ES2834435T3 - Colectores solares integrados que utilizan celdas solares semiconductoras unidas por levantamiento epitaxial y soldadura en frío - Google Patents

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Abstract

Un método de fabricación de un colector solar, que comprende: producir una celda solar de película delgada mediante la realización de un proceso de levantamiento epitaxial, que comprende: hacer crecer una o más primeras capas de protección sobre un primer sustrato, en el que al menos una de dichas capas de protección comprende un compuesto elegido entre InGaP, GaAs, InGaAs, InP e InAlP; hacer crecer una capa de AlAs en una o más primeras capas de protección; hacer crecer una o más segundas capas de protección sobre la capa de AlAs, en donde al menos una de dichas capas de protección comprende un compuesto elegido entre InGaP, GaAs, InGaAs, InP e InAlP; depositar al menos una capa de celdas fotovoltaicas activas encima de la segunda capa de protección; recubrir la capa superior de celdas fotovoltaicas activas con un metal; recubrir un segundo sustrato con un metal; presionar juntas las dos superficies metálicas para formar una unión de soldadura en frío; y quitar la capa de AlAs con un grabador químico selectivo, y unir la celda solar de película delgada a una película reflectante flexible y luego moldear la película reflectante en la forma de un colector parabólico compuesto.

Description

DESCRIPCIÓN
Colectores solares integrados que utilizan celdas solares semiconductoras unidas por levantamiento epitaxial y soldadura en frío
Esta divulgación está dirigida a celdas solares de película delgada de unión única y múltiple de ultra alta eficiencia. Tales celdas se describen, por ejemplo, en los documentos de la técnica anterior, WO 2011/066029 A2, LEE KYUSANG ET AL: “Multiple growths of epitaxial lift-off solar cells from a single InP substrate”, APL, vol. 97, no. 10, 08.10.2010, p.101107, VAN GEELEN A ET AL: “Epitaxial lift-off GaAs solar cell from a reusable GaAs substrate”, MATERIALS SCIENCE E INGINEERING B, vol. 45, no. 1-3, marzo de 1997, páginas 162-171 y VAN NIFTRIK ATJ ET AL: “The Influence of InxGa1-xAs and GaAs1-yPy Layers Surrounding the AlAs Release Layer in the Epitaxial Lift-Off Process”, CRECIMIENTO Y DISEÑO DE CRISTALES, vol. 7, no. 12, 17.11.2007, pág. 2472-2480. Esta divulgación también está dirigida a un proceso de levantamiento epitaxial (“ELO”) sin daños en el sustrato que emplea una unión por soldadura en frío liviana, confiable y sin adhesivos a un sustrato, como la unión a láminas de metálicas o de plástico o con forma de concentradores de láminas metálicas parabólicas compuestas. Concentradores similares se divulgan, por ejemplo, en los documentos US 2008/210292 A1 y US 2001/011551 A1.
Los dispositivos optoelectrónicos se basan en las propiedades ópticas y electrónicas de los materiales para producir o detectar radiación electromagnética electrónicamente o para generar electricidad a partir de la radiación electromagnética ambiental.
Los dispositivos optoelectrónicos fotosensibles convierten la radiación electromagnética en electricidad. Las celdas solares, también llamadas dispositivos fotovoltaicos (PV), son un tipo de dispositivo optoelectrónico fotosensible que se utiliza específicamente para generar energía eléctrica. Los PV, que pueden generar energía eléctrica a partir de fuentes de luz distintas de la luz solar, se pueden utilizar para impulsar cargas que consumen energía para proporcionar, por ejemplo, iluminación, calefacción o para alimentar circuitos electrónicos o dispositivos como calculadoras, radios, ordenadores o monitoreo remoto o equipo de comunicaciones. Estas aplicaciones de generación de energía también implican a menudo la carga de baterías u otros dispositivos de almacenamiento de energía para que la operación pueda continuar cuando la iluminación directa del sol u otras fuentes de luz no esté disponible, o para equilibrar la salida de energía del dispositivo fotovoltaico con los requisitos de una aplicación específica. Como se usa en este documento, el término “carga resistiva” se refiere a cualquier circuito, dispositivo, equipo o sistema que consume o almacena energía.
Otro tipo de dispositivo optoelectrónico fotosensible es una celda fotoconductora. En esta función, los circuitos de detección de señales monitorizan la resistencia del dispositivo para detectar cambios debido a la absorción de luz.
Otro tipo de dispositivo optoelectrónico fotosensible es un fotodetector. En funcionamiento, se usa un fotodetector junto con un circuito detector de corriente que mide la corriente generada cuando el fotodetector se expone a radiación electromagnética y puede tener un voltaje de polarización aplicado. Un circuito de detección como se describe en este documento es capaz de proporcionar un voltaje de polarización a un fotodetector y medir la respuesta electrónica del fotodetector a la radiación electromagnética.
Estas tres clases de dispositivos optoelectrónicos fotosensibles se pueden caracterizar según si está presente una unión rectificadora como se define a continuación y también según si el dispositivo funciona con un voltaje aplicado externo, también conocido como voltaje de polarización o polarización. Una celda fotoconductora no tiene una unión rectificadora y normalmente se opera con polarización. Un dispositivo fotovoltaico tiene al menos una unión rectificadora y se opera sin polarización. Un fotodetector tiene al menos una unión rectificadora y generalmente, pero no siempre, se opera con una polarización. Como regla general, una celda fotovoltaica proporciona energía a un circuito, dispositivo o equipo, pero no proporciona una señal o corriente para controlar el circuito de detección, o la salida de información del circuito de detección. Por el contrario, un fotodetector o fotoconductor proporciona una señal o corriente para controlar el circuito de detección, o la salida de información del circuito de detección, pero no proporciona energía al circuito, dispositivo o equipo.
Tradicionalmente, los dispositivos optoelectrónicos fotosensibles se han construido a partir de varios semiconductores inorgánicos, por ejemplo, silicio cristalino, policristalino y amorfo, arseniuro de galio, telururo de cadmio y otros. En este documento, el término “semiconductor” denota materiales que pueden conducir electricidad cuando los portadores de carga son inducidos por excitación térmica o electromagnética. El término “fotoconductor” se refiere generalmente al proceso en el que la energía radiante electromagnética se absorbe y, por tanto, se convierte en energía de excitación de los portadores de carga eléctrica para que los portadores puedan conducir, es decir, transportar, carga eléctrica en un material. Los términos “fotoconductor” y “material fotoconductor” se utilizan en el presente documento para referirse a materiales semiconductores que se eligen por su propiedad de absorber radiación electromagnética para generar portadores de carga eléctrica.
Los dispositivos PV pueden caracterizarse por la eficiencia con la que pueden convertir la energía solar incidente en energía eléctrica útil. Los dispositivos que utilizan silicio cristalino o amorfo dominan las aplicaciones comerciales y algunos han logrado eficiencias del 23 % o más. Sin embargo, los dispositivos de base cristalina eficientes, especialmente de gran superficie, son difíciles y costosos de producir debido a los problemas inherentes a la producción de cristales grandes sin defectos significativos que degraden la eficiencia. Por otro lado, los dispositivos de silicio amorfo de alta eficacia todavía adolecen de problemas de estabilidad. Las actuales celdas de silicio amorfo comercialmente disponibles tienen eficiencias estabilizadas entre 4 y 8 %. Los esfuerzos más recientes se han centrado en el uso de celdas fotovoltaicas orgánicas para lograr eficiencias de conversión fotovoltaica aceptables con costes de producción económicos.
Los dispositivos PV pueden optimizarse para la máxima generación de energía eléctrica en condiciones de iluminación estándar (es decir, condiciones de prueba estándar que son 1000 W/m2, iluminación espectral AM1.5), para el producto máximo de fotocorriente por fotovoltaje. La eficiencia de conversión de energía de dicha celda en condiciones de iluminación estándar depende de los siguientes tres parámetros: (1) la corriente bajo polarización cero, es decir, la corriente de cortocircuito /sc, en amperios (2) el fotovoltaje en condiciones de circuito abierto, es decir, el voltaje de circuito abierto Voc, en voltios y (3) el factor de llenado, ff.
Los dispositivos PV producen una corriente fotogenerada cuando están conectados a través de una carga y son irradiados por luz. Cuando se irradia bajo carga infinita, un dispositivo PV genera su voltaje máximo posible, V en circuito abierto o Voc. Cuando se irradia con sus contactos eléctricos en cortocircuito, un dispositivo fotovoltaico genera su máxima corriente posible, cortocircuito I o Isc. Cuando se utiliza realmente para generar energía, un dispositivo PV se conecta a una carga resistiva finita y la potencia de salida está dada por el producto de la corriente y el voltaje, I * V. La potencia total máxima generada por un dispositivo PV es intrínsecamente incapaz de exceder el producto, Isc * Voc. Cuando el valor de carga se optimiza para la máxima extracción de energía, la corriente y el voltaje tienen los valores, Imáx y Vmáx, respectivamente.
[0011] Una figura de mérito para los dispositivos PV es el factor de relleno, ff, definido como:
ff = {Imáx Vmáx}/{Isc Voc} (1)
donde ff es siempre menor que 1, ya que Isc y Voc nunca se obtienen simultáneamente en el uso real. No obstante, a medida que ff se acerca a 1, el dispositivo tiene menos serie o resistencia interna y, por lo tanto, entrega un mayor porcentaje del producto de Isc y Voc a la carga en condiciones óptimas. Donde Pinc es la energía incidente en un dispositivo, la eficiencia energética del dispositivo, yp, puede calcularse mediante:
YP = ff *(ISC* Voc/Pinc
cuando incide una radiación electromagnética de una energía apropiada sobre un material orgánico semiconductor, por ejemplo, un material de cristal molecular orgánico (OMC), o un polímero, se puede absorber un fotón para producir un estado molecular excitado. Esto se representa simbólicamente como S0 hv y S0*. Aquí S0 y S0* denotan estados moleculares básicos y excitados, respectivamente. Esta absorción de energía está asociada con la promoción de un electrón desde un estado ligado en el nivel de energía HOMO, que puede ser un enlace B, al nivel de energía LUMO, que puede ser un enlace B*, o equivalentemente, la promoción de un agujero desde el nivel de energía LUMO hasta el nivel de energía HOMO. En los fotoconductores orgánicos de película fina, generalmente se considera que el estado molecular generado es un excitón, es decir, un par electrón-agujero en un estado unido que se transporta como una cuasi-partícula. Los excitones pueden tener una vida útil apreciable antes de la recombinación geminada, que se refiere al proceso de recombinación del electrón y el agujero originales entre sí, en oposición a la recombinación con agujeros o electrones de otros pares. Para producir una fotocorriente, el par electrón-agujero se separa, típicamente en una interfaz donante-aceptor entre dos películas delgadas orgánicas en contacto diferentes. Si las cargas no se separan, pueden recombinarse en un proceso de recombinación geminante, también conocido como extinción, ya sea radiativamente, mediante la emisión de luz de una energía inferior a la luz incidente, o no radiativamente, mediante la producción de calor. Cualquiera de estos resultados es indeseable en un dispositivo optoelectrónico fotosensible.
Los campos eléctricos o las inhomogeneidades en un contacto pueden hacer que un excitón se apague en lugar de disociarse en la interfaz donante-aceptor, dando como resultado una contribución neta a la corriente. Por lo tanto, es deseable mantener los excitones fotogenerados lejos de los contactos. Esto tiene el efecto de limitar la difusión de excitones a la región cercana a la unión, de modo que el campo eléctrico asociado tiene una mayor oportunidad de separar los portadores de carga liberados por la disociación de los excitones cerca de la unión.
Para producir campos eléctricos generados internamente que ocupan un volumen sustancial, el método habitual es yuxtaponer dos capas de material con propiedades conductoras seleccionadas apropiadamente, especialmente con respecto a su distribución de estados de energía cuántica molecular. La interfaz de estos dos materiales se denomina heterounión PV. En la teoría de semiconductores tradicional, los materiales para formar heterouniones fotovoltaicas se han denominado generalmente de tipo n o p. Aquí tipo n denota que el tipo de portador mayoritario es el electrón. Esto podría verse como el material que tiene muchos electrones en estados de energía relativamente libres. El tipo p denota que el tipo de portador mayoritario es el agujero. Dicho material tiene muchos agujeros en estados de energía relativamente libres. El tipo de fondo, es decir, no fotogenerado, la concentración de portadores mayoritarios depende principalmente del dopaje no intencional por defectos o impurezas. El tipo y la concentración de impurezas determinan el valor de la energía de Fermi, o nivel, dentro de la brecha entre el nivel de energía del orbital molecular ocupado más alto (HOMO) y el nivel de energía del orbital molecular no ocupado (LUMO) más bajo, llamado brecha HOMO-LUMO. La energía de Fermi caracteriza la ocupación estadística de los estados de energía cuántica molecular denotada por el valor de la energía para la cual la probabilidad de ocupación es igual a 1. Una energía de Fermi cerca del nivel de energía LUMO indica que los electrones son el portador predominante. Una energía de Fermi cerca del nivel de energía HOMO indica que los agujeros son el portador predominante. De acuerdo con lo anterior, la energía de Fermi es una propiedad de caracterización primaria de los semiconductores tradicionales y la heterounión PV prototípica ha sido tradicionalmente la interfaz p-n.
El término “rectificar” indica, entre otras cosas, que una interfaz tiene una característica de conducción asimétrica, es decir, la interfaz admite el transporte de carga electrónica preferiblemente en una dirección. La rectificación se asocia normalmente con un campo eléctrico incorporado que ocurre en la heterounión entre materiales seleccionados apropiadamente.
Como se utiliza en este documento, y como entendería en general un experto en la técnica, un primer nivel de energía de “Orbital molecular ocupado más alto” (HOMO) o “Orbital molecular desocupado más bajo” (LUMO) es “mayor que” o “mayor que” un segundo nivel de energía HOMO o LUMO si el primer nivel de energía está más cerca del nivel de energía del vacío. Dado que los potenciales de ionización (IP) se miden como una energía negativa en relación con un nivel de vacío, un nivel de energía HOMO más alto corresponde a un IP que tiene un valor absoluto más pequeño (un IP que es menos negativo). De manera similar, un nivel de energía LUMO más alto corresponde a una afinidad electrónica (EA) que tiene un valor absoluto más pequeño (un EA que es menos negativo). En un diagrama de nivel de energía convencional, con el nivel de vacío en la parte superior, el nivel de energía LUMO de un material es más alto que el nivel de energía HOMO del mismo material. Un nivel de energía “más alto” de HOMO o LUMO aparece más cerca de la parte superior de dicho diagrama que un nivel de energía “más bajo” de HOMO o LUMO.
En el contexto de los materiales orgánicos, los términos “donante” y “aceptor” se refieren a las posiciones relativas de los niveles de energía HOMO y LUMO de dos materiales orgánicos en contacto, pero diferentes. Esto contrasta con el uso de estos términos en el contexto inorgánico, donde “donante” y “aceptor” pueden referirse a tipos de dopantes que pueden usarse para crear capas de tipos n y p inorgánicas, respectivamente. En el contexto orgánico, si el nivel de energía LUMO de un material en contacto con otro es menor, entonces ese material es un aceptor. De lo contrario, es un donante. Es energéticamente favorable, en ausencia de un sesgo externo, que los electrones en una unión donante-aceptor se muevan hacia el material aceptor y que los agujeros se muevan hacia el material donante.
Una propiedad importante de los semiconductores orgánicos es la movilidad del portador. La movilidad mide la facilidad con la que un portador de carga puede moverse a través de un material conductor en respuesta a un campo eléctrico. En el contexto de los dispositivos fotosensibles orgánicos, una capa que incluye un material que conduce preferentemente por electrones debido a una alta movilidad de electrones puede denominarse capa de transporte de electrones o ETL. Una capa que incluye un material que se conduce preferentemente por agujeros debido a una alta movilidad de agujeros puede denominarse capa de transporte de agujeros o h Tl . Preferiblemente, pero no necesariamente, un material aceptor es un ETL y un material donante es un HTL.
Las celdas PV semiconductoras inorgánicas convencionales emplean una unión p-n para establecer un campo interno. Celda de película delgada orgánica temprana, como la informada por Tang, Appl. Phys Lett. 48, 183 (1986), contienen una heterounión análoga a la empleada en una celda PV inorgánica convencional. Sin embargo, ahora se reconoce que además del establecimiento de una unión de tipo p-n, el desplazamiento del nivel de energía de la heterounión también cumple una función importante.
Se considera que el nivel de energía compensado en la heterounión orgánica D-A es importante para el funcionamiento de los dispositivos fotovoltaicos orgánicos debido a la naturaleza fundamental del proceso de fotogeneración en materiales orgánicos. Tras la excitación óptica de un material orgánico, se generan excitones de transferencia de carga 0 Frenkel localizados. Para que ocurra la detección eléctrica o la generación de corriente, los excitones ligados deben disociarse en sus electrones y agujeros constituyentes. Este proceso puede ser inducido por el campo eléctrico incorporado, pero la eficiencia en los campos eléctricos que se encuentran típicamente en los dispositivos orgánicos (F ~ 106 V/cm) es baja. La disociación de excitones más eficiente en materiales orgánicos ocurre en una interfaz donante-aceptor (D-A). En tal interfaz, el material donante con un potencial de ionización bajo forma una heterounión con un material aceptor con una alta afinidad electrónica. Dependiendo de la alineación de los niveles de energía de los materiales donante y aceptor, la disociación del excitón puede volverse energéticamente favorable en dicha interfaz, lo que conduce a un polarón de electrones libres en el material aceptor y un polarón de agujeros libres en el material donante.
Las celdas PV orgánicas tienen muchas ventajas potenciales en comparación con los dispositivos tradicionales basados en silicio. Las celdas fotovoltaicas orgánicas son livianas, económicas en el uso de materiales y se pueden depositar sobre sustratos de bajo coste, como láminas de plástico flexible. Sin embargo, los dispositivos fotovoltaicos orgánicos suelen tener un rendimiento cuántico relativamente bajo (la relación entre los fotones absorbidos y los pares de portadores generados, o la eficiencia de conversión de radiación electromagnética a electricidad), del orden del 1 % o menos. Se considera que esto se debe, en parte, a la naturaleza de segundo orden del proceso fotoconductor intrínseco. Es decir, la generación de portadores requiere la generación, difusión e ionización o recolección de excitones. Existe una eficiencia y asociada con cada uno de estos procesos. Los subíndices se pueden utilizar de la siguiente manera: P para eficiencia energética, EXT para eficiencia cuántica externa, A para absorción de fotones, ED para difusión, CC para recolección e INT para eficiencia cuántica interna. Usando esta notación:
Yp ~ Yext = Ya * Yed * Ycc
Yext = Ya * Yint
La longitud de difusión (Ld) de un excitón es típicamente mucho menor (LD ~ 50A) que la longitud de absorción óptica (~500A), lo que requiere una compensación entre el uso de una celda gruesa, y por lo tanto resistiva, con múltiples o altamente interfaces plegadas, o una celda delgada con una baja eficiencia de absorción óptica.
La caída en la intensidad de un flujo incidente de radiación electromagnética a través de un medio absorbente homogéneo está dada generalmente por I = lo e-ax donde I0 es la intensidad en una posición inicial (X-0), a es la constante de absorción y x es la profundidad de x = 0. Por lo tanto, la intensidad disminuye exponencialmente a medida que avanza el flujo a través del medio. De acuerdo con lo anterior, se absorbe más luz con un mayor espesor de medio absorbente o si se puede aumentar la constante de absorción. En general, la constante de absorción para un medio fotoconductor dado no es ajustable. Para ciertos materiales fotoconductores, por ejemplo, 3,4,9,10 perilentetracarboxilic-bis-benzimidazol (PTCBI), o ftalocianina de cobre (CuPc), las capas muy gruesas son indeseables debido a las resistividades de alto volumen.
Reflexionando o reciclando adecuadamente la luz varias veces a través de una película delgada dada de material fotoconductor, la trayectoria óptica a través de un material fotoconductor dado puede incrementarse sustancialmente sin incurrir en una resistencia volumétrica adicional sustancial. Se necesita una solución que permita de manera eficiente que el flujo electromagnético sea recogido y entregado a la cavidad que contiene el material fotoconductor mientras que también confina el flujo entregado a la cavidad para que pueda ser absorbido.
Se han buscado dispositivos menos costosos y más eficientes para la fotogeneración de energía para hacer que la energía solar sea competitiva con los combustibles fósiles actualmente más baratos. Se han buscado fotoconductores orgánicos, como CuPc y PTCBI, como materiales para dispositivos fotovoltaicos orgánicos (OPV) debido a los posibles ahorros de costes. Las resistividades volumétricas elevadas indicadas anteriormente hacen que sea deseable utilizar películas relativamente delgadas de estos materiales. Sin embargo, el uso de capas fotosensibles orgánicas muy delgadas presenta otros obstáculos para la producción de un dispositivo eficiente. Como se explicó anteriormente, las capas fotosensibles muy delgadas absorben una pequeña fracción de la radiación incidente, lo que reduce la eficiencia cuántica externa.
Otro problema es que las películas muy delgadas están más sujetas a defectos tales como cortocircuitos por la incursión del material del electrodo. La patente de EE.UU. No. 6,333,458 describe heteroestructuras fotosensibles que incorporan una o más capas de bloqueo de excitones que resuelven algunos de los problemas con las OPV de película muy fina. Sin embargo, se necesitan otras soluciones para abordar el problema de la baja fotoabsorción por películas muy delgadas, ya sean las películas fotoconductoras orgánicas o inorgánicas.
El uso de concentradores ópticos, también conocidos como colectores Winston, es común en el campo de la conversión de energía solar. Dichos concentradores se han utilizado principalmente en dispositivos de captación solar térmica en los que se desea un alto gradiente térmico. En menor medida, se han utilizado con dispositivos de conversión solar fotovoltaica. Sin embargo, se considera que tales aplicaciones se han dirigido a dispositivos en los que se esperaba que ocurriera fotoabsorción tras la incidencia inicial de luz sobre el medio fotoconductor activo. Si se utilizan capas fotoconductoras muy delgadas, es probable que gran parte de la radiación concentrada no se absorba. Puede reflejarse en el entorno del dispositivo, ser absorbido por el sustrato o simplemente atravesarlo si el sustrato es transparente. Por tanto, el uso de concentradores por sí solo no resuelve el problema de la baja fotoabsorción por capas fotoconductoras delgadas. También se han utilizado concentradores ópticos para la detección de radiación para la detección de Cerenkov u otra radiación con tubos fotomultiplicadores (“PM”). Los tubos de PM operan según un principio completamente diferente, es decir, el efecto fotoeléctrico, de los detectores de estado sólido como los OPV de la presente invención. En un tubo de PM, la baja fotoabsorción en el medio fotoabsorbente, es decir, un electrodo metálico, no es un problema, pero los tubos de PM requieren altos voltajes operativos a diferencia de las OPV divulgadas en este documento.
El enfoque y captura de la luz es una vía importante para aumentar el rendimiento de las celdas solares fotovoltaicas de película delgada y los fotodetectores. Sin embargo, los espejos que se usan típicamente en tales esquemas utilizan metales, como plata u oro, lo que puede resultar en una pérdida significativa de fotones incidentes debido a la absorción espectral del espejo. Por tanto, sería ventajoso proporcionar una estructura para aumentar la captación de luz en una celda solar fotovoltaica de película delgada o fotodetector con pérdidas reducidas en un amplio rango espectral.
Los inventores han demostrado recientemente ese crecimiento mediante epitaxia de haz molecular (MBE) de celdas solares semiconductoras Ill-V delgadas y de alta eficiencia que se “ levantaron” del costoso sustrato original tras el crecimiento epitaxial. Este proceso es significativamente diferente de las tecnologías ELO convencionales empleadas durante las últimas dos décadas en que se cultivaron “capas de protección” alrededor de la “capa ELO de sacrificio” que normalmente se graba para separar la epitaxia del dispositivo activo (~2 |jm de espesor) del sustrato original. Este proceso se describe en la Solicitud de Patente de Estados Unidos No. 13/099,850. Al usar una estructura de capa de protección compuesta, se elimina la degradación química y morfológica de la superficie de la oblea original, como se muestra en la Figura 1.
De acuerdo con lo anterior, la superficie de la oblea procesada se puede hacer más lisa que la oblea de partida, y su química de superficie también permanece sin cambios, eliminando así la necesidad de volver a pulir la oblea antes de su reutilización para el crecimiento de más, y también capas epitaxiales finalmente removibles. Por lo tanto, la oblea original se puede reutilizar indefinidamente, ya que ninguna de la oblea original MABE se consume o altera durante el proceso. De hecho, solo las capas activas epitaxiales que comprenden la región activa de la celda solar de alta eficiencia, monocristalino y de película delgada se eliminan de toda la superficie de la oblea y, posteriormente, se sueldan en frío (sin adhesivos que agreguen coste, peso y potencial de falla) a un segundo sustrato “anfitrión” de película fina.
Dado que el sustrato es el material más costoso utilizado en el proceso, la estrategia de reutilización múltiple elimina la oblea como coste del material y transforma su adquisición en un gasto de capital, cambiando fundamentalmente la estructura de costes de celdas solares basadas en monocristal III-V. Si las capas epitaxiales activas muy delgadas de la celda solar también se unen a una lámina de metal o plástico metalizado sin utilizar adhesivos, el coste, el peso y el factor de forma del módulo resultante también se ven afectados favorablemente.
En un esfuerzo por abordar al menos algunas de las necesidades divulgadas anteriormente, se divulga una celda solar de película fina de unión única y múltiple de ultra alta eficiencia. La presente divulgación también está dirigida a un proceso de levantamiento epitaxial sin daños en el sustrato (“ELO”) que emplea una unión por soldadura en frío liviana, confiable y sin adhesivo a un sustrato, como la unión a plástico o láminas metálicas con forma de concentradores de láminas metálicas parabólicas compuestas. Los inventores han descubierto que la combinación de la producción de celdas solares de bajo coste y la eficiencia ultraalta de celdas solares de película delgada concentradas en intensidad solar en sustratos de láminas con forma de colector integrado, puede resultar no solo en un menor coste del módulo en sí, sino también en reducciones significativas de costes en la infraestructura al reemplazar módulos pesados con celdas ultralivianas en láminas (incluidos concentradores integrados de bajo coste), con densidades de potencia superiores a 6 W/g.
El objeto de la presente invención se define en la reivindicación independiente 1. En un ejemplo, la presente divulgación está dirigida a una celda solar de película delgada que comprende un primer sustrato; un contacto metálico unido a dicho primer sustrato; una región fotovoltaica activa unida a dicho contacto metálico; una o más primeras capas de protección; una capa de AlAs; una o más segundas capas de protección; y un segundo sustrato, en el que dicho segundo sustrato.
En otro ejemplo, la presente divulgación está dirigida a una celda solar de película delgada que comprende un primer sustrato; un contacto metálico unido a dicho primer sustrato; una región fotovoltaica activa unida a dicho contacto metálico; una o más primeras capas de protección, en las que al menos una de dichas primeras capas de protección comprende al menos un compuesto elegido entre InGaP, GaAs, InGaAs, InP e InAlP; una capa de AlAs; una o más segundas capas de protección, en las que al menos una de dichas segundas capas de protección comprende al menos un compuesto elegido entre InGaP, GaAs, InGaAs, InP e InAlP; y un segundo sustrato, en el que dicho segundo sustrato comprende al menos un compuesto elegido entre GaAs e InP.
En un ejemplo adicional, la presente divulgación está dirigida a un método para realizar un proceso de levantamiento epitaxial, que comprende hacer crecer una o más primeras capas de protección sobre un primer sustrato; hacer crecer una capa de AlAs; hacer crecer una o más segundas capas de protección; depositar al menos una capa de celdas fotovoltaicas activas encima de la segunda capa de protección; revestir la parte superior fotovoltaica activa con un metal; recubrir un segundo sustrato con un metal; presionar juntas las dos superficies metálicas para formar una unión de soldadura en frío; y eliminar la capa de AlAs con un grabador químico selectivo.
En otro ejemplo, la presente divulgación está dirigida a un método para realizar un proceso de levantamiento epitaxial, que comprende hacer crecer una o más primeras capas de protección sobre un primer sustrato, en el que al menos una de dichas capas de protección comprende un compuesto elegido entre InGaP, GaAs, InGaAs, InP e InAlP; hacer crecer una capa de AlAs; hacer crecer una o más segundas capas de protección, en el que al menos una de dichas capas de protección comprende un compuesto elegido entre InGaP, GaAs, InGaAs, InP e InAlP; depositar al menos una capa de celdas fotovoltaicas activas encima de la segunda capa de protección; recubrir la capa superior de celdas fotovoltaicas activas con un metal; recubrir un segundo sustrato con un metal; presionar juntas las dos superficies metálicas para formar una unión de soldadura en frío; y eliminar la capa de AlAs con un grabador químico selectivo.
Aparte del tema discutido anteriormente, la presente divulgación incluye una serie de otras características ejemplares tales como las que se explican a continuación. Debe entenderse que tanto la descripción anterior como la siguiente son solo ejemplos.
Las figuras adjuntas se incorporan y forman parte de esta especificación.
Figura 1. Es un esquema que muestra el proceso ELO de acuerdo con la presente divulgación para celdas solares basadas en InP.
Figura 2. Es una fotografía de una capa epitaxial de InP de dos pulgadas levantada y unida a una hoja de Kaption recubierta de Au. Los contactos ITO forman las celdas solares de Schotty.
Figura 3. Es una imagen de microscopio de fuerza atómica del sustrato original de InP listo para epi y de las superficies recuperadas después del primer y segundo proceso ELO, con y sin el uso de capas de protección.
Figura 4. Son datos de prueba y una estructura de capa de celdas PV de GaAs representativa que muestra los parámetros de la célula.
Figura 5. Son los datos de prueba que muestran el voltaje de corriente del cuarto cuadrante y la eficiencia cuántica externa (inserción) de una celda de primer crecimiento con una eficiencia del 23,9 % y una celda con una eficiencia del 22,8 % cultivada en una oblea reutilizada.
Figura 6. Es un esquema que muestra el proceso ELO aplicado a un material de InP de acuerdo con la presente divulgación.
Figura 7. Es un esquema de un esquema de protección de tres capas con capa de AlAs y capa de despegue de AlAs.
Figura 8. Es un esquema de una estructura de celda de unión múltiple propuesta de acuerdo con la presente divulgación.
Figura 9. Es un esquema de (a) las uniones de túneles N/P convencionales, y (b) la unión N/ErP/P que muestra las barreras de túnel reducidas.
Figura 10. Es un esquema de un reflector integrado con celda de unión múltiple ELO soldada en frío.
Un ejemplo del proceso ELO se muestra esquemáticamente en la Fig. 1. Comienza con el crecimiento epitaxial de las delgadas “capas de protección” químicamente distintas que consisten en InGaAs e InP, una capa de sacrificio de AlAs, un segundo conjunto de capas de protección de InP e InGaAs, y finalmente las capas de celdas fotovoltaicas activas. A continuación, la capa epitaxial superior se recubre con Au, al igual que un sustrato huésped de plástico muy delgado (por ejemplo, Kapton™, una película de poliimida marcada por DuPont). Al presionar las dos superficies limpias de Au juntas a solo unos pocos kPa de presión, forman una unión por soldadura en frío sin adhesivo, electrónicamente continua y permanente, cuyas propiedades son indistinguibles de una sola película de Au a granel.
Una vez adherida al mango de plástico, la oblea está lista para ELO. La unión por soldadura en frío se utiliza no solo para el proceso ELO (la capa de epi se adhiere permanentemente al sustrato de aluminio antes del despegue, despegando el sustrato principal para su eventual reutilización) sino también como adhesivo para el nuevo sustrato anfitrión en que finalmente se fabrican las celdas solares.
El reemplazo de los adhesivos utilizados convencionalmente en el levantamiento por la soldadura en frío tiene varios beneficios: (i) la fijación al sustrato de la lámina es simple y es una parte integral de la secuencia de fabricación, (ii) es liviana ya que elimina completamente una capa adhesiva, (iii) es “transparente” térmica y eléctricamente, ya que la interfaz de soldadura en frío es indistinguible del volumen de la película, y (iv) es robusta y resistente a fallas. Se utiliza un grabador químico selectivo, como HF: H2O, 1:10, para eliminar la capa ELO sacrificial de AlAs de 4 nm a 10 nm de espesor, separando toda la oblea de las capas epitaxiales fotovoltaicas, dejando expuestas las capas de protección. El propósito de la capa de protección más cercana a la capa ELO de AlAs (InP en este caso) es proporcionar una selectividad de grabado > 108: 1 y se elimina tanto del sustrato como de las capas epitaxiales divididas con un segundo grabado en húmedo (HCl:H3PO4, 3: 1) que se detiene en la superficie de la capa de protección de InGaAs. Los requisitos de la segunda capa de protección son que se pueda eliminar con un grabador húmedo que se detenga abruptamente en el sustrato de InP. La capa de InGaAs se elimina de la oblea usando H2SO4: H2O2:H2O (1: 1: 10), seguido de C6H8O7:H2O2 (20: 1), ambos con alta selectividad al sustrato de InP, tampón de InP y capas epitaxiales, y ayudan a eliminar cualquier residuo o aspereza que quede después del grabado anterior. Las celdas solares se fabrican en las capas epitaxiales que se unen al mango Kapton™ mediante la pulverización catódica de contactos Schottky de óxido de indio y estaño (ITO). Las celdas solares flexibles InP-ITO Schottky resultantes con eficiencias de ~ 15 % bajo iluminación AM1.5G de 1 sol se muestran en la Fig. 2. Estas láminas epitaxiales unidas se han ciclado repetidamente a > 200 °C sin deslaminación.
Antes del crecimiento posterior, el sustrato se limpia con disolvente, se hace crecer un óxido intencional mediante exposición a UV/ozono y luego se devuelve a la cámara de crecimiento. El proceso se ha empleado varias veces con un solo sustrato para demostrar la reutilización sin degradación de las obleas de InP y, como se muestra en la Fig. 3, la suavidad de la superficie se puede mejorar con respecto a la de las obleas comerciales listas para epi que se utilizan inicialmente, en principio permitiendo la reutilización indefinida.
[0043] Los inventores han ampliado recientemente este proceso de regeneración sin daños a las celdas fotovoltaicas de unión p-n única basadas en GaAs fabricadas en una oblea original, lo que da como resultado eficiencias del 23,9 %. La figura 4 es una representación esquemática de dicha celda. El proceso de levantamiento es similar al usado para las celdas de InP, aunque el esquema de dos capas de protección usado para InP se reemplaza por un sistema de tres capas (InGaP/GaAs/InGaP), totalmente emparejado en red (a la capa AlAs sacrificable). Esto permite una mejor selectividad de grabado entre capas al tiempo que elimina los escombros o la rugosidad de la superficie incurrida en el proceso ELO. La capa de AlAs se elimina en HF, seguido de la eliminación de las capas de protección de InGaP y GaAs con HCl:H3PO4 (1: 1) y H3PO4:H2O2:H2O (3: 1: 25), respectivamente.
Después de este proceso, se hace crecer una segunda célula en la oblea original, alcanzando una eficiencia del 22,8 %. La ligera reducción (1 %) en la eficiencia de conversión de energía entre el primer y el segundo crecimiento se debe a la elección de la receta de grabado seco con aislamiento de mesa, lo que resulta en una ligera reducción en el factor de relleno (ver Fig. 4). Además, el espesor del revestimiento antirreflectante no fue óptimo, lo que redujo la eficiencia cuántica externa y la corriente de cortocircuito como se muestra en la Fig. 5. Sin embargo, se esperan eficiencias incluso más altas, por ejemplo, superiores al 25 %, cuando se optimiza el espesor del revestimiento.
En un ejemplo, se puede usar un esquema de capa de protección basado en la tricapa InGaP/GaAs/InGaP totalmente emparejada en red. Esta triple capa proporciona químicas de grabado con suficiente selectividad de velocidad entre las capas necesarias para eliminar de manera reproducible las capas de protección y exponer una superficie prístina (física y químicamente no dañada). En un ejemplo, por ejemplo, las celdas de película fina marrón se unen mediante soldadura en frío a sustratos de plástico recubiertos de Au (Kapton ™). Se ha demostrado que se puede lograr un PCE = 23,9 % para una primera oblea de crecimiento y PCE = 22,8 % para una oblea reutilizada, lo que supera la métrica de energía fotovoltaica de próxima generación II del 20 % (ver Fig. 5). En la figura 6 se muestra una descripción del método y aparato del proceso ELO real.
Después de cada reutilización, tanto la oblea original como las capas epitaxiales levantadas pueden estudiarse a fondo para detectar daños o degradación sutil. Estos métodos incluyen espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) para determinar cambios químicos en las superficies de crecimiento y rebrote, microscopía de fuerza atómica, microscopía electrónica de barrido y perfilometría de superficie para determinar cambios morfológicos de superficie, microscopía electrónica de transmisión transversal para examinar defectos que se incurren dentro de la mayor parte de la epitaxia, y el perfil de profundidad composicional utilizando espectroscopía de masas de iones secundarios (SIMS).
Las celdas completas, incluidas el revestimiento antirreflectante, también se pueden probar eléctricamente utilizando condiciones de iluminación estándar (1 sol, espectro AM1.5G). Los parámetros a medir incluyen PCE, factor de llenado (FF), voltaje de circuito abierto (Voc), corriente de cortocircuito (Jsc), resistencia en serie y en paralelo.
Se ha encontrado que la exposición prolongada (> 2 días) de compuestos que contienen Ga (es decir, GaAs, y en menor grado InGaP) al HF da como resultado una contaminación de la superficie que es difícil de eliminar. Esta reacción, sin embargo, está ausente para las superficies de InP expuestas a HF durante más de 7 días. En un ejemplo, una fina capa de InP tensada colocado inmediatamente debajo de la capa de sacrificio de AlAs mejorará la fidelidad de la superficie, como se muestra en la Fig. 7.
El grosor del InP está limitado para evitar la relajación de la deformación, que puede degradar la calidad de la capa de PV que crezca posteriormente. El espesor crítico de InP en GaAs está entre 5 y 6 monocapas, correspondiente a ~1,7 nm. En este caso, el esquema de la capa de protección comprendería InGaP/GaAs/InP o InGaP/GaAs/InGaP/InP, donde la capa InGaP adicional en la última estructura proporciona una protección mejorada por encima de los GaAs.
En otro ejemplo, la selectividad del grabado y la preservación de la calidad de la oblea tal como se adquirió se lleva a cabo usando combinaciones de materiales adicionales, por ejemplo, reemplazando la capa de InGaP adyacente a la InAIP. Una estructura InAIP/InGaP/GaAs/InAlP puede ser ventajosa ya que InAIP se puede grabar con HCl:H2O (1: 5), que se detiene abruptamente en GaAs (relación de grabado > 400: 1), mientras que HCl:H3PO4 (1: 1) utilizado para grabar InGaP ataca lentamente los GaAs, lo que da como resultado la rugosidad. Al colocar el InAIP adyacente a la capa de AlAs, el InAIP es atacado por el HF y reduce la acumulación de óxido de arsénico que puede ralentizar el proceso de levantamiento. Además, InGaP se puede utilizar como un tope de grabado para el grabado con GaAs (H3PO4:H2O2:H2O, 3: 1: 25) para garantizar que la capa inferior de InAIP solo se elimine en la etapa final de grabado.
Puede ser posible una reducción adicional de costes mediante la unión a sustratos de láminas metálicas como láminas de Cu recubiertas de Au, el uso de metales menos costosos para la soldadura en frío (por ejemplo, Ag en lugar de Au), consumo reducido de HF, espesores de capa de protección reducidos y acelerando el proceso de levantamiento. La exposición prolongada al HF que se utiliza para disolver la capa de sacrificio de AlAs limita la elección de los sustratos de acogida metálicos que se pueden emplear. En un ejemplo, las láminas de Cu, que se pueden usar para soldadura en frío, se usan para aumentar la resistencia tras la exposición a1HF, ya que su uso puede ser más simple que recubrir la lámina con un metal noble como Au. Un beneficio adicional del uso de láminas de Cu es su alta conductividad térmica (~4W cm-1 °C-1) que se puede aprovechar para extraer calor de las celdas concentradas.
También se divulgan celdas solares de unión múltiple (GaAs/InGaP) de muy alta eficiencia siguiendo la estructura de ejemplo de dos celdas mostrada en la Fig. 8.
El diseño está invertido con respecto a una secuencia de crecimiento de celdas de unión múltiple convencional para adaptarse a la geometría de unión “ invertida” utilizada en el proceso de soldadura en frío sin adhesivo; la estructura incluye una arquitectura celular de GaAs al 25 %. En este caso, el grosor de la celda de GaAs se reduce a 2 pm (50 % de la celda convencional basada en sustrato) ya que el contacto óhmico reflectante de cobertura total permite dos pases de la luz incidente a través de la región activa del dispositivo. El enfoque principal será optimizar la estructura PV en tándem para lograr la máxima eficiencia, incluido el diseño de celdas InGaP (espesor de capa, capa de ventana, composición de capa, etc.), mejorar las uniones de túnel de amplio espacio (TJ) entre elementos en la pila, y perfeccionando el proceso de levantamiento múltiple en grandes áreas para es una celda de unión múltiple.
Las celdas solares se cultivarán con material de tipo n encima de las capas de tipo p, mientras que las uniones en túnel deben cultivarse con la polaridad opuesta. Las celdas pueden emplear dopaje con carbono en todas o varias de las capas de tipo p, ya que el carbono no migra fácilmente a la superficie de crecimiento como lo hace el dopante p convencional, Be. Como las celdas en tándem están generalmente limitadas por la corriente en la celda de GaAs, el grosor de la celda de InGaP debe ajustarse para que coincida con la corriente de las celdas de InGaP y GaAs; Se espera que el grosor de la capa de InGaP oscile entre 0,55 y 0,80 pm.
Las uniones de túnel (TJ) eficientes son esenciales para las celdas en tándem de alto rendimiento. Deben ser casi sin pérdidas tanto en voltaje como en absorción. Es ventajoso utilizar un InGaP TJ en celdas MJ para evitar una absorción de GaAs TJ que puede llegar hasta el 3 %. Una TJ convencional es una unión abrupta P+/N+ donde el electrón puede hacer un túnel directamente desde la banda de conducción en el lado tipo n hasta la banda de valencia en el lado tipo p (Figura 9 (a)). Se ha realizado poco trabajo en TJ de amplio espacio crecido con MBE, aunque se han informado niveles de dopaje que son lo suficientemente altos como para transportar corrientes generadas en iluminación de 1 sol se han reportado utilizando MBE.
Un ejemplo se dirige a las uniones de túneles de InGaP que tienen una caída de voltaje de varias decenas de mV a 1 sol. La investigación sugiere que el Be y el Si son dopantes adecuados (alcanzan densidades de 3,7 x 1019 y 1,8 x 1019 cm-3, respectivamente). Sin embargo, si se requiere una resistencia de túnel reducida, se puede utilizar defectos de ingeniería en la interfaz P+/N+, por ejemplo, agregando ErA a una unión de túnel de GaAs. En este caso, se puede utilizar ErP o LuP como se muestra en la Fig. 9b. El ErP o LuP forman islas epitaxiales en la superficie del semiconductor que tienen un espesor ~ 4 monocapas de espesor, son metálicas y dividen el proceso de tunelización en dos etapas con probabilidades de tunelización significativamente más altas. Al emplear ErP en el TJ, puede producirse un aumento de varios órdenes de magnitud en la corriente de túnel y provocar caídas de voltaje en el rango sub-mV para las corrientes anticipadas en las celdas PV fabricadas.
Como en el caso de las celdas de unión única, la celda de unión múltiple puede examinarse microscópicamente y químicamente después de cada iteración del ciclo de crecimiento-ELO-reutilización. Las celdas completas, incluido el revestimiento antirreflectante, se pueden probar eléctricamente utilizando condiciones de iluminación estándar (espectro AM1.5G), pero en un rango de intensidades de hasta 10 soles. Los parámetros a medir incluyen PCE, factor de llenado, voltaje de circuito abierto, corriente de cortocircuito, resistencia en serie y paralelo, como en el caso de las celdas de unión simple.
Las celdas de unión múltiple de película delgada unidas sobre sustratos reflectantes y flexibles brindan una oportunidad única para integrar el colector solar con la celda de película delgada sin introducir costes adicionales significativos. La figura 10 muestra que una tira que consta de la celda de unión múltiple ELO está unida al centro de una película reflectante flexible más grande. Luego, la película se moldea (colocándola en una preforma térmicamente conductora o enfriada activamente) en la forma de un colector parabólico compuesto (por ejemplo, un colector CPC o Winston). Esta geometría concentra rayos solares paralelos en la banda de celdas en su foco, así como también recolecta luz difusa dentro del cono de aceptación.
Los pequeños niveles de concentración (4-10X) generalmente usados en los colectores cilíndricos de tipo Winston permiten que los concentradores sean altamente eficientes y dirijan una cantidad significativa para difundir luz dentro de la celda. La eficiencia de recolección viene dada por CEff = Tcpcy, donde Tcpc es la transmitancia efectiva del CPC, incluidas las pérdidas de rebotes múltiples que son ~2 % para materiales reflectores comunes. La corrección para la luz difusa es y =1-(1-1/C) Gdiff/Gdir, donde C es la concentración deseada y Gdiff/Gdir es la fracción de luz incidente difusa a total. Normalmente, Gdiff/Gdir~0.11 para un día con poca nubosidad. Luego, para C = 4, y = 90 % en AM1.5G, que es comparable a la potencia disponible en AM1.5D.
Para un CPC 4X, y asumiendo un ancho de banda de celdas solares de 1 cm, la abertura es entonces de 4 cm de ancho x 10 cm de profundidad, proporcionando un factor de forma práctico compatible con los paneles utilizados en viviendas unifamiliares. A concentraciones más altas, el tamaño del concentrador aumenta considerablemente. Por ejemplo, una concentración 10X utilizada con la misma tira de celdas de 1 cm de ancho requiere una apertura de 10 cm con una profundidad de ~ 55 cm. Esto se puede reducir a ~40 cm con un efecto insignificante en la eficiencia de concentración. [25] La cantidad de material reflectante necesaria es de 4 a 5 veces mayor para una concentración de 4X y de 8 a 11 veces para una concentración de 10X.
Los beneficios adicionales a las pequeñas concentraciones utilizadas incluyen el uso permitido de seguimiento de un solo eje (diario o estacionalmente, dependiendo de la orientación del colector), y enfriamiento pasivo simplificado que el necesario para concentraciones más altas. De hecho, los sustratos muy delgados utilizados simplifican enormemente la transferencia de calor: los cálculos indican que a una concentración de 10X y un sustrato Kapton™ de 25 mm de espesor colocado contra un disipador de calor de Cu enfriado pasivamente da como resultado un aumento de temperatura de solo 5-20 °C, obviando la necesidad de métodos de enfriamiento más agresivos.
Nótese que la tecnología de celdas ELO también se puede aplicar a sistemas con grandes factores de concentración; sin embargo, aquí la presente divulgación se centró solo en concentraciones más pequeñas que conducen a diseños simples y económicos que son aplicables a sistemas residenciales. Se espera que las reducciones de costes en este colector solar integrado conjunto de celda concentradora de unión múltiple e Lo reduzcan radicalmente el coste de los sistemas concentrados, así como su huella (debido al alto PCE).
A menos que se indique lo contrario, todos los números que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, etc. utilizados en la especificación y las reivindicaciones deben entenderse como modificados en todos los casos por el término “aproximadamente”. Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la siguiente memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se pretenden obtener mediante la presente invención.
Otros ejemplos de la invención serán evidentes. para los expertos en la técnica a partir de la consideración de la especificación y la práctica de la invención divulgada en el presente documento. Se pretende que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideren únicamente a modo de ejemplo, estando indicado el verdadero alcance de la invención mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un método de fabricación de un colector solar, que comprende: producir una celda solar de película delgada mediante la realización de un proceso de levantamiento epitaxial, que comprende:
hacer crecer una o más primeras capas de protección sobre un primer sustrato, en el que al menos una de dichas capas de protección comprende un compuesto elegido entre InGaP, GaAs, InGaAs, InP e InAlP;
hacer crecer una capa de AlAs en una o más primeras capas de protección;
hacer crecer una o más segundas capas de protección sobre la capa de AlAs, en donde al menos una de dichas capas de protección comprende un compuesto elegido entre InGaP, GaAs, InGaAs, InP e InAlP;
depositar al menos una capa de celdas fotovoltaicas activas encima de la segunda capa de protección; recubrir la capa superior de celdas fotovoltaicas activas con un metal;
recubrir un segundo sustrato con un metal;
presionar juntas las dos superficies metálicas para formar una unión de soldadura en frío;
y quitar la capa de AlAs con un grabador químico selectivo, y unir la celda solar de película delgada a una película reflectante flexible y luego moldear la película reflectante en la forma de un colector parabólico compuesto.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende el crecimiento de dos o tres primera y/o segunda capa de protección.
3. El método de la reivindicación 1, en el que cada capa de protección adicional se elimina con un grabador químico selectivo.
4. El método de la reivindicación 3, en el que el primer sustrato se limpia con disolvente y se trata para formar una capa de óxido.
5. El método de la reivindicación 1, en el que el segundo sustrato se elige entre un plástico,
6. El método de la reivindicación 1, en el que dicho contacto metálico comprende al menos un metal elegido entre Au, Ag y Cu.
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