WO2012072839A1 - Método para la fabricación de una célula solar lateral de banda intermedia - Google Patents

Método para la fabricación de una célula solar lateral de banda intermedia Download PDF

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David Pastor Pastor
Álvaro DEL PRADO MILLÁN
Ignacio MÁRTIL DE LA PLAZA
Germán GONZÁLEZ DÍAZ
Elisa ANTOLÍN FERNÁNDEZ
Antonio MARTÍ VEGA
Antonio LUQUE LÓPEZ
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Universidad Politecnica de Madrid
Universidad Complutense de Madrid
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Universidad Politecnica de Madrid
Universidad Complutense de Madrid
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Bl solar cells (see patent WO0077829, "Intermediate band semiconductor photovoltaic solar cell") have a theoretical maximum efficiency greater than that of traditional single junction solar cells.
  • the basis of operation is the Bl materials. These materials have an additional band of allowed states between the traditional valence band and conduction band, the Bl. In this way, Bl materials are able to absorb photons with energy less than that of the prohibited band of the semiconductor.
  • a carrier can pass from the valence band to the conduction band absorbing photons of energy less than that of the prohibited band.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26)
  • One possible way to manufacture Bl materials is the introduction of impurities that act as deep centers in a certain semiconductor, following the method set forth in the patent ES2276624 ("Method for the suppression of non-radiative recombination in doped materials with deep centers") . This method involves reaching very high impurity concentrations of around 6x10 19 cm "3.
  • the resulting material Due to the high concentration required, generally exceeding the solid solubility limit of the deep center in the semiconductor, the resulting material can be highly unstable at temperatures relatively low For this reason, the thermal load contributed to the material after its formation should be minimized In this sense, design strategies are not advisable in which the p-type material, or the n-type material, or both, are manufactured later that the Bl material, and that require a relatively high process temperature in said manufacturing.
  • the required deep center can be introduced at the concentration required in the semiconductor to manufacture a Bl material.
  • the semiconductor crystal structure is damaged, and a heat treatment is necessary to rebuild it.
  • a technique outside the thermodynamic equilibrium is usually necessary to recover the crystalline structure and at the same time exceed the solid solubility limit of the deep center in the host semiconductor.
  • the best technique is annealing with excimer lasers, as described in J. Olea et. al., Journal of Applied Physics 107, 103524 (2010).
  • a procedure to obtain a silicon-based Bl material is the implantation of titanium in high doses, which acts as a deep center in silicon, and the subsequent annealing with excimer laser (see J. Olea et. Al., Journal of Physics D : Applied Physics 42, 085110 (2009)).
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) concentration of impurities required, the material may be unstable, and thermal processes subsequent to its manufacture could damage it. And on the other hand, the tails of the implantation are areas where the concentration of the deep center is not high enough to form a Bl.
  • the manufacturing method proposed in this patent can solve the first problem and reduce or even eliminate the effects of the second.
  • the manufacturing strategy consists of arranging the three materials, the material of Bl (1), the semiconductor type n (2) and the semiconductor type p (3), in a lateral configuration on a substrate determined (5), forming a heterogeneous surface layer, instead of arranging them vertically superimposed as in a traditional structure.
  • the material of Bl (1) is not hidden by any of the other two emitters (2), (3).
  • a process could be designed in which the three materials were manufactured simultaneously, or the three materials could be manufactured in different phases, in the desired order.
  • the order of manufacture of the three materials is imposed by the arrangement of the layers.
  • the substrate could even act as an emitter type n (2) or type p (3), so that type of semiconductor can be removed from the surface layer ( Figure 2).
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) thermal input contributed to the process could be important, and Bl's material would deteriorate.
  • thermal input contributed to the process could be important, and Bl's material would deteriorate.
  • a defect that Bl solar cells can suffer based on the ionic implantation of deep centers at high doses is the effect of the implant tails.
  • the effect of these tails increases due to the channeling of the ions in the crystal structure of the semiconductor during implantation.
  • the concentration of impurities would not be enough to form a Bl, so that a very high non-radiative recombination could occur, a very pernicious phenomenon for photovoltaic devices.
  • a preamorphization process can be performed by implanting
  • the crystalline network is recovered by a laser annealing process. This laser annealing also reduces the effect of the implant tails, since it produces very abrupt concentration profiles of impurities.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) • It differs from other patents based on Bl materials in that it has a lateral configuration, that is, that the Bl (1) and semiconductor type n (2) and p (3) semiconductors are manufactured in the same layer. This allows the material of Bl (1) to be manufactured last, being able to minimize the thermal load applied, thus solving the problem of thermal instability.
  • Document ES2324013A1 also proposes a method for the manufacture of an intermediate band solar cell by ion implantation, but the invention we propose in this document differs from the previous one in several fundamental aspects. First, the structure of the final devices are completely different, and the manufacturing recipe too. And on the other hand, the invention proposed in document ES2324013A1 does not solve neither the problem of thermal instability of the intermediate band material nor the detrimental effect of the tails of the ionic implantation in the final device, which are undoubtedly determinants for the operation of the device.
  • a low temperature passivation process is used to avoid inducing a high thermal load on the Bl (1) material.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) the implant tails: because a high concentration of the deep center is necessary to form the Bl (1) material, a thermal process could produce a diffusion of said center, increasing the extension of the tails. Therefore, the lateral configuration itself is also effective in reducing the effect of the implant tails.
  • the proposed solar cell can function as a solar cell with rear contacts, since by definition the material of Bl (1) must not be contacted electrically to maximize the open circuit voltage, leaving it uncovered. Therefore, either side of the device could be oriented towards the light source.
  • Figure 1 Illustration depicting a lateral solar cell of Bl with the material of Bl (1) and semiconductors type n (2) and type p (3) in the same layer.
  • Figure 2 Illustration depicting a lateral solar cell of Bl with the material of Bl (1) and the semiconductor type p (3) in the same layer, on a semiconductor substrate type n (2).
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) Figure 3. Illustration of the manufacturing process of an intermediate solar band side cell. Structure after texturing and implantation of impurity type n (2).
  • Figure 4 Illustration of the manufacturing process of a lateral solar band of intermediate band. Structure after implantation of impurity type p (3).
  • Figure 5 Illustration of the manufacturing process of an intermediate solar band lateral band. Structure after the implementation of the Bl material (1).
  • Figure 6 Illustration of the manufacturing process of a lateral solar band of intermediate band. Structure after the deposition of the passive layer (6) and the anti-reflective layer (7).
  • Figure 7 Illustration of the manufacturing process of a lateral solar band of intermediate band. Structure after the manufacturing of the contacts (4).
  • Wafer cleaning is performed, consisting of a bath in acetone followed by a bath in methanol and dried with nitrogen to clean the surface of organic compounds.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) 4. Using a photolithography process, masks for alignment marks will be defined. These alignment marks will go on the non-textured face. In this step, the textured face will be protected with photosensitive resin so that it is not attacked in the process of creating the alignment marks.
  • Wafer cleaning is performed, consisting of an acetone bath followed by a methanol bath and nitrogen drying to remove the photosensitive resin from the photolithography process from the surface.
  • the mask (8) is defined for the ionic implantation of the impurity type n (2) (figure 3).
  • 31 P is implanted at 32 keV with a dose of 10 13 cm “2 and then 3 P is implanted at 110 keV with a dose of 4x10 13 cm “ 2 . Both implants are performed with an inclination of the wafer of 7 or with respect to the perpendicular of the beam to reduce the effect of the canalization.
  • a cleaning is performed as detailed in step 6 to remove the implantation mask created in step 7.
  • the mask (8) is defined for the ionic implantation of the impurity type p (3) (figure 4).
  • Ionic implantation is performed to produce the semiconductor type p (3).
  • 1 B is implanted at 20 keV with a dose of 10 13 cm “2 and then 11 B is implanted at 50 keV with a dose of 4x10 13 cm “ 2 . Both implants are performed with an inclination of the wafer of 7 or with respect to the perpendicular of the beam to reduce the effect of the canalization.
  • a cleaning is performed as detailed in step 6 to remove the implantation mask created in step 10.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) 13.
  • a rapid thermal annealing process is carried out at 900 ° C for 20 seconds in an inert atmosphere to reconstruct the crystalline structure in the implanted areas (2), (3), and to electrically activate the boron and phosphorus impurities.
  • a mask (8) is defined for the ionic implantation of the deep impurity, in this case titanium, with which the Bl (1) material will be formed ( Figure 5).
  • Pre-implantation of silicon is performed to produce an amorphous that serves to reduce the phenomenon of channeling in titanium implantation.
  • 28 Si is implanted at 170 keV with a dose of 5x10 15 cm "2 with an inclination of the wafer of V with respect to the perpendicular of the beam to reduce the effect of the canalization on the implantation of Si.
  • a titanium implantation process is carried out to manufacture the Bl (1) material. First, 8 Ti is implanted at 35 keV with a dose of 10 15 cm “2 and then 48 Ti is implanted at 150 keV with a dose of 4x10 15 cm “ 2 . Both implants are carried out with a wafer inclination of 7 ° with respect to the perpendicular of the beam to reduce the effect of channeling.
  • step 7 A cleaning is performed as detailed in step 6 to remove the implantation mask created in step 14.
  • Annealing is performed at 450 ° C for 30 minutes to obtain a flat interface between the substrate and the amorphous surface layer at implantation. In this way a better recovery of the crystalline structure will be achieved in the subsequent laser annealing.
  • An anneal is performed on the entire wafer, on the implanted face, with a KrF excimer laser (248 nm) with a pulse lasting 20 ns with an energy density of 1.8 J / cm 2 . This step is used to reconstruct the crystalline structure in the area implanted with titanium and produce the Bl material.
  • a deposit is made on both sides of the wafer, made of high quality hydrogenated amorphous silicon (6), by means of a chemical vapor deposition assisted by plasma cyclotron resonance of electrons at 200
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) ° C. This process passive the surface of the two sides of the wafer (figure 6).
  • a photolithography process is performed to define a mask that discovers the areas to be electrically contacted in semiconductors type n (2) and type p (3).
  • a dry attack is performed by a reactive plasma using as precursor SF 6 at room temperature. This attack eliminates the oxynitride layer (7) and the hydrogenated amorphous silicon layer (6) in the areas to be contacted.

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Abstract

Para fabricar una célula solar de banda intermedia es necesario conectar al material de banda intermedia (1) un semiconductor tipo n (2) y otro tipo p (3), que actuarían como emisores. Son dichos emisores los que deben ser contactados externamente (4). Frente al diseño tradicional de capas superpuestas, en esta patente se propone una configuración lateral, quedando los 3 materiales diferentes distribuidos de forma horizontal sobre un sustrato de soporte. Con esta configuración se resuelve el problema de la inestabilidad térmica del material de Bl fabricado por implantación iónica y el efecto de las colas de la implantación.

Description

TÍTULO
Método para la fabricación de una célula solar lateral de banda intermedia
SECTOR TÉCNICO
Células solares, industria fotovoltaica, energía solar. ESTADO DE LA TÉCNICA
Las células solares de banda intermedia (Bl) (ver patente WO0077829, "Célula solar fotovoltaica de semiconductor de banda intermedia") tienen una eficiencia máxima teórica mayor que la de las células solares tradicionales de una única unión. La base de funcionamiento son los materiales de Bl. Estos materiales tienen una banda adicional de estados permitidos entre las tradicionales banda de valencia y banda de conducción, la Bl. De esta forma, los materiales de Bl son capaces de absorber fotones con energía menor a la de la banda prohibida del semiconductor. Mediante una transición desde la banda de valencia hasta la Bl y otra transición desde la Bl hasta la banda de conducción un portador puede pasar desde la banda de valencia a la banda de conducción absorbiendo fotones de energía menor a la de la banda prohibida. Si estas transiciones se añaden a las transiciones directas desde la banda de valencia hasta la banda de conducción (absorción de un fotón de energía igual o mayor a la de la banda prohibida), se obtiene un incremento de la fotocorriente generada. Si el material de Bl (1) se conecta a un semiconductor tipo n (2) y a otro tipo p (3), contactando únicamente estos últimos desde el exterior (4), el material de Bl permanece aislado. De esta manera se evita la pérdida de voltaje que se produciría si la Bl fuera conectada directamente al circuito exterior, y así se maximiza la eficiencia de la célula solar.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Una posible vía para fabricar materiales de Bl es la introducción de impurezas que actúen como centros profundos en un determinado semiconductor, siguiendo el método expuesto en la patente ES2276624 ("Método para la supresión de la recombinación no radiativa en materiales dopados con centros profundos"). Dicho método implica alcanzar concentraciones de impurezas muy altas, de en torno a 6x1019 cm"3. Debido a la alta concentración necesaria, generalmente superior al límite de solubilidad solida del centro profundo en el semiconductor, el material resultante puede ser altamente inestable a temperaturas relativamente bajas. Por esta razón, se debe minimizar la carga térmica aportada al material tras su formación. En este sentido, no son aconsejables estrategias de diseño en las que el material tipo p, o el material tipo n, o ambos, se fabriquen después que el material de Bl, y que requieran una temperatura de proceso relativamente alta en dicha fabricación.
Usando la técnica de implantación iónica se puede introducir el centro profundo requerido a la concentración necesaria en el semiconductor para fabricar un material de Bl. Tras la implantación iónica, la estructura cristalina del semiconductor queda dañada, y es necesario un tratamiento térmico para reconstruirla. Debido a la alta concentración de impurezas requerida, suele ser necesaria una técnica fuera del equilibrio termodinámico para recuperar la estructura cristalina y al mismo tiempo superar el límite de solubilidad sólida del centro profundo en el semiconductor huésped. Actualmente, la técnica idónea es el recocido con láser de excímeros, como se describe en J. Olea et. al., Journal of Applied Physics 107, 103524 (2010). Un procedimiento para obtener un material de Bl basado en silicio es la implantación de titanio en altas dosis, que actúa como centro profundo en silicio, y el posterior recocido con láser de excímeros (ver J. Olea et. al., Journal of Physics D: Applied Physics 42, 085110 (2009)).
Existen dos problemas fundamentales asociados al silicio implantado con titanio en altas dosis y recocido con láser pulsado como material de Bl, que podrían ser comunes a todos los materiales de Bl fabricados por implantación iónica y recocido láser. En primer lugar, debido a la alta
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) concentración de impurezas requerida, el material puede ser inestable, y procesos térmicos posteriores a su fabricación podrían deteriorarlo. Y por otro lado, las colas de la implantación son zonas en las que la concentración del centro profundo no es lo suficientemente alta como para formar una Bl. El método de fabricación que se propone en esta patente puede solucionar el primer problema y reducir o incluso eliminar los efectos del segundo.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN Esta patente proporciona una estrategia de diseño alternativa para las células solares de Bl, diferente de la estructura en capas superpuestas de una célula solar tradicional (como se propone en la patente WO0077829), que puede conllevar numerosas ventajas, como por ejemplo la posibilidad de obtener el material de Bl en la última fase de fabricación, evitando así una posible carga térmica posterior sobre el mismo.
Como puede observarse en la figura 1 , la estrategia de fabricación consiste en disponer los tres materiales, el material de Bl (1), el semiconductor tipo n (2) y el semiconductor tipo p (3), en una configuración lateral sobre un sustrato determinado (5), formando una capa superficial heterogénea, en vez de disponerlos superpuestos verticalmente como en una estructura tradicional. De esta forma el material de Bl (1) no queda oculto por ninguno de los otros dos emisores (2), (3). Así, se podría diseñar un proceso en el que se fabricaran los tres materiales simultáneamente, o bien fabricar los tres materiales en fases distintos, en el orden deseado. En la estructura tradicional de capas superpuestas, el orden de fabricación de los tres materiales viene impuesto por la disposición misma de las capas. Por otro lado, en una estructura alternativa, el sustrato podría incluso actuar como emisor tipo n (2) o tipo p (3), pudiendo entonces eliminarse ese tipo de semiconductor de la capa superficial (figura 2).
La estrategia tradicional de capas superpuestas obliga a fabricar al menos uno de los dos emisores después de la fabricación del material de Bl. Si la inestabilidad térmica del material de Bl es un inconveniente, la carga
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) térmica aportada en el proceso podría ser importante, y el material de Bl se deterioraría. Con la estrategia expuesta en esta patente sería posible fabricar los semiconductores tipo n (2) y tipo p (3) antes que el material de Bl (1), a continuación el material de Bl (1), o bien fabricar los 3 materiales en el mismo proceso, ya que están dispuestos en la misma capa.
En cuanto al pasivado de la superficie del material de Bl (6), necesario para eliminar la recombinación superficial, debe realizarse en un proceso también a baja temperatura, por la misma razón. Es posible conseguir velocidades de recombinación superficial extremadamente bajas en procesos a bajas temperaturas (ver S. Dauwe et. al., Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversión, Vol. A - C, 1395 - 1398, (2003)), quedando por tanto solventado el problema de la inestabilidad térmica.
Por otro lado, un defecto que pueden sufrir las células solares de Bl basadas en la implantación iónica de centros profundos en altas dosis es el efecto de las colas de implantación. El efecto de estas colas aumenta debido a la canalización de los iones en la estructura cristalina del semiconductor durante la implantación. En la zona de las colas, la concentración de impurezas no sería la suficiente como para formar una Bl, de tal forma que se podría producir una recombinación no radiativa muy alta, fenómeno muy pernicioso para los dispositivos fotovoltaicos. Para reducir el efecto de las colas de implantación, se puede realizar un proceso de preamorfización implantando
Si. Si la dosis de implantación es lo suficientemente alta, una capa superficial será amortizada, destruyendo los canales de la estructura cristalina y reduciendo por tanto el fenómeno de canalización en la implantación del elemento de interés, en este caso un centro profundo (ver M. Kase et. al.,
Applied Physics Letters 56, 1231 - 1232 (1990)).
Además, al realizar la preamorfización con Si no existe contaminación en el proceso. Posteriormente, la red cristalina es recuperada mediante un proceso de recocido láser. Este recocido láser también reduce el efecto de las colas de la implantación, ya que produce perfiles de concentración de impurezas muy abruptos.
La estrategia de diseño que se propone en esta patente es novedosa en varios aspectos:
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) • Se diferencia de otras patentes basadas en materiales de Bl en que tiene una configuración lateral, es decir, que el material de Bl (1) y los semiconductores tipo n (2) y tipo p (3) se fabrican en la misma capa. Esto permite fabricar el material de Bl (1) en último lugar, pudiendo minimizar la carga térmica aplicada, solucionando así el problema de la inestabilidad térmica.
• Para obtener el material de Bl (1) se usa la implantación iónica con alta dosis de un centro profundo y el recocido con láser pulsado de excímeros. En general, los centros profundos son siempre evitados en la fabricación de células solares.
• Para reducir el efecto de las colas de la implantación iónica se realiza un proceso de preamorfización del sustrato, reduciendo así el fenómeno de canalización. Además, la configuración lateral propuesta favorece la reducción de estas colas, ya que al poder fabricar el material de Bl (1) de forma independiente, se pueden usar los parámetros de proceso óptimos, tanto en las implantaciones (preamorfización e implantación del centro profundo) como en el recocido láser.
• En el documento ES2324013A1 también se propone un método para la fabricación de una célula solar de banda intermedia por implantación iónica, pero la invención que proponemos en el presente documento se diferencia del anterior en varios aspectos fundamentales. En primer lugar, la estructura de los dispositivos finales son completamente diferentes, y la receta de fabricación también. Y por otro lado, la invención propuesta en el documento ES2324013A1 no soluciona ni el problema de inestabilidad térmica del material de banda intermedia ni el efecto perjudicial de las colas de la implantación iónica en el dispositivo final, que sin duda son determinantes para el funcionamiento del dispositivo.
• Se usa un proceso de pasivado a baja temperatura para evitar inducir una carga térmica elevada en el material de Bl (1).
· Si se fabrica el material de Bl (1) en último lugar, y no se realizan procesos térmicos importantes a posteriori (como se ha propuesto, para evitar la posible inestabilidad del material), también se reduce el efecto de
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) las colas de implantación: debido a que es necesaria una alta concentración del centro profundo para formar el material de Bl (1), un proceso térmico podría producir una difusión de dicho centro, aumentando la extensión de las colas. Por lo tanto, la configuración lateral por si misma también es efectiva para reducir el efecto de las colas de la implantación. La célula solar propuesta puede funcionar como célula solar con contactos traseros, ya que por definición el material de Bl (1) no debe ser contactado eléctricamente para maximizar la tensión de circuito abierto, quedando éste descubierto. Por lo tanto cualquiera de las dos caras del dispositivo podría ser orientadas hacia la fuente de luz.
La introducción del material de Bl (1) en el diseño plantea una diferencia conceptual sustancial con las células solares de contacto trasero (ver por ejemplo la patente US4927770, "Method of fabricating back surface point contact solar cells"), que es el aprovechamiento de fotones con energía menor a la de la banda prohibida del semiconductor huésped. Si la cara con material de Bl (1) es orientada hacia la fuente de luz, los fotones incidentes con energía menor a la de la banda prohibida del semiconductor base serían absorbidos al incidir en el dispositivo. Si la cara del sustrato es la que se orienta hacia la fuente de luz, los fotones con energía menor a la de la banda prohibida del semiconductor atravesarían toda la estructura, llegando hasta el material de Bl (1), y siendo absorbidos en la cara trasera.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1. Ilustración que representa una célula solar lateral de Bl con el material de Bl (1) y los semiconductores tipo n (2) y tipo p (3) en la misma capa.
Figura 2. Ilustración que representa una célula solar lateral de Bl con el material de Bl (1) y el semiconductor tipo p (3) en la misma capa, sobre un sustrato semiconductor tipo n (2).
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Figura 3. Ilustración del proceso de fabricación de una célula solar lateral de banda intermedia. Estructura tras el texturizado y la implantación de la impureza tipo n (2).
Figura 4. Ilustración del proceso de fabricación de una célula solar lateral de banda intermedia. Estructura tras la implantación de la impureza tipo p (3).
Figura 5. Ilustración del proceso de fabricación de una célula solar lateral de banda intermedia. Estructura tras la implantación del material de Bl (1).
Figura 6. Ilustración del proceso de fabricación de una célula solar lateral de banda intermedia. Estructura tras el depósito de la capa pasivante (6) y de la capa anti-reflectante (7).
Figura 7. Ilustración del proceso de fabricación de una célula solar lateral de banda intermedia. Estructura tras la fabricación de los contactos (4).
Exposición detallada de un modo de realización de la invención
A continuación de expondrá un procedimiento detallado para la fabricación de una célula solar lateral de Bl sobre una oblea de silicio tipo n, que pretende ser ilustrativo, y nunca limitativo del alcance de la presente invención:
1. Se parte de una oblea (5) de silicio cristalino tipo n de alta resistividad (p«200 Qcm, FZ) crecido en la dirección 100. La alta resistividad es necesaria para disminuir la absorción por portadores libres, ya que se busca que los fotones con energía menor a la de la banda prohibida del silicio sean absorbidos en el material de Bl.
2. Se realiza una limpieza de la oblea, consistente en un baño en acetona seguido de un baño en metanol y secado con nitrógeno para limpiar la superficie de compuestos orgánicos.
3. Mediante un ataque químico en una disolución al 2% de NaOH en 2- propanol a temperatura ambiente durante una hora se texturiza una de las superficies de la oblea (figura 3). Para ello se introducen 2 obleas con las caras enfrentadas en la disolución, con el fin de que solo las caras opuestas sean atacadas. El texturizado proporcionará un atrapamiento de luz que incrementará la absorción.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) 4. Mediante un proceso de fotolitografía se definirán las máscaras para las marcas de alineamiento. Dichas marcas de alineamiento irán en la cara no texturizada. En este paso, la cara texturizada se protegerá con resina fotosensible para que no sea atacada en el proceso de creación de las marcas de alineamiento.
5. Se realiza un ataque en una disolución de HF:HN03:H20 1 :1 :1 a temperatura ambiente durante 3 minutos para crear las marcas de alineamiento.
6. Se realiza una limpieza de la oblea, consistente en un baño en acetona seguido de un baño en metanol y secado con nitrógeno para eliminar de la superficie la resina fotosensible del proceso de fotolitografía.
7. Mediante un proceso de fotolitografía se define la máscara (8) para la implantación iónica de la impureza tipo n (2) (figura 3).
8. Se realiza la implantación iónica para producir el semiconductor tipo n (2).
Se implanta 31P a 32 keV con una dosis de 1013 cm"2 y a continuación se implanta 3 P a 110 keV con una dosis de 4x1013 cm"2. Ambas implantaciones se realizan con una inclinación de la oblea de 7o con respecto a la perpendicular del haz para reducir el efecto de la canalización.
9. Se realiza una limpieza como se detalla en el paso 6 para eliminar la máscara de implantación creada en el paso 7.
10. De nuevo, mediante fotolitografía se define la máscara (8) para la implantación iónica de la impureza tipo p (3) (figura 4).
11. Se realiza la implantación iónica para producir el semiconductor tipo p (3).
Se implanta 1 B a 20 keV con una dosis de 1013 cm"2 y a continuación se implanta 11B a 50 keV con una dosis de 4x1013 cm"2. Ambas implantaciones se realizan con una inclinación de la oblea de 7o con respecto a la perpendicular del haz para reducir el efecto de la canalización.
12. Se realiza una limpieza como se detalla en el paso 6 para eliminar la máscara de implantación creada en el paso 10.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) 13. Se realiza un proceso de recocido térmico rápido a 900 °C durante 20 segundos en atmósfera inerte para reconstruir la estructura cristalina en las zonas implantadas (2), (3), y para activar eléctricamente las impurezas de boro y fósforo.
14. Nuevamente, mediante fotolitografía se define una máscara (8) para la implantación iónica de la impureza profunda, en este caso titanio, con el que se formará el material de Bl (1) (figura 5).
15. Se realiza una pre-implantación de silicio para producir una amorfización que sirva para reducir el fenómeno de canalización en la implantación de titanio. Se implanta 28Si a 170 keV con una dosis de 5x1015 cm"2 con una inclinación de la oblea de V con respecto a la perpendicular del haz para reducir el efecto de la canalización en la implantación de Si.
16. Se realiza un proceso de implantación de titano para fabricar el material de Bl (1). Primeramente se implanta 8Ti a 35 keV con una dosis de 1015 cm"2 y a continuación se implanta 48Ti a 150 keV con una dosis de 4x1015 cm"2. Ambas implantaciones se realizan con una inclinación de la oblea de 7° con respecto a la perpendicular del haz para reducir el efecto de la canalización.
7. Se realiza una limpieza como se detalla en el paso 6 para eliminar la máscara de implantación creada en el paso 14.
8. Se realiza un recocido a 450 °C durante 30 minutos para obtener una intercara plana entre el sustrato y la capa superficial amorfizada en la implantación. De esta forma se conseguirá una mejor recuperación de la estructura cristalina en el recocido láser posterior.
9. Se realiza un recocido en toda la oblea, en la cara implantada, con un láser de excímeros de KrF (248 nm) con un pulso con una duración de 20 ns con una densidad de energía de 1.8 J/cm2. Este paso se usa para reconstruir la estructura cristalina en la zona implantada con titanio y producir el material de Bl.
0. Se realiza un depósito en ambas caras de la oblea, de silicio amorfo hidrogenado de alta calidad (6), mediante un depósito químico en fase de vapor asistido por plasma de resonancia ciclotrónica de electrones a 200
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) °C. Este proceso pasiva la superficie de las dos caras de la oblea (figura 6).
21. Mediante un depósito químico en fase de vapor asistido por plasma de resonancia ciclotrónica de electrones a 200 °C se deposita, sobre la capa de silicio amorfo hidrogenado, una capa de oxinitruro de silicio (7), que servirá como capa antirreflectante (figura 6).
22. Se realiza un proceso de fotolitografía para definir una máscara que descubra las zonas a contactar eléctricamente en los semiconductores tipo n (2) y tipo p (3).
23. Se realiza un ataque seco mediante un plasma reactivo usando como precursor SF6 a temperatura ambiente. Este ataque elimina la capa de oxinitruro (7) y la capa de silicio amorfo hidrogenado (6) en las zonas a contactar.
24. Se realiza una evaporación de aluminio en toda la oblea, de tal forma que se contacten los semiconductores tipo n (2) y tipo p (3) a través de las aberturas realizadas en el paso anterior (4).
25. Mediante un proceso de reflotamiento, el resto de resina fotosensible es eliminada, levantando parte del depósito de aluminio previo, y dejando tan solo aluminio en las aberturas (4), contactando de forma separada los semiconductores tipo n (2) y tipo p (3) (figura 7), quedando terminado el dispositivo.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)

Claims

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl caracterizado porque comprende, al menos, las siguientes etapas:
- una primera etapa de preamorfización de la capa que soportará el material de Bl (1);
- una segunda etapa de fabricación del material de Bl (1) por implantación iónica de un centro profundo;
- una tercera etapa de recocido láser;
- una cuarta etapa de pasivado de ambas caras de la célula (6);
- una quinta etapa de creación de una capa antirreflectante (7) en ambas caras de la célula;
y porque el material de Bl (1), el material del semiconductor tipo n (2) y el material semiconductor tipo p (3) se disponen en una configuración lateral sobre un sustrato de soporte (5).
2. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl según la reivindicación 1 caracterizado porque el sustrato (5) es un material aislante o semiaislante.
3. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl según la reivindicación 1 caracterizado porque el sustrato es un semiconductor tipo n (2) o tipo p (3).
4. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl según las reivindicaciones 1 y 3 caracterizado porque el material del semiconductor tipo n (2) y el material de Bl (1) se disponen en una configuración horizontal sobre un sustrato semiconductor tipo p (3).
5. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl según las reivindicaciones 1 y 3 caracterizado porque el material del semiconductor
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) tipo p (3) y el material de Bl (1) se disponen en una configuración horizontal sobre un sustrato semiconductor tipo n (2).
6. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl, según la reivindicación 1 , caracterizado porque el pasivado de ambas caras de la célula se realiza con silicio amorfo hidrogenado de alta calidad.
7. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl, según las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado porque el pasivado de ambas caras de la célula se realiza mediante un depósito químico de silicio amorfo hidrogenado de alta calidad en fase de vapor asistido por plasma de resonancia ciclotrónica de electrones a baja temperatura.
8. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl, según las reivindicaciones 1 , 6 y 7, caracterizado porque el pasivado de ambas caras de la célula se realiza a temperaturas inferiores a 200 °C.
9. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl, según la reivindicación 1 caracterizado porque la capa antirreflectante creada en ambas caras de la célula es de oxinitruro de silicio.
10. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl, según las reivindicaciones 1 y 9, caracterizado porque la capa antirreflectante creada en ambas caras de la célula se realiza mediante un depósito químico en fase de vapor asistido por plasma de resonancia ciclotrónica de electrones a baja temperatura.
11. Procedimiento para la fabricación de una célula solar de Bl, según las reivindicaciones 1 , 9 y 10, caracterizado porque el depósito de la capa antirreflectante en ambas caras de la célula se realiza a temperaturas inferiores a 200 °C.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
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