Archivo para noviembre, 2011


Para lograr un dopado exacto, los láseres son especialmente adecuados en comparación con otras técnicas, ya que concentran su energía con elevada precisión. 

Hay ahora por ejemplo, producción en serie por medio de un proceso que conduce los rayos láser sober las zonas de contacto a través de vidrio de silicato de fósforo (PSG). Los láser liberan átomos de fósforo arrojándolos sobre puntos de las obleas, donde se produce una mayor concentración del fósforo. Otro enfoque similar, consistente en la aplicación de un spray de fósforo antes de que el láser siga la traza de los contactos, consiguiendo un mayor dopado n. Otros, emplean la técnica láser para cortar el dibujo de los contactos en la capa de barrera. El posterior proceso de enriquecimiento concentrado de fósforo equivale al proceso estándar de difusión.

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Al emplear la técnica del decapado, en lugar de realizar un dopado de diferente intensidad en el lado frontal de la oblea, se elimina sencillamente la capa superior de alto dopado en las zonas sin contactos. El decapado se efectúa después de la metalización. A una superficie de alto dopado, realizado por el método clásico de difusión, se aplican primero los contactos metálicos. En el siguiente paso, una impresora especial de chorro de tinta imprime una capa protectora de cera en los contactos,  de modo que el decapado, que se efectúa con una mezcla de ácido fluorhídrico, ácido nítrico y agua, sólo afecta la superficie restante. Un baño posterior de potasa cáustica elimina tanto la máscara de cera como el silicio decapado, debajo del cual aparecerá la capa de silicio de débil dopado n.

Para que el emisor funcione es imprescindible quitar la capa muy uniformemente y en un grosor de 50 nanómetros. Una forma de controlar este proceso es mediante la concentración y la duración de actuación del ácido. Si falta esta precisión necesaria, también en este caso se reducirá la eficiencia.


Inicialmente, la idea de los emisores selectivos surgió en el contexto del desarrollo de células de alta eficiencia, que requieren varias fases fotolitográficas de fabricación. La fotolitograf+ia es también un método habitual para la estructuración de microchips: una resina fotosensible aplicada al silicio sirve´de capa de barrera y se expone a la luz hasta que se forma una máscara tras eliminar las zonas irradiadas. Gracias a la máscara se puede determinar áreas de dopa de diferente intensidad.

La máscara asegura  que se queden abiertas sólo las zonas de conductividad en el proceso de difusión para el dopado concentrado. En tra fase se realiza, sin máscara, una difusión de baja concentración sobre la oblea entera.

La empresa Merck KGaA completa primero el dopado débil de todo el frente de obleas y a continuación, aplica la capa antirreflectante (ARC). Una pasta decapante depositada mediante serigrafía abre el ARC bajo acción térmica. El segundo proceso de difusión que viene a continuación sirve para el dopado de alta concentración debajo de los contactos.

En ambas variantes, es imprescindible que el posterior proceso de serigrafía para la metalización acierte con gran precisión las zonas de alto dopado ya que de lo contrario reduciría la eficiencia de las células. El inconveniente de la doble difusión radica en el doble calentamiento de las obleas a 850 grados centígrados, que podría acortar la vida media de las células.


El objetivo del concepto básico de los emisores selectivos es enriquecer de diferentes cantidades de fósforo la capa superior de silicio de una célula solar de alto dopado n (emisor), para que trabaje lo más eficientemente posible. Mediante este proceso es posible elevar en hasta un punto la eficiencia de una célula solar monocristalina.

Según las técnicas habituales, se dopa con átomos de boro la oblea de 200 micras (0.2 milimetros) de grosor, que será transformada en célula solar. De este modo, la estructura cristalina presentará huecos en movimiento en los enlaces covalentes (semiconductor tipo p). En cambio el lado frontal es dopa mediante difusión con átomos de fósforo, que penetran en la oblea a diferente profundidad aportando electrones libres a la estructura cristalina (tipo n). Tras el dopado, los átomos de fósforo están tan concentrados en la primera cada de sólo 50 nanómetros (0.00005 milímetros) que esta área adquiere una mayor conductividad, lo cual mejora considerablemente la unión con los contactos metálicos que se apliquen más adelante. Sin embargo, el inconveniente de la capa n es que prácticamente no sirve para producir electricidad, porque los electrones liberados por la energía lumínica vuelven rápidamente a los huecos cercanos, y la energía se emite en forma de calor (energía de movimiento de los electrones).

En cambio, en los emisores selectivos están estructurados de manera que el silicio de fuerte dopado n se encuentra sólo y selectivamente debajo de los contactos. La superficie restante de la célula en la que inciden los rayos solares recibe un débil dopado n. El difícil reto es hacer que los contactos y las líneas de alto dopado n queden exactamente superpuestos. La evolución hacia la fabricación industrial de los emisores selectivos es muy lenta. Esto queda también demostrado por los diversos esfuerzos de investigación que se han realizado en todas partes del mundo y que han abocado en al menos una docena de caminos que llevan a una célula de silicio más eficiente. Los procesos más importantes que ya se aplican a nivel industrial son la doble difusión, el decapado y las técnicas de láser.


Quedo una vez más por visitar este blog a todos los internautas interesados en temas sobre energías renovables o similares. Este blog tiene el ánimo de ser el resultado de la interacción del autor con quienes escriben, piden orientaciones o asesoramiento y/o trabajamos temas de los cuales alguna cosa se coloca para la vista.También se coloca en este blog, parte de la literatura que voy leendo en el actual diario de la docencia e investigación universitaria.

UNa vez más, GRACIAS y a quienes buscan asesoramiento, orientación favor escribirme.