension de 1 V, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de menos de 0,2 mA/cm2, y a una tension de 8 V, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de mas de 10 mA/cm2.
En la presente memoria descriptiva, el material transformado a veces puede indicarse como silicio recristalizado, y el proceso de formacion a veces puede indicarse como fusion seguida de recristalizacion. Sin embargo, esta descripcion no debe en modo alguno considerarse como limitante de la naturaleza de la presente invencion. Sera evidente que el quid de la presente invencion es la presencia de puntos conductores, y en su formacion por medio de tratamiento termico. Este no reside en la forma cristalina del silicio o en si la fusion o la recristalizacion tienen o no lugar.
Con el fin de minimizar la produccion de calor local, muchos de esos puntos conductores no lineales deben hacerse de manera que la corriente por punto sea pequena.
La corriente a traves de los puntos conductores no lineales puede describirse como con una expansion de serie impar:
J
puntosconductores
(V)

V V3 V5

------1---------1---------h

R R R
(1)
Donde Jpuntosconductores (V) es la corriente por unidad de superficie a traves de los puntos conductores a la tension V [A/cm2]; V es la tension entre los dos electrodos [V]; y 1/Rn es el coeficiente de orden n de la expansion de la serie. La dimension de Rn es [Vn ■ cm2/A].
La parte directamente alrededor de una tension de V = 0 se determina principalmente por R1, la siguiente parte tambien por R3, etc. Para la descripcion de la parte esencial de la curva de JV de una celula PV, los coeficientes de R1 y R3 son suficientes. R1 debe ser tan alto como sea posible por que la conduccion lineal comienza a causar perdidas a una tension baja. R3 debe ser elegido de modo que la corriente maxima posible se conduce a una tension inferior a la tension de ruptura.
Sin la introduccion de los puntos conductores no lineales, la tension inversa sobre una celula sombreada puede ser tan alta como -19 V en el caso de un modulo con 28 celulas cuando esta en cortocircuito el modulo (R1 = 10 000, R3 = 1.000.000). Con un numero mayor de celulas, aumenta la tension inversa sobre la celula sombreada. Esa gran tension esta mucho mas alla de la tension de ruptura. Con los puntos conductores no lineales (R1 = 2500, R3 = 10 000), la tension sobre una celula sombreada se limita a -5 V, que esta por debajo de la tension de ruptura. R1 muestra una disminucion relacionada con la introduccion de R3. La curva de JV en condiciones normales (sin sombreado) apenas se ve afectada por los puntos conductores no lineales. Con un numero creciente de celulas, la tension inversa sobre una celula sombreada permanece sobre -5 V cuando el modulo esta en cortocircuito.
Cuando los puntos conductores no lineales se aplican en todas las celulas de un modulo de manera que la capa de silicio p-i-n o n-i-p comprende de 10 a 1000 puntos conductores de silicio recristalizado por cm2, que tienen cada uno independientemente una superficie de 10 a 2500 pm2, el sombreado no causa dano independientemente del numero de celulas conectadas en serie. Debido a que se introduce un gran numero de puntos conductores distribuidos regulares, la energfa disipada en la celula sombreada tambien se distribuye regularmente sobre la celula PV. Se evita un calentamiento excesivo de un solo punto. El rendimiento del modulo en condiciones normales apenas se ve afectado por los puntos conductores no lineales.
En una realizacion preferente, el modulo PV tiene una capa de silicio que comprende de 20 a 500 puntos conductores por cm2, mas preferentemente de 30 a 300 puntos conductores por cm2, aun mas preferentemente de 80 a 120 puntos conductores por cm2. En otra realizacion preferente, el modulo PV tiene una capa de silicio donde los puntos conductores tienen una superficie de 30 a 300 pm2, preferentemente de 50 a 150 pm2, mas preferentemente de 60 a 120 pm2.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Debido a que los puntos no contribuyen a la produccion de corriente en condiciones normales de funcionamiento, se prefiere que el area de superficie total de los puntos conductores sea relativamente pequena. Mas en particular, la relacion del area superficial de los puntos conductores respecto a la superficie de la parte de generacion de corriente de la celula solar es preferentemente de menos de 0,01:1, mas preferentemente menos de 0,001:1. Como un valor mmimo preferido, una proporcion de 0,00001:1 puede ser mencionada.
Es otro objetivo de la invencion proporcionar un metodo para la fabricacion de los modulos PV anteriores. Los puntos conductores no lineales se pueden obtener de varias maneras. Una forma es la obtencion de puntos no lineales mediante la aplicacion de una tension de CA creciente sobre las celulas que se ponen en contacto directamente con electrodos largos. Sin embargo, al hacerlo los puntos estan distribuidos al azar y las propiedades de los puntos dependen de las condiciones locales accidentales de la capa activa de la celula PV.
Los puntos bien definidos se obtienen llevando una cantidad definida de energfa a la capa activa de la celula PV en posiciones definidas. De acuerdo con un metodo preferido, la capa de silicio p-i-n o n-i-p se calienta localmente en 10 a 1000 puntos por cm2, cada punto teniendo independientemente una superficie de 10 a 2500 pm2, por lo que dicho silicio se transforma al menos parcialmente a otra fase en estos puntos. Por ejemplo, esto puede llevarse a cabo con el haz enfocado de un laser de impulsos del cual la longitud de onda es tal que se absorbe en la capa activa de la celula PV. Con las celulas PV de Si amorfas, puede ser utilizado un laser Nd-YAG, Nd-YFL o Nd-YVO4 Q-conmutado de frecuencia doble (A = 532 nm). La duracion del pulso de tales laseres es corta, tipicamente de menos de 50 ns (nanosegundos), mas tfpicamente de aproximadamente 15 ns, de manera que el punto directamente iluminado absorbe toda la energfa sin perdidas debidas a la conduccion del calor. La energfa del pulso es constante dentro de un intervalo estrecho y el diametro del arqueado del haz en el punto de enfoque puede ser pequeno de acuerdo a:
1,22 -A-F D
(2)
donde
d es el diametro del arqueado del haz;
A es la longitud de onda de la luz laser;
F es la distancia focal de la lente de enfoque; y D es el diametro del haz laser paralelo antes de entrar en la lente
Con D = 5 mm, F = 100 mm y A = 532 nm se deduce que d = 13 pm. En el arqueado, el haz de laser tiene un perfil de intensidad de Gauss de forma que los tamanos de los puntos no lineales que se hacen con el laser son todavfa mas pequenos.
La invencion se ilustra adicionalmente mediante la siguiente descripcion no limitativa de una realizacion espedfica de la invencion.
Los modulos de tamano pequeno (8 celulas de 1 x 7,5 cm2) y los modulos de mayor tamano (28 celulas de 1 x 30 cm2) fueron tratados con un laser de ND-YVO4 pulsado. Se realizo una sola fila de puntos conductores no lineales (distancia entre 2 puntos de 50 pm) por celula.
El tratamiento con laser presenta una conductancia no lineal de las celulas que se puede caracterizar con los valores de Rn de la ecuacion (1). Un metodo para determinar Rn se describe a continuacion. Las curvas JV de celulas individuales se pueden describir con la ecuacion del diodo bien conocida (vease S.R. Wenham et al., Applied Photovoltaics, ISBN 0 86758 909 4, p. 33), cuya ecuacion se extiende en terminos de la corriente inducida por luz y la resistencia en paralelo no lineal:
V V3
J = J -(enkT -1)- JL + — + — +... (3)
0 R R
donde
J es la densidad de corriente [A/m2]
J0 es la densidad de corriente de oscuridad [A/m2]
Jl es la densidad de corriente inducida por la luz [A/m2] q es la carga elemental k es la constante de Boltzmann n es el factor de calidad de diodo T es la temperatura [K]
V es la tension por celula
5
10
15
20
25
30
35
40
45
La curva JV de un modulo completamente iluminado es solo ligeramente sensible para los valores variables de Rn de las celulas normales. Cuando una de las celulas esta sombreada, la curva JV cambia fuertemente. La corriente inducida por la luz de la celula sombreada es (casi) cero. Las celulas iluminadas aplican una tension inversa sobre la celula sombreada que se vana con la fuente de tension externa. La celula sombreada actua como una especie de resistencia de carga para las celulas iluminadas del modulo. Las curvas JV teoricas de las celulas iluminadas son insensibles para Rn cuando las celulas no se desvfan fuertemente. Por el contrario, la curva JV de la celula sombreada es fuertemente dependiente de Rn y tambien lo es la curva JV de un modulo con una celula sombreada.
En primer lugar, se mide la curva JV del modulo completamente iluminado. Los parametros de la celula promedio incluyendo Rn se determinan a partir de esa curva. A continuacion, la curva JV del modulo se graba mientras que sombrea una celula. Los valores de Rn de la celula sombreada se obtienen con un procedimiento de ajuste de curvas. La corriente inducida por la luz de la celula sombreada Jl, celula sombreada = 0 y solo Rn de la celula sombreada deben adaptarse para obtener un ajuste apropiado. Los valores promedios de Ri y R3 y los valores de R1 y R3 de la celula sombreada que resultan del procedimiento de ajuste se enumeran en la Tabla 1.
Tabla 1: Valores de Ri y R3 que se derivan del procedimiento de ajuste de curvas
R1, media R3, media R1, celula 4 R3, celula 4
Antes del tratamiento con laser
20 000 2.000.000 6000 66 000
Despues del tratamiento con laser
3500 20 000 2500 13 500
La disminucion del valor medio de R1 es realista, la del valor promedio de R3 es mas o menos arbitraria por que la curva calculada del modulo completamente iluminado esta apenas influenciada por ese valor. La disminucion de R1 y R3 de la celula sombreada se determina con una precision aceptable. R5 no juega un papel importante para el ajuste de la parte relevante de las curvas JV siempre que el valor de R5 se elija suficientemente grande.
Los valores de R1 y R3 de las celulas individuales se pueden utilizar para la caracterizacion de la calidad del proceso de tratamiento con laser. Un intervalo de valores para las celulas de operacion apropiadas se puede definir para ambos parametros: R1 > 1000, en particular, R1 > 2000; 1000 < R3 < 50 000, en particular 10 000 < R3 < 50 000 (esos valores pueden cambiarse).
La Tabla 2 muestra curvas de J-V de un modulo de ocho celulas. La primera columna indica la tension del modulo. Las columnas segunda y tercera dan la corriente del modulo y la tension sobre una celula, respectivamente, frente a la tension del modulo (sin sombreado). Las columnas cuarta y quinta dan la corriente del modulo y la tension sobre la celula estandar sombreada frente a la tension del modulo (una celula sombreada). La sexta y la septima columna dan la corriente del modulo y la tension sobre la celula sombreada con puntos conductores frente a la tension del modulo (una celula sombreada).
La figura 1 proporciona una representacion grafica de la tension de una sola celula en comparacion con la tension de un modulo de ocho celulas (datos numericos dados en la Tabla 2).
La figura 2 da las curvas JV del modulo de ocho celulas, que muestra la corriente del modulo frente a la tension del modulo (datos numericos dados en la Tabla 2).
Es evidente que la tension inversa sobre una celula sombreada con los puntos conductores se limita mientras que la tension sobre una celula sombreada estandar aumenta casi linealmente con la tension del modulo.
Tabla 2
Vmodulo
Sin celulas sombreadas Sin tratar Una celula sombreada Tratada Una celula sombreada
J [A/cm2] Vcelula [V] J [A/cm2] Vcelula n-esima [V] J [A/cm2] Vcelula n-esima [V]
0
-0,01333 0,000 -0,00133 -5,753 -0,00858 -4,72066
0,32
-0,01329 0,040 -0,00116 -5,445 -0,00777 -4,53519
0,64
-0,01325 0,080 -0,00101 -5,136 -0,00697 -4,33839
0,96
-0,01321 0,120 -0,00088 -4,826 -0,00619 -4,13143
Vmodulo
Sin celulas sombreadas J [A/cm2] Vcelula [V] Sin tratar Una celula sombreada i __2 Vcelula n-esima J [A/cm ] [V] Tratada Una celula sombreada 2 Vcelula n-esima J [A/cm ] [V]
1,28
-0,01316 0,160 -0,00076 -4,515 -0,00545 -3,91506
1,6
-0,01311 0,200 -0,00065 -4,203 -0,00474 -3,68978
1,92
-0,01305 0,240 -0,00054 -3,964 -0,00407 -3,45636
2,24
-0,01299 0,280 -0,00045 -3,654 -0,00346 -3,21435
2,56
-0,01292 0,320 -0,00037 -3,343 -0,0029 -2,96425
2,88
-0,01284 0,360 -0,0003 -3,030 -0,00239 -2,70627
3,2
-0,01274 0,400 -0,00025 -2,715 -0,00194 -2,44065
3,52
-0,01262 0,440 -0,0002 -2,397 -0,00154 -2,16766
3,84
-0,01246 0,480 -0,00015 -2,078 -0,0012 -1,88769
4,16
-0,01221 0,520 -0,00012 -1,755 -0,00091 -1,60124
4,48
-0,0118 0,560 -8,4E-05 -1,431 -0,00067 -1,30893
4,8
-0,01113 0,600 -5,7E-05 -1,105 -0,00047 -1,01159
4,96
-0,01067 0,620 -4,6E-05 -0,942 -0,00039 -0,86132
5,12
-0,01012 0,640 -3,6E-05 -0,780 -0,00031 -0,71015
5,28
-0,00947 0,660 -2,7E-05 -0,620 -0,00023 -0,55822
5,44
-0,00874 0,680 -1,6E-05 -0,465 -0,00017 -0,40568
5,6
-0,00792 0,700 -3,5E-06 -0,311 -0,0001 -0,25265
5,76
-0,00704 0,720 9,18E-06 -0,157 -3,9E-05 -0,09932
5,92
-0,00609 0,740 2,08E-05 -0,005
6,08
-0,00508 0,760
6,24
-0,00402 0,780
6,4
-0,00292 0,800
6,56
-0,00177 0,820
6,72
-0,00059 0,840

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. Modulo fotovoltaico (PV) que comprende una pluralidad de celulas fotovoltaicas de pelfcula delgada, cada celula conteniendo un sustrato, una capa de electrodo conductor transparente, una capa fotovoltaica y una capa de electrodo trasera, donde la capa fotovoltaica comprende al menos una capa de silicio p-i-n o n-i-p, caracterizado por que dicha capa de silicio comprende 10 a 1000 puntos conductores de silicio recristalizado por cm2, teniendo cada uno, independientemente, un superficie de 10 hasta 2500 pm2, donde los puntos conductores actuan como caminos conductores no lineales entre las dos capas de electrodos y donde, en una tension de 1 V o menos, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de menos de 0,2 mA/cm2, y a un tension de 8 V o mas, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de mas de 10 mA/cm2.
  2. 2. El modulo PV de la reivindicacion 1, donde la capa de silicio comprende 20 a 500 puntos conductores por cm2, preferentemente de 30 a 300 puntos conductores por cm2, mas preferentemente 80 a 120 puntos conductores por cm2.
  3. 3. El modulo PV de la reivindicacion 1 o 2, donde los puntos conductores tienen una superficie de 30 a 300 pm2, preferentemente 50 a 150 pm2, mas preferentemente de 60 a 120 pm2.
  4. 4. Un metodo para fabricar el modulo PV de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la capa de silicio p-i- n o n-i-p se calienta localmente en 10 a 1000 puntos por cm2, cada punto teniendo independientemente una superficie de 10 a 2500 pm2, donde el silicio p-i-n o n-i-p se transforma en estos puntos para formar puntos conductores, donde, a una tension de 1V o menos, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de menos de 0,2 mA/cm2, y a una tension de 8 V o mas, los puntos conductores conducen una corriente por unidad de superficie de mas de 10 mA/cm2.
  5. 5. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 4, donde el calentamiento se realiza por un laser pulsado.
  6. 6. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 5, donde el calentamiento se realiza por un laser Nd-YAG, Nd-YLF, o Nd-VO4 de frecuencia doble con una longitud de onda A entre 520 y 550 nm y una duracion de pulso de menos de 50 ns.
ES08736480.8T 2007-04-26 2008-04-23 Módulo fotovoltaico que comprende una capa con puntos de conducción Active ES2620092T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07107029 2007-04-26
EP07107029 2007-04-26
PCT/EP2008/054896 WO2008132104A2 (en) 2007-04-26 2008-04-23 Photovoltaic module comprising layer with conducting spots

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2620092T3 true ES2620092T3 (es) 2017-06-27

Family

ID=38787713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES08736480.8T Active ES2620092T3 (es) 2007-04-26 2008-04-23 Módulo fotovoltaico que comprende una capa con puntos de conducción

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20100089432A1 (es)
EP (1) EP2137771B1 (es)
JP (1) JP4509219B1 (es)
KR (1) KR101526616B1 (es)
CN (1) CN101675533B (es)
ES (1) ES2620092T3 (es)
MX (1) MX2009011501A (es)
RU (1) RU2009143680A (es)
TW (1) TW200908356A (es)
WO (1) WO2008132104A2 (es)
ZA (1) ZA200907184B (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009094272A (ja) * 2007-10-09 2009-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光電変換モジュールおよび光電変換モジュールの製造方法
US20100279458A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Du Pont Apollo Ltd. Process for making partially transparent photovoltaic modules
US9912290B2 (en) * 2012-06-18 2018-03-06 Sunpower Corporation High current burn-in of solar cells
NL2012557B1 (en) * 2014-04-02 2016-02-15 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Photovoltaic module.

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5268037A (en) * 1992-05-21 1993-12-07 United Solar Systems Corporation Monolithic, parallel connected photovoltaic array and method for its manufacture
DE4315959C2 (de) * 1993-05-12 1997-09-11 Max Planck Gesellschaft Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Schicht eines Halbleitermaterials sowie einer Dotierungsstruktur in einem Halbleitermaterial unter Einwirkung von Laserstrahlung
US5468988A (en) * 1994-03-04 1995-11-21 United Solar Systems Corporation Large area, through-hole, parallel-connected photovoltaic device
JPH11112010A (ja) * 1997-10-08 1999-04-23 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
US6011215A (en) * 1997-12-18 2000-01-04 United Solar Systems Corporation Point contact photovoltaic module and method for its manufacture
US6468828B1 (en) * 1998-07-14 2002-10-22 Sky Solar L.L.C. Method of manufacturing lightweight, high efficiency photovoltaic module
DE19921545A1 (de) * 1999-05-11 2000-11-23 Angew Solarenergie Ase Gmbh Solarzelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen
JP2000323738A (ja) * 1999-05-14 2000-11-24 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 太陽電池モジュールの逆バイアス処理装置
CN1241036C (zh) * 2000-04-03 2006-02-08 3M创新有限公司 在衬底表面优先沉积材料的方法
US6391528B1 (en) * 2000-04-03 2002-05-21 3M Innovative Properties Company Methods of making wire grid optical elements by preferential deposition of material on a substrate
JP4410401B2 (ja) * 2000-08-30 2010-02-03 株式会社カネカ 薄膜太陽電池モジュール
JP4563085B2 (ja) * 2004-06-15 2010-10-13 三菱重工業株式会社 薄膜太陽電池
US7301215B2 (en) * 2005-08-22 2007-11-27 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic device

Also Published As

Publication number Publication date
CN101675533A (zh) 2010-03-17
CN101675533B (zh) 2011-08-24
KR20100015717A (ko) 2010-02-12
JP2010525593A (ja) 2010-07-22
KR101526616B1 (ko) 2015-06-05
EP2137771A2 (en) 2009-12-30
TW200908356A (en) 2009-02-16
WO2008132104A2 (en) 2008-11-06
US20100089432A1 (en) 2010-04-15
WO2008132104A3 (en) 2009-06-18
RU2009143680A (ru) 2011-06-10
EP2137771B1 (en) 2017-01-04
MX2009011501A (es) 2009-11-10
ZA200907184B (en) 2010-07-28
JP4509219B1 (ja) 2010-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rajvikram et al. Experimental investigation on the abasement of operating temperature in solar photovoltaic panel using PCM and aluminium
ES2620092T3 (es) Módulo fotovoltaico que comprende una capa con puntos de conducción
Zhao et al. Photoassisted electroforming method for reliable low‐power organic–inorganic perovskite memristors
ES2378082T3 (es) Método de fabricación de células solares de silicio multicristalino tipo n
Wang et al. The performance of silicon solar cells operated in liquids
JPH0432554B2 (es)
Zou et al. Anomalous Ambipolar Phototransistors Based on All‐Inorganic CsPbBr3 Perovskite at Room Temperature
KR102633537B1 (ko) 슁글드 태양 전지 모듈의 리워킹을 위한 시스템 및 방법
TW200834939A (en) Photovoltaic cells, modules and methods of making same
ES2232083T3 (es) Metodo para eliminar secciones cortocircuitadas de una celula solar.
Haloui et al. The copper indium selenium (CuInSe2) thin Films solar cells for hybrid photovoltaic thermal collectors (PVT)
Han et al. Reliability assessment of silicone coated silicon concentrator solar cells by accelerated aging tests for immersing in de-ionized water
Xia et al. Precision excimer laser annealed Ga-doped ZnO electron transport layers for perovskite solar cells
Wohlgemuth et al. Reliability of EVA modules
JP4410401B2 (ja) 薄膜太陽電池モジュール
Burlafinger et al. Accelerated lifetime testing of thin‐film solar cells at high irradiances and controlled temperatures
ES2517441T3 (es) Procedimiento para el análisis de sistemas fotovoltaicos de capas por medio de termografía
Paredes et al. Receiver-module-integrated thermal management of high-concentration photovoltaic thermal systems
Zaraket et al. Dark and illuminated characteristics of photovoltaic solar modules. Part I: Influence of dark electrical stress
Bojanampati et al. Experimental assessment of flat-type photovoltaic module thermal behavior
CN101261157A (zh) 一种快速响应红外光探测器及其制备方法
KR20050011212A (ko) 태양전지 및 그의 제조방법
Andreev et al. New-generation concentrator modules based on cascade solar cells: Design and optical and thermal properties
JP2004039891A (ja) 薄膜太陽電池の製造方法及び装置
JP4425878B2 (ja) カルコゲナイド系元素を含む光伝導層を有するフォト薄膜トランジスタ及びこれを用いたイメージセンサの単位セル