MX2007004533A - Metodo para la separacion de contactos de capas electricamente conductoras sobre los contactos posteriores de celdas solares y las celdas solares correspondientes. - Google Patents

Metodo para la separacion de contactos de capas electricamente conductoras sobre los contactos posteriores de celdas solares y las celdas solares correspondientes.

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Abstract

Se expone un metodo para la produccion de una celda solar (1), que comprende un substrato semiconductor (2), el contacto electrico del mismo se alcanza sobre la superficie posterior del substrato semiconductor. La superficie posterior del substrato semiconductor comprende regiones adulteradas localmente (3). Las regiones adyacentes (4) tienen una adulteracion diferente proveniente de la region (3). Segun la invencion, se puede evitar el cortocircuito del material conductor (5) de la celda solar, con lo cual ambas regiones (3, 4) al menos en los limites (6) de los mismos, se recubren con una capa fina electricamente aislante (7). Ambas regiones (.3, 4) luego se recubren sobre la superficie total de las mismas con un material electricamente conductor (5). La separacion de las capas electricamente conductoras (5) se alcanza mediante la aplicacion de una capa barrera contra ataque quimico (8) a la superficie total, que luego se retira selectivamente sin una mascarilla, por ejemplo mediante desgaste por laser, localmente por encima de la capa aislante (7). Mediante el ataque posterior de una solucion para ataque quimico, la capa barrera contra ataque quimico (8) se retira localmente de la capa conductora (5) en la region de las aberturas (9).

Description

MÉTODO PARA LA SEPARACIÓN DE CONTACTOS DE CAPAS ELÉCTRICAMENTE CONDUCTORAS SOBRE LOS CONTACTOS POSTERIORES DE CELDAS SOLARES Y LAS CELDAS SOLARES CORRESPONDIENTES CAMPO DE A INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una célula solar en la cual se colocan tanto un contacto emisor como un contacto base sobre una superficie posterior de un substrato semiconductor y un método para fabricar esta celda solar. En particular, la invención se relaciona con un método para separar eléctricamente los contactos base y emisor colocados sobre la superficie posterior de una celda solar.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las celdas solares se utilizan para convertir la luz en energía eléctrica. En este caso, los pares portadores de la carga generados por la luz en un substrato semiconductor se separan por una unión pn y luego se suministran vía el contacto emisor y el contacto base a un circuito de potencia que comprende un consumidor.
TÉCNICA ANTERIOR En las celdas solares convencionales, el contacto emisor se coloca principalmente sobre la superficie frontal, es decir sobre la superficie orientada hacia la fuente de luz, del substrato semiconductor. Sin embargo, también se han propuesto celdas solares, por ejemplo, en la JP 5-75149 A, la DE 41 43 083 y la DE 101 42 481 en las cuales tanto el contacto base como también el contacto emisor se colocan sobre la superficie posterior del substrato. En primer lugar, esto evita el sombreado de la superficie frontal por los contactos, lo que conduce a eficiencia mejorada y a la estética mejorada de la celda solar, y en segundo lugar, estas celdas solares son más fáciles de conectar en serie ya que no hay necesidad de que la superficie posterior de una celda se conecte eléctricamente a la superficie frontal de una celda contigua. En otras palabras, una celda solar sin metalización de la superficie frontal tiene una pluralidad de ventajas: la superficie frontal de la celda solar no se sombrea por ningún contacto de tal forma que la energía de radiación incidente pueda generar portadores de carga en el substrato semiconductor sin restricción. Además, estas celdas pueden ser más fáciles de conectar a los módulos y tienen buena estética. Sin embargo, las celdas solares convencionales denominadas de contacto posterior tienen diversas desventajas. Sus métodos de fabricación son bastante detallados . Algunos métodos requieren una pluralidad de pasos de enmascaramiento, una pluralidad de pasos para ataque químico y/o una pluralidad de pasos para deposición de vapor para formar el contacto base eléctricamente separado del contacto emisor sobre la superficie posterior del substrato semiconductor. Además, las celdas solares de contacto posterior convencionales con frecuencia adolecen de cortos circuitos locales, provocados por ejemplo por las capas de inversión entre la base y la región emisora o por el aislamiento eléctrico inadecuado entre el emisor y el contacto base, conduciendo a una eficacia reducida de la celda solar . Por ejemplo, se conoce una celda solar sin metalización de la superficie frontal de R. M. Swanson "Point Contact Silicon Solar Cells", Electric Power Research Institute Rep. AP-2859, Mayo de 1983. Este concepto celular se ha desarrollado continua y adicionalmente (R.A. Sinton "Bilevel contact solar cells", patente de los Estados Unidos 5,053,083, 1991) . Una versión simplificada de esta celda solar con punto de contacto se está fabricando por SunPowerCorporation en una línea piloto (K.R. Mclnthosch, M. J. Cudzinovic, D-D Smith, W-P Mulligan y R.M. Swanson "The choice of silicon wafer for the production of low-cost rear-contact solar cells", 3rd World Conference on PV Energy Conversión, Osaka 2003, in pres s ) . Para la fabricación de estas celdas solares, se deben producir regiones adulteradas diferentemente adyacentes entre sí en una pluralidad de pasos de enmascaramiento y metalizar o poner en contacto al aplicar una estructura metálica parcialmente de múltiples capas. Una desventaja aquí es que estos métodos requieren una pluralidad de pasos de enmascaramiento en alineación y por lo tanto son complicados. Se conoce a partir de la JP 575149 A una celda solar sin metalización de la superficie frontal que tiene regiones elevadas y ahuecadas sobre la superficie posterior de la celda solar. Esta celda solar también se puede fabricar utilizando sólo una pluralidad de pasos de enmascaramiento y para ataque químico. Además, la formación de regiones elevadas y ahuecadas requiere pasos de trabajo adicional comparación con una celda solar con superficies planas . La patente DE 41 43 083 describe una celda solar sin metalización de la superficie frontal en la cual no son completamente necesarios los pasos de enmascaramiento en alineación. Sin embargo, la eficacia de esta celda es baja debido a que la capa de inversión conecta dos sistemas de contacto que provocan una resistencia paralela baja y por lo tanto un bajo factor de llenado. La patente DE 101 42 481 describe una celda solar con contactos base y emisor sobre la superficie posterior. Esta celda solar también tiene una estructura de superficie posterior aunque los contactos se localizan sobre los costados de las elevaciones. Esto requiere dos pasos para deposición de vapor al vacío para la fabricación de los contactos. Además, en esta celda hay una exigencia tecnológica para la fabricación de un emisor local. Una dificultad particular con las celdas solares de contacto posterior es la fabricación complicada de los contactos de superficie lateral donde se deben evitar absolutamente los cortos circuitos eléctricos.
OBJETIVO DE LA INVENCIÓN Puede haber una necesidad por la presente invención para evitar o al menos reducir los problemas mencionados anteriormente y proporcionar una celda solar y un método para la fabricación de una celda solar que alcance una eficacia alta y sea fácil de producir. De acuerdo con la invención, la necesidad se puede alcanzar mediante un método de fabricación y una celda solar que tenga las características de las reivindicaciones independientes. Las modalidades ventajosas y desarrollos adicionales de la invención se obtienen a partir de las reivindicaciones dependientes . En particular, la invención resuelve el problema de fabricar los dos sistemas de contacto de superficie posterior es decir, el contacto base y el contacto emisor y su separación eléctrica sin problemas de una manera simple y describe una celda solar que se pueda fabricar simplemente mediante este método .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para fabricar una celda solar, que comprende los siguientes pasos: proporcionar un substrato semiconductor con una superficie frontal del substrato y una superficie posterior del substrato; formar una región emisora y una región base cada una sobre la superficie posterior del substrato; formar una capa eléctricamente aislante sobre la superficie posterior del substrato al menos en las regiones de unión sobre un límite de la región en el cual la región emisora se une a la región base; depositar una capa metálica al menos sobre las regiones parciales de la superficie posterior del substrato; depositar una capa barrera contra ataque químico al menos sobre las regiones parciales de la capa metálica, en donde la capa barrera contra ataque químico es substancialmente resistente a un ácido de grabado para atacar químicamente la capa metálica; retirar localmente la capa barrera contra ataque químico al menos en las regiones parciales de las regiones de unión; grabar por ataque químico la capa metálica, en donde la capa metálica se retira substancialmente en las regiones parciales en las cuales la capa barrera contra ataque químico se retira localmente. Se puede utilizar una placa de contacto de silicio como el substrato semiconductor. El método es particularmente conveniente para la fabricación de celdas solares de contacto posterior en las cuales se forma un emisor en la superficie tanto frontal como también posterior de la celda solar (por ejemplo, las celdas solares denominadas EWT (Emitter Wrap Through [Emisor Cubierto Totalmente] ) . Como resultado de la corta distancia de una unión pn que separa los pares portadores de carga, en estas celdas solares se pueden utilizar placas de contacto de silicio de baja calidad, por ejemplo, hechas de silicio multicristalino o silicio con Cz, que tienen una longitud de difusión portadora minoritaria más corta que el espesor de la placa de contacto. Las capas semiconductoras finas aplicadas a un substrato portador que tiene un espesor en la variación de unos cuantos micrómetros se pueden utilizar como el substrato semiconductor. El método de acuerdo con la invención es particularmente ventajoso para la fabricación de celdas solares de capa fina debido a que, en contraste con algunos de los métodos convencionales especificados en la introducción, no se requiere ninguna estructuración de la superficie posterior del substrato aunque el método se puede aplicar a substratos con una superficie posterior plana.
La región emisora que se formará posteriormente y la región base de la celda solar tienen diferentes adulteraciones tipo n o tipo p. La definición de las dos regiones se puede efectuar, por ejemplo, al proteger localmente la capa base de la difusión utilizando una capa de enmascaramiento o mediante la difusión sobre la superficie total y posteriormente mediante grabado por ataque químico localmente lejos del emisor resultante o retirarlo por medio de desgaste por láser. Las dos regiones se pueden incluir entre sí en una forma similar a peine ( "interdigitalizar" ) . Esto tiene el resultado de que los pares portadores de carga generados en el substrato semiconductor sólo tienen que viajar distancias cortas hasta una unión pn y luego se separan y se pueden retirar vía las metalizaciones en contacto con las regiones respectivas. La recombinación y las pérdidas de resistencia en serie de esta forma se pueden reducir al reducir al mínimo. En este caso, no es necesario que la región emisora y la región base ocupen las mismas fracciones superficiales sobre la superficie lateral posterior total . En la región de unión anterior, el límite de la región en el cual la región emisora se une a la región base, es decir en el punto donde una unión pn alcanza la superficie del costado posterior del substrato, se forma una capa eléctricamente aislante la superficie posterior del substrato. Por "superior" se debe entender en la presente como la unión a la superficie del costado posterior del substrato. Por "regiones de unión" se debe entender como aquellas regiones que están lateralmente adyacentes al límite de la región, es decir aquellas paralelas a la superficie del substrato. La capa eléctricamente aislante puede ser una dieléctrica, esta superficie pasiva tanto la superficie del substrato localizada por debajo y en particular la unión pn expuesta y también evita los cortos circuitos entre la región emisora y la región base provocados por una capa metálica localizada posteriormente sobre la misma. La capa aislante de preferencia se forma con óxido de silicio y/o nitruro de silicio. Éste se puede formar por medio de cualquier método conocido. Por ejemplo, un óxido se puede desarrollar térmicamente sobre la superficie de silicio o un nitruro se puede depositar por medio de un método de CVD. En este caso, es importante que la capa se aisle eléctricamente tanto como sea posible.
Cualesquiera perforaciones pueden afectar adversamente las propiedades aislantes de la capa. De esta forma, se debe estar seguro de que la capa sea tan compacta como sea posible. Los óxidos desarrollados térmicamente por lo general son más compactos que los nitruros depositados y de esta forma pueden ser más convenientes. Debido a que la capa aislante sólo se debe formar en las regiones de unión, pero las regiones de intercalación no se deben recubrir por la capa para los propósitos de contacto eléctrico, la capa aislante se puede aplicar selectivamente a través de una mascarilla, donde se debe prestar atención al posicionamiento correcto con relación al límite de la región. Alternativamente, la capa aislante se puede formar sobre el área total en la superficie posterior del substrato y luego se puede retirar localmente, por ejemplo, en líneas o manchas, mediante desgaste por láser o grabado por ataque químico local por ej emplo . En otra alternativa, una capa de enmascaramiento que se ha formado antes de la difusión interna de la región emisora en la región base para protegerla de la difusión, puede permanecer la superficie posterior del substrato y luego sirve como una capa aislante. Debido a que los adulterantes del emisor también se difunden lateralmente bajo la capa de enmascaramiento durante la difusión, esta capa posteriormente cubre el límite de la región entre el emisor y la región base. En el próximo paso del proceso, una capa metálica se deposita de preferencia sobre la superficie posterior total del substrato. Por ejemplo, no se requiere de enmascaramiento, mediante fotolitografía, de las regiones individuales de la superficie posterior del substrato. Las regiones parciales de la superficie posterior del substrato, utilizadas por ejemplo para mantener el substrato durante la deposición, posiblemente permanece libre de la capa metálica. De preferencia se utiliza aluminio para la capa metálica. Después de que la capa metálica se haya depositado, en la misma se deposita una barrera contra ataque químico, nuevamente al menos en las regiones parciales. La capa barrera contra ataque químico de esta forma recubre la capa metálica, al menos en parte. De preferencia, tanto la capa metálica como la capa barrera contra ataque químico localizadas sobre la misma, substancialmente cubre superficie posterior del substrato total. De acuerdo con la invención, la capa barrera contra ataque químico es substancialmente resistente a un ácido de grabado utilizado para atacar químicamente la capa metálica. Esto significa que un ácido de grabado, por ejemplo, una solución líquida de grabado o un gas reactivo que ataca severamente la capa metálica, no sólo graba ligeramente la capa barrera contra ataque químico. Por ejemplo, la proporción de grabado del ácido para grabar por ataque químico con relación a la capa metálica debe ser muy alta, por ejemplo, en un factor de diez, del que se- relaciona con la capa barrera contra ataque químico. Para la capa barrera contra ataque químico, de preferencia se pueden utilizar metales conductores y, en particular, que se puedan soldar tales como por ejemplo, plata o cobre. El término "que se pueda soldar" se debe entender en la presente como un cable convencional o una tira de contacto que se pueda soldar sobre la capa barrera contra ataque químico y que se pueda utilizar, por ejemplo, para conectar celdas solares entre sí. En este caso, debe ser posible utilizar métodos de soldado simples y rentables sin utilizar soldaduras especiales o herramientas especiales tal como se requieren para, soldar aluminio o titanio o los compuestos de estos metales, por ejemplo. Debe ser posible soldar la barrera contra ataque químico, por ejemplo, utilizando soldadura de plata convencional y hierros de soldadura convencionales. Sin embargo, los dieléctricos tales como por ejemplo, óxido de silicio (por ejemplo, Si02) o nitruro de silicio (por ejemplo, Si3N4) también se pueden utilizar y posiblemente se puedan utilizar en los pasos de fabricación posteriores al poner en contacto la capa metálica ubicada por debajo de los mismos . La capa metálica y/o la capa barrera contra ataque químico se depositan de preferencia mediante deposición de vapor o electrónica. En la misma, ambas capas se pueden depositar durante un paso de vacío individual. La capa barrera contra ataque químico luego se retira localmente al menos en las regiones parciales sobre las regiones de unión. En otras palabras, la capa barrera contra ataque químico se retira al menos en parte, cuando la superficie posterior del substrato se recubre por la capa eléctricamente aislante en el límite de la región de las uniones pn expuestas. La capa barrera contra ataque químico se puede retirar de preferencia libre de enmascaramiento, es decir sin utilizar ninguna mascarilla que se haya colocado encima o que se haya generado fotolitográficamente para abrir localmente la capa barrera contra ataque químico. La capa barrera contra ataque químico de preferencia se puede retirar localmente por medio de un láser mediante desgaste por láser. En este caso, la capa barrera contra ataque químico se evapora localmente mediante un láser de alta energía o se hace triturar de tal forma que se exponga la capa metálica localizada por debajo. Alternativamente, la capa barrera contra ataque químico se puede retirar por medio de una solución de grabado por ataque químico que se aplica localmente por ejemplo, mediante un dispensador similar a una impresora por chorro de tinta. En otra alternativa, la capa barrera contra ataque químico también se puede retirar localmente por medios mecánicos, por ejemplo, mediante rayado o aserrado .
En un paso de proceso posterior, la superficie posterior del substrato con la capa metálica localizada sobre la misma y la capa barrera contra ataque químico que la recubre, se expone a un ácido para grabado. En las regiones cubiertas por la capa barrera contra ataque químico, la capa metálica no se ataca o apenas se ataca mediante el ácido para grabado. En las regiones parciales donde la capa barrera contra ataque químico se ha retirado localmente sin embargo, el ácido para grabado puede atacar directamente la capa metálica. La capa metálica ubicada por debajo la capa barrera contra ataque químico se graba lejos en estas regiones parciales. Se forma una división separadora, que se extiende hasta donde se ubica la capa eléctricamente aislante por debajo. Como resultado, la capa metálica en la región base ya no se conecta eléctricamente a la capa metálica en la región emisora . El método de acuerdo con la invención también puede alcanzar un aislamiento eléctrico del contacto base a partir del contacto emisor también ubicado sobre la superficie posterior del substrato de una manera simple. En este contexto, es ventajoso que la capa eléctricamente aislante deba cubrir el límite de la región en todos los puntos, aunque también se puede extender sobre las regiones substancialmente extensas de la superficie posterior del substrato. Un dieléctrico que actúa como una capa aislante puede pasivar superficialmente amplias áreas anchas de la superficie posterior del substrato y sólo se debe abrir localmente al entrar en contacto con el emisor. Los contactos base se pueden accionar a través del dieléctrico en la región base mediante un método LFC (contactos activados por láser) . Alternativamente, el dieléctrico se puede abrir selectivamente de forma local entes de la deposición metálica en la región base . El retiro local de la capa barrera contra ataque químico debe quedar de nuevo simplemente en alguna parte en el área de las regiones de unión subyacentes y esto se lleva a cabo de tal forma que después del paso de grabado por ataque químico, el contacto base total se separa eléctricamente por completo del contacto emisor. Esto significa que las divisiones de separación que aislan el contacto emisor del contacto base siempre deben correr en las regiones en las cuales las capas metálicas inmediatas se aislan de la superficie posterior del substrato mediante la capa aislante subyacente. Si las amplias áreas de la superficie posterior del substrato se recubren por la capa aislante, esto proporciona por lo tanto gran libertad con respecto al perfil geométrico de la división separadora. No es necesario que se alineen exactamente sobre el límite de la región de las uniones pn superficiales pn aunque pueden correr separadas lateralmente a partir de este límite de la región. Por ejemplo, la división separadora se puede conformar como una forma de meandro. También se puede formar de manera que se alarguen las regiones digitales de metalización aisladas entre sí mediante el estrechamiento de la división separadora de un borde lateral de la celda solar hacia un borde lateral opuesto. De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se propone una celda solar, que comprende: un substrato semiconductor que comprende una superficie frontal del substrato y una superficie posterior del substrato; una región base de un primer tipo de adulteración sobre la superficie posterior del substrato y una región emisora de un segundo tipo de adulteración sobre la superficie posterior del substrato; una capa dieléctrica en las regiones de unión sobre un límite de la región en el cual la región base se une a la región emisora; un contacto base que entra en contacto eléctricamente con la región base al menos en las regiones parciales y un contacto emisor que entra en contacto eléctricamente con la región emisora al menos en las regiones parciales, en donde el contacto base y el contacto emisor cada uno tiene una capa metálica en contacto con el substrato semiconductor, en donde la capa metálica del contacto base se separa lateralmente de la capa metálica del contacto emisor sobre la capa dieléctrica mediante un hueco separador de tal forma que el contacto emisor y el contacto base se separen eléctricamente . En particular, la celda solar puede tener características tales como aquéllas formadas por el método de acuerdo con la invención descrita anteriormente . En una modalidad, la celda solar se configura de tal manera que la capa metálica del contacto base y la capa metálica del contacto emisor se coloquen substancialmente a la misma distancia desde la superficie frontal del substrato. En otras palabras, esto significa que los dos contactos se apliquen superficie plana posterior del substrato. Los contactos por lo tanto sólo se separan lateralmente mediante un hueco separador y existe ningún espacio vertical como se puede encontrar en muchas celdas solares de contacto posterior convencionales . En una modalidad adicional, otra capa metálica fina se localiza sobre la capa metálica que forma los contactos, esta capa fina sirve como una capa barrera contra ataque químico durante la fabricación de la celda solar. Esta capa se forma de preferencia utilizando un material que se pueda soldar tal como por ejemplo, plata o cobre. Los contactos cuya capa metálica se puede hacer de aluminio difícil de soldar, se pueden soldar fácilmente con la ayuda de esta capa y de esta forma, las celdas solares se interconectan entre sí. Las características y ventajas adicionales de la invención se obtienen a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas junto con los dibujos adjuntos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 muestra una vista en sección esquemática de una celda solar de acuerdo con la invención y de acuerdo con una primera modalidad. Las Figs . 2A a 2C ilustran esquemáticamente los pasos del proceso de una secuencia del proceso de acuerdo con la invención.
La Fig. 3 muestra una vista en sección esquemática de una celda solar de acuerdo con la • invención y de acuerdo con una segunda modalidad con divisiones separadoras que se desvían lateralmente con respecto a un límite de la región. La Fig. 4 muestra una vista esquemática de una celda solar de acuerdo con la invención y de acuerdo con una tercera modalidad en la cual la división separadora tiene una configuración con forma de meandro. La Fig. 5 muestra una vista esquemática de una celda solar de acuerdo con la invención y de acuerdo con una cuarta modalidad con estrechar los dedos de contacto.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las modalidades de las celdas solares 1 de acuerdo con la invención y un método de acuerdo con la invención convenientes para su fabricación ahora se describen haciendo referencia a las Figuras 1, 2? a 2C y 3. Las Figuras 2A a 2C ilustran los pasos del proceso para separar las regiones de contacto posterior haciendo referencia a la región A bordeada por la línea punteada de la Fig. 1.
Sobre la superficie posterior de una lámina de placas de contacto de silicio p-adulteradas que sirve como un substrato semiconductor 2, las regiones emisoras n-adulteradas 3 se difunden interna y localmente. Para este propósito, la superficie del substrato 2 donde no se lleva a cabo ninguna difusión, se protege con una barrera de difusión, por ejemplo, nitruro de silicio y el substrato luego se sujeta a la difusión de fósforo. Una capa eléctricamente aislante 7 en la forma de una capa de óxido de silicio desarrollada térmicamente y una capa de nitruro de silicio depositadas sobre ésta mediante CVD luego se aplica sobre la superficie posterior total del substrato. Esta capa 7 luego se retira localmente en las tiras mediante desgaste por láser en el área de contacto posterior del emisor, es decir sobre la región emisora 3. Luego una capa de aluminio que sirve como una capa metálica 5 se deposita inicialmente sobre la superficie posterior del substrato total, haciendo contacto directo con la superficie posterior del substrato en la región emisora 3 mientras que en la región base 4 y en una región de unión adyacente a la región límite 6, la capa se ubica sobre la capa aislante 7. En el mismo paso para deposición de vapor, se aplica una capa de plata que sirve como una capa barrera contra ataque químico 8 sobre la capa metálica 5. Ahora se proporciona una secuencia de capas como se muestra en la Fig. 2A. Enseguida, en un paso del proceso mostrado en la Fig. 2B, la capa barrera contra ataque químico 8 se abre localmente utilizando un láser. La geometría de la región abierta 9 en la cual la capa barrera contra ataque químico 8 se retira, se puede variar ampliamente en la presente. Para evitar cortos circuitos entre el contacto emisor posterior y el contacto base posterior, simplemente es necesario asegurarse de que la región 9 abierta ya se localice sobre la capa aislante 7 y que una región abierta 9 se ubique por encima o adyacente a cada límite de la región 6. Como se puede observar en la modalidad ilustrada de la Fig. 4, la región abierta 9 puede tener un perfil con forma de meandro. De esta manera, se forman los dedos de contacto interdigitalizados . En otra modalidad ilustrada en la Fig. 5, los dedos de contacto interdigitalizados se configuran como estrechados. Esto tiene la ventaja de que en las regiones de los dedos de contacto en los cuales fluye corriente intensa, la sección transversal de los dedos de contacto es grande y de esta forma se reducen las pérdidas de resistencia.
En un paso del proceso posterior mostrado en la Fig. 2C, el substrato semiconductor con la secuencia de capas aplicadas al mismo se somete a ataque químico. En este caso, como el ácido para grabado se puede utilizar una solución, por ejemplo, con base en HCl. o un gas reactivo. Este ácido para grabado no ataca o apenas ataca la barrera contra ataque químico. Sin embargo, en las regiones abiertas 9 el ácido para grabado actúa directamente sobre la capa metálica 5 y la ataca químicamente. Se forma una división separadora 10, que se extiende por debajo de la capa aislante 7 y separa la capa metálica 5a del contacto emisor desde la capa metálica 5b del contacto base. La Figura 3 muestra una modalidad en la cual la división separadora 10 se ubica en una región lateralmente a una distancia del límite de la región 6. Además, se aplica localmente una capa de barniz 12 sobre la capa aislante 7, aumentando la resistencia entre la capa metálica 5 y el substrato subyacente. Esto puede ser particularmente ventajoso cuando la capa aislante 7 tiene perforaciones microscópicas que podrían provocar cortos circuitos. En resumen y en otras palabras, la invención puede describirse como sigue: una celda solar (1) que comprende un substrato semiconductor (2) se propone donde se hace contacto eléctrico sobre la superficie posterior del substrato semiconductor. La superficie posterior del substrato semiconductor tiene regiones adulteradas localmente (3) . Las regiones adyacentes (4) exhiben adulteración diferente de la región (3). Las dos regiones (3, 4) se recubren inicialmente con el material eléctricamente conductor (5) sobre el área total. Para que el material conductor (5) no haga cortocircuito con la celda solar, las dos regiones (3, 4) se recubren con una capa eléctricamente aislante fina (7), al menos en los límites de la región (6) . La capa eléctricamente conductora (5) se separa al aplicar una capa barrera contra ataque químico (8) sobre la superficie total que luego se retira libre de enmascaramiento y selectivamente por ejemplo, mediante desgaste por láser, localmente por debajo de la capa aislante (7) . La capa conductora (5) se retira localmente en el área de las aberturas (9) de la capa barrera contra ataque químico (8) mediante la acción posterior de una solución de grabado por ataque químico. Entre otras se alcanzan las siguientes ventajas con la celda solar que se ha presentado, también designada como la celda HORIZON (Horizontal Rear Interdigitated ZONes [Zonas Interdigitali zadas Posteriores Horizontales]) : - Los contactos posteriores base y emisor se pueden producir fácilmente aislados eléctricamente entre sí. Los contactos tienen una capa doble que comprende una capa metálica depositada por vapor y una capa barrera contra ataque químico. La separación del contacto de preferencia se alcanza por medio de desgaste por láser local sin contacto o mediante grabado por ataque químico local lejos de la capa barrera contra ataque químico y grabado por ataque químico local posterior lejos de la capa metálica. De esta forma durante la metalización no se presenta ninguna carga mecánica de la celda solar. - Sólo se requiere un paso para deposición al vacío para la deposición de la capa metálica y la capa barrera contra ataque químico sobre la superficie total. - Los contactos metálicos se pueden separar sobre una superficie posterior plana del substrato; no se requiere de la estructuración superficial de la lámina de placas de contacto de silicio; Como resultado de la configuración geométrica flexible de los contactos metálicos,' se pueden alcanzar una baja resistencia de contacto y una baja recombinación del contacto, así como también una alta conductividad de los dedos de contacto. Si se utiliza una capa barrera contra ataque químico que se pueda soldar, ésta se puede utilizar simplemente al soldarlas con las tiras de contacto para conectar la celda solar a los módulos. La celda solar de acuerdo con la invención y el método de fabricación de acuerdo con la invención se han descrito simplemente como ejemplos por medio de las modalidades anteriores. Se debe observar que los pasos del proceso descritos anteriormente se relacionan principalmente con la parte del procesamiento completo de una celda solar que se puede utilizar de acuerdo con la invención para formar los contactos posteriores base y emisor eléctricamente aislados entre sí. Es evidente para los expertos en la técnica familiarizados con la técnica anterior que los pasos del proceso descritos y los cambios y modificaciones que quedan dentro del alcance de las reivindicaciones anexas se pueden combinar con los pasos del proceso conocidos adicionales y de esta forma, se pueden producir diversos tipos de celdas solares. Por ejemplo, para formar la superficie frontal de la celda solar se pueden utilizar diversos pasos adicionales tales como por ejemplo, texturización superficial, difusión del emisor, pasivación superficial, deposición de una capa anti-reflejante, etc.

Claims (21)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un método para fabricar una celda solar (1) que comprende los siguientes pasos: proporcionar un substrato semiconductor (2) con una superficie frontal del substrato y una superficie posterior del substrato; formar una región emisora (3) y una región base ( 4 ) cada una sobre la superficie posterior del substrato; - formar una capa eléctricamente aislante (7) sobre la superficie posterior del substrato al menos en las regiones de unión sobre un límite de la región (6) en el cual la región emisora se une a la región base ( 4 ) ; - depositar una capa metálica (5) al menos sobre las regiones parciales de la superficie posterior del substrato; depositar una capa barrera contra ataque químico (8) al menos sobre las regiones parciales de la capa metálica (5), en donde la capa barrera contra ataque químico (8) es substancialmente resistente a un ácido de grabado para atacar químicamente la capa metálica ( 5 ) ; retirar localmente la capa barrera contra ataque químico (8) al menos en las regiones parciales de las regiones de unión; grabar por ataque químico la capa metálica (5), en donde la capa metálica (5) se retira substancialmente en las regiones parciales en las cuales la capa barrera contra ataque químico (8) se retira localmente.
  2. 2. El método según la reivindicación 1, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) se retira localmente libre de enmascaramiento.
  3. 3. El método según la reivindicación 1 ó 2, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) se retira localmente por medio de un láser.
  4. 4. El método según la reivindicación 1 ó 2, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) se retira localmente por medio de una solución de grabado por ataque químico aplicada localmente.
  5. 5. El método según la reivindicación 1 ó 2, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) se retira localmente de forma mecánica.
  6. 6. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) se retira localmente en una región separada lateralmente del límite de la región (6) .
  7. 7. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) es conductiva eléctricamente.
  8. 8. El método según la reivindicación 7, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) se puede soldar.
  9. 9. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) y/o la capa metálica (5) se depositan mediante deposición por vapor o electrónica.
  10. 10. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) se retira localmente en las regiones con forma de meandro.
  11. 11. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) se retira localmente de tal forma que las regiones digitales de metalización alargadas (11) entre las regiones (9) en las cuales se retira la capa barrera contra ataque químico (8) , se estrechen de un borde lateral de la celda solar (1) hacia un borde lateral opuesto.
  12. 12. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la capa eléctricamente aislante (7) comprende óxido de silicio y/o nitruro de silicio.
  13. 13. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde se aplica una capa de barniz eléctricamente aislante (12) sobre la capa eléctricamente aislante (7) .
  14. 14. Una celda solar (1), que comprende: un substrato semiconductor (2) que comprende una superficie frontal del substrato y una superficie posterior del substrato; una región base (4) de un primer tipo de adulteración sobre la superficie posterior del substrato y una región emisora (3) de un segundo tipo de adulteración sobre la superficie posterior del substrato; - una capa dieléctrica (7) en las regiones de unión sobre un límite de la región (6) en el cual la región base (4) se une a la región emisora (3) ; un contacto base (5b) que entra en contacto eléctricamente con la región base (4) al menos en las regiones parciales, y un contacto emisor (5a) que entra en contacto eléctricamente con la región emisora (3) al menos en las regiones parciales, en donde el contacto base (5b) y el contacto emisor (5a) cada uno tiene una capa metálica (5) en contacto con el substrato semiconductor, en donde la capa metálica del contacto base (5b) se separa lateralmente de la capa metálica del contacto emisor (5a) sobre la capa dieléctrica (7) mediante un hueco separador (10) de tal forma que el contacto emisor (5a) y el contacto base (5b) se separen eléctricamente. en donde la celda solar comprende una capa barrera contra ataque químico que se pueda soldar (8) que recubre las capas metálica (5a, 5b) del contacto base y el contacto emisor al menos en parte.
  15. 15. La celda solar según la reivindicación 14, en donde el hueco separador (10) se separa lateralmente del límite de la región (6) al menos en las regiones parciales.
  16. 16. La celda solar según la reivindicación 14 ó 15, en donde la capa metálica del contacto base (5b) y la capa metálica del contacto emisor (5a) se colocan substancíalmente a la misma distancia de la superficie frontal del substrato.
  17. 17. La celda solar según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en donde la capa barrera contra ataque químico (8) comprende plata y/o cobre.
  18. 18. La celda solar según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en donde las capas metálicas del contacto emisor y/o el contacto base comprenden aluminio.
  19. 19. La celda solar según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, que comprende además una capa de barniz eléctricamente aislante (12) que recubre la capa dieléctrica (8) al menos parcialmente .
  20. 20. La celda solar según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, en donde el hueco separador (10) se forma en una configuración de meandro.
  21. 21. La celda solar según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, en donde el contacto emisor (5a) y/o el contacto base (5b) se forman con dedos alargados (11) que se estrechan desde un borde lateral de la celda solar (1) hacia un borde lateral opuesto .
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