MXPA99010119A - Metodo y aparato para autocontaminar electrodos, negativos y positivos, de celdas solares de silicio y otros dispositivos - Google Patents

Abstract

Un electrodo autocontaminante del silicio se forma primariamente de un metal (componente principal), el cual forma un punto eutéctico con el silicio. Un contaminante de tipo p (para un electrodo positivo) o un contaminante de tipo n (para un electrodo negativo) forma una aleación con el componente principal. La aleación del componente principal y el contaminante se aplica a un sustrato de silicio. Una vez aplicado, la aleación y el sustrato se calientan a una temperatura mayor que la temperatura eutéctica del componente principal y el silicio, de modo que el componente principal se licúe más que una proporción eutéctica del sustrato de silicio. Enseguida la temperatura es disminuida hacia la temperatura eutéctica, permitiendo que el silicio fundido se reforme a través de la epitaxia de la fase líquida y mientras lo hace, incorporeátomos del contaminante en su rejilla de recrecimiento. Una vez que la temperatura cae debajo de la temperatura eutéctica del componente principal y el silicio, este silicio, el cual no ha recrecido ya en la rejilla, forma una aleación de fase sólida con el componente principal y el contaminante sin usar restante. Esta aleación del componente principal, el silicio y el contaminante sin usar es el material final de contacto. Alternativamente, un electrodo auto-contaminante se puede formar desde un metal no aleado, aplicado a un sustrato de silicio. El metal y el sustrato se alientan a una temperatura arriba de la temperatura eutéctica del metal y el silicio en un gas ambiental dentro del cual se ha introducido una fuente deátomos contaminantes vaporizados. Losátomos contaminantes, en el gas ambiental, se absorben por la mezcla fundida de metal y silicio a una extensión mucho mayor que ellos se absorben por las superficies del sustrato sólido de silicio. Enseguida la temperatura es luego disminuida hasta debajo de la temperatura eutéctica del metal y el silicio. Durante la disminución de la temperatura, la capa de silicio contaminada recrece y se crea el material de contacto final de la aleación de metal y silicio en el mismo proceso como aquel descrito anteriormente.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA AUTOCONTAMINAR ELECTRODOS- NEGATIVOS Y POSITIVOS. DE CELDAS SOLARES DE SILICIO Y OTROS DISPOSITIVOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a contactos de metal a celdas solares de silicio y otros dispositivos de silicio, donde el material de contacto incluye un suministro de átomos contaminantes (impurezas) , actuando así como su propia fuente de contaminantes, para facilitar la formación de un contacto óhmico de baja resistencia entre el material de contacto y el silicio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En una celda solar de empalmes p-n, diseñada apropiadamente, los electrones se mueven al electrodo de metal, que hace contacto con el silicio de tipo n, y los huecos se mueven al electrodo de metal, que hace contacto con el silicio de tipo p. Estos contactos son importantes vitalmente en el desempeño de la celda, puesto que fuerzan la corriente a través de la interfaz de silicio/metal de alta resistencia o a través de un material de electrodo de alta resistencia y roban la potencia útil de la celda. La resistencia total en serie específica de la celda, que incluye el material de las interfaces y de los electrodos, no debe ser mayor de 1 O-ctn2. La necesidad para un contacto de baja resistencia coloca un requisito de demanda claro en la concentración de los átomos contaminantes en la superficie del semiconductor. Para el silicio de tipo n, esta concentración del contaminante debe ser > 1 x 1019 átomos/cm3 (que es de 200 partes por millón atómicas (ppma) , con base en una densidad del silicio de 5 x 1022 átomos/cm3). Para el silicio de tipo p, el requisito es menos severo, con una concentración superficial de > 1 x 1017 átomos/cm3 (2 ppma) siendo requerida. Asimismo, para llevar al máximo la eficiencia eléctrica de una celda solar, es, a menudo, deseable tener una concentración de contaminación superficial menor en todos sitios, excepto directamente debajo del electrodo de metal . Así, es conveniente que el material de contacto posea las siguientes propiedades: la capacidad de suministrar una cantidad liberal de impurezas al silicio, inmediatamente debajo de él (también conocida como la auto-contaminación) , tener alta conductividad eléctrica, realizar un enlace fuerte mecánicamente al silicio, no degradar la calidad eléctrica del silicio, por la introducción de sitos donde los electrones y huecos puedan perderse por la recombinación, ser barato y llevar por sí mismo a la aplicación por medio de un proceso económico (tal como por la impresión de pantalla) . Un material de contacto conocido, el cual posee, en una extensión significante, las propiedades deseadas, antes descritas, es el aluminio. El aluminio posee estas propiedades cuando se usa para el contacto del silicio de tipo p, y, por lo tanto, para formar el electrodo positivo en una celda solar de silicio. Esto se debe al hecho que el propio aluminio es un contaminante de tipo p en el silicio. El aluminio puede contaminar el silicio, como parte de un proceso de aleación del aluminio con el silicio, con la condición que a temperatura del proceso exceda la temperatura eutéctica del aluminio-silicio de 577 °C. El diagrama de fase del aluminio-silicio se da en la Figura 1. El eje vertical de la Figura 1 es la temperatura en grados centígrados, mientras el eje horizontal es el porcentaje de silicio. El eje horizontal tiene dos escalas: una escala inferior del porcentaje del silicio (atómico) y una escala superior di porcentaje de silicio (en peso) . La Figura 1 indica un punto eutéctico 102 a 577°C con 12.5% de Si y 87.5% de Al (en peso) . La línea 100 indica 577°C y, por lo tanto, el punto eutéctico 102 radica en esta línea. Mientras los números directamente debajo del punto 102 indican el 11.3% (atómico) y 11.7% (en peso) del Si en el punto eutéctico, datos más exactos de los detalles gráficos 101 indican que es del 12.1% (atómico) y del 12.5% (en peso). Se puede ver de la curva 103 (que se eleva hacia la derecha desde el punto 102) que, conforme la temperatura aumenta ulteriormente arriba del punto eutéctico, el porcentaje del Si, que puede ser mantenido en una mezcla fundida de Si y Al, también aumenta. La aleación del aluminio y el silicio a una temperatura arriba de la temperatura eutéctica produce: (i) una región de silicio casi en la superficie, la cual es contaminada adecuadamente con aluminio para la baja resistencia de contacto, (ii) un material de electrodo que tiene una composición eutéctica de aluminio-silicio con una conductividad eléctrica suficientemente alta, para llevar las corrientes de celdas solares e (iii) excelente adherencia entre el conductor eutéctico y el substrato de silicio. El aluminio es también un material barato, el cual puede ser aplicado por impresión de pantalla, usando pastas disponibles comercialmente. Para estructuras convencionales de celdas solares, la carencia de un material comparable al aluminio, para el contacto del silicio de tipo n, con el fin de formar el electrodo negativo de una celda solar, también hace difícil la fabricación de una celda solar sencilla, de costo efectivo. En una estructura convencional de celda solar, con un base de tipo p, el electrodo negativo (que hace contacto con el emisor de tipo n) en el costado frontal (iluminado de la celda, y el electrodo positivo está en el costado posterior. Con el fin de mejorar la eficiencia de conversión de la energía de tal celda, es conveniente tener una contaminación densa debajo del contacto de metal al silicio de tipo n y una contaminación ligera entre estos contactos. Un recurso que se ha empleado para lograr esto, denominado "emisor de grabado posterior", es comenzar con la contaminación densa sobre toda la superficie frontal y luego grabar en alejamiento la parte del emisor, después que se ha aplicado el metal de contacto. Tal proceso de grabado posterior consume tiempo y es difícil de controlar, puesto que la capa densamente contaminada es usualmente de sólo «0.3 µm de profundidad. El "emisor" se conoce en la técnica de celdas solares como una capa delgada que se contamina con el fin de crear un empalme de rectificación (también conocido como "p-n"), capaz de generar corriente eléctrica en la iluminación. La "base" es esa región que forma la otra mitad del empalme p-n y, por lo tanto, es contaminada para ser un tipo de semiconductor, en oposición a aquél del emisor. La base se extiende desde el límite de la región del emisor a esos contactos que hacen la unión eléctrica óhmica con la base. El emisor es delgado con respecto a la base. Así, la estructura convencional de la celda solar de silicio sufre actualmente de o una complejidad de proceso aumentada (para remover la capa n+) o una pérdida del desempeño (si permanece la capa n+) debido a las demandas opuestas para alta densidad de contaminación debajo del metal de contacto y baja densidad de contaminación entre las áreas del metal de contacto.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a una combinación de materiales y condiciones de proceso, que produzcan un electrodo de auto-contaminación. El electrodo de auto-contaminación es formado primariamente de un metal (componente principal) , el cual forma un punto eutéctico con el silicio. Un contaminante es luego aleado con el componente principal. Una composición relativa del componente principal al contaminante se selecciona, de modo que la aleación formada sea: i) de una fase sólida, sencilla, uniforme e ii) realice transiciones directamente a una fase líquida. Si se desea una contaminación de tipo p, el contaminante aleado con el componente principal se selecciona del Grupo III de la Tabla Periódica, en tanto si se desea un contaminante de tipo n, el contaminante aleado con el componente principal se selecciona del Grupo V de la Tabla Periódica. La aleación del componente principal y el contaminante puede ser aplicada al substrato de silicio por depósito electrónico o, si se usa una pasta, por impresión de pantalla. En la pasta de impresión de pantalla, cada partícula individual es por sí misma una aleación del componente principal y el contaminante. Una vez aplicada, la aleación y el substrato se calientan a una temperatura arriba de la temperatura eutéctica del componente principal, de manera que: i) el componente principal licúe más que la proporción eutéctica del substrato de silicio e ii) la aleación del componente principal y el contaminante sea fundida, al menos parcialmente. La temperatura es luego disminuida hacia la temperatura eutéctica. Conforme disminuye la temperatura, el silicio fundido se reforma a través de la fase líquida epitaxialmente y mientras lo hace, los átomos contaminantes se incorporan en la rejilla de recrecimiento. Una vez que la temperatura cae debajo de la temperatura eutéctica del componente principal - silicio, el silicio, el cual no se ha reincorporado ya en el substrato a través del recrecimiento epitaxial forma una aleación de fase sólida con el componente principal y el resto del contaminante no usado. Esta aleación del componente principal, silicio y contaminante no usado es el material de contacto final. Este material de contacto final se compone de proporciones eutécticas del silicio y el componente principal. Se espera que bajo las proporciones eutécticas exista significantemente más componente principal que silicio en el material de contacto final, asegurando así una buena conductividad eléctrica del material de contacto final . Alternativamente, se puede formar un electrodo negativo auto-contaminante a partir de la Ag (plata) no aleada, que puede ser aplicada al substrato del silicio por cualquiera del depósito electrónico, impresión de pantalla de una pasta o por evaporación. Una vez aplicada, la Ag y los substratos se calientan a una temperatura arriba de la temperatura eutéctica de Ag-Si (pero debajo del punto de fusión del Si) en un gas ambiental, en el cual una fuente de vapor de P (fósforo) se ha introducido. La Ag se licúa más que una proporción eutéctica del substrato de silicio. Los átomos del P en el gas ambiental se absorben por la mezcla fundida de Ag-Si en una extensión mucho mayor que la absorbida por las superficies de Si sólidas. La temperatura es luego disminuida hacia la temperatura eutéctica. Conforme la temperatura disminuye, el silicio fundido se reforma a través de la epitaxia de fase líquida y mientras lo hace, los átomos del contaminante de P se incorporan en la rejilla de recrecimiento. Una vez que la temperatura cae debajo de la temperatura eutéctica de la plata-silicio, el silicio, el cual todavía no se ha reincorporado en el substrato a través del recrecimiento epitaxial, forma una aleación de fase sólida con la plata. Esta aleación de la plata y el silicio es el material de contacto final. Este material de contacto final está compuesto de proporciones eutécticas del silicio y la plata. Bajo las proporciones eutécticas hay significantemente más plata que silicio en el material de contacto final, asegurando así una buena conductividad eléctrica del material de contacto final. En lugar de la plata, se espera que otros metales (tal como el estaño) sean adecuados. Otros miembros del Grupo V de la Tabla Periódica pueden también ser usados, en lugar del P, como un valor contaminante para formar un electrodo negativo. Los miembros del Grupo III pueden ser usados como un vapor contaminante en lugar del P, par formar un electrodo positivo. Las ventajas de la invención serán señaladas, en parte, en la descripción que sigue y, en parte, serán comprendidas por los expertos en la materia de la descripción o pueden ser aprendidos por la práctica de la invención. Las ventajas de la invención serán realizadas y obtenidas por medio de los elementos y combinaciones particularmente señaladas en las reivindicaciones anexas y sus equivalentes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos acompañantes, que se incorporan en, y constituyen una parte de, esta especificación, ilustran varias modalidades de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. La Figura 1 ilustra el diagrama de fase de aluminio-silicio, el cual se utiliza de acuerdo con la presente invención; las Figuras 2A-E suministran un proceso para la formación y remoción de una capa n+; la Figura 3 ilustra el diagrama de fase de plata-silicio, el cual se utiliza de acuerdo con la presente invención; la Figura 4 ilustra el diagrama de fase de plata-antimonio, que se utiliza de acuerdo con la presente invención; las Figuras 5A-B suministran un proceso para utilizar una aleación auto-contaminante de acuerdo con la presente invención; la Figura 6 ilustra el diagrama de fase de plata-galio que se utiliza de acuerdo con la presente invención; la Figura 7 ilustra las características eléctricas para una celda solar IBC de silicio de banda dendrítica; las Figuras 8A-E suministran un proceso para la fabricación de celdas solares IBC de silicio de banda dendrítica, de acuerdo con la presente invención; las Figuras 9A-D ilustran una celda solar IBC de silicio de banda dendrítica, construida de acuerdo con la presente invención; la Figura 10 ilustra varias curvas de la concentración del contaminante, producidas por los puntos formados de acuerdo con la presente invención, como una función de la profundidad, medida utilizando la técnica de espectroscopia de masa de iones secundaria; la Figura 12 ilustra a densidad total de contaminante producida por los puntos formados de acuerdo con la presente invención, como una función de la distancia lateral, medida utilizando la técnica de la resistencia de extensión; y la Figura 12 suministra una curva lineal y, por lo tanto óhmica I-V, medida para los contactos de punto formados de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Haciendo ahora referencia en detalle a las modalidades preferidas de la invención, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos acompañantes. Donde sea posible, los mismos números de referencia serán usados en todos los dibujos para referirse a partes iguales o semejantes.

La carencia de un material comparable al aluminio, para el contacto del silicio de tipo n, con el fin de formar el electrodo negativo de una celda solar, también hace particularmente difícil la fabricación de una celda solar de contacto posterior interdigital (IBC) de costo efectivo, sencilla. Una celda solar IBC se caracteriza por tener sus electrodos tanto positivo como negativo, en el mismo costado de la celda. Una capa n+ densamente contaminada (> 1 x 1019 cm3) necesaria para asegurar el contacto óhmico a los electrodos negativos de la celda IBC, puede actuar como una derivación eléctrica entre los electrodos positivo y negativo de la celda. Para evitar este problema, la capa n+, entre los electrodos positivo y negativo, deben ser removidos por tratamiento de grabado ácido o por el grabado de iones reactivos. La secuencia del proceso par crear el electrodo negativo para la celda IBC es más bien embarazoso, que requiere al menos cinco etapas distintas (ilustradas en las Figuras 2A-E) . Esta complejidad es el resultado de la necesidad de crear y remover una capa n+. La fuente 200 de contaminante, tal como un líquido que contenga fósforo, se aplica primero a la superficie del substrato de silicio 201 (Figura 2A) . Una fuente 200 de contaminante líquido puede, por ejemplo, ser aplicada por la rotación sobre la superficie del substrato 201. El contaminante 200 es transferido parcialmente desde la fuente dentro del silicio por difusión en una etapa a alta temperatura («900 °C) (Figura 2B) para formar la capa n+ 202. La remoción de la fuente 200 de contaminante, para revelar la superficie del substrato 201 de silicio, sigue (Figura 2C) . EL contacto 203 de metal es luego depositado por algún método, tal como el depósito electrónico, evaporación o, si se usa una pasta, por impresión de pantalla (Figura 2D) . Cuando se usa el depósito electrónico o la evaporación, la película de metal debe tener un patrón, típicamente hecho con un proceso de foto-protección (no mostrado) . Si se usa la impresión de pantalla, es necesaria una segunda etapa a alta temperatura (calcinado) («700 °C) en este punto para promover el contacto al silicio. Finalmente, la capa n+ no deseada, 202, al exterior del área de contacto 203 del metal, se separa químicamente (Figura 2E) para aislar el electrodo negativo del electrodo positivo. El proceso ilustrado en las Figuras 2A-E se ha usado para fabricar celdas IBC a partir de substratos de silicio de banda dendrítica, que usan el aluminio impreso por pantalla, para el electrodo positivo, y la plata impresa por pantalla, para los materiales del electrodo negativo.

Tal celda IBC se revela en la patente de E.U.A. No. ,641,362 de Meier. En esta estructura, las líneas interdigitales tienen un ancho nominal de 1000 µm para el aluminio y de 100 µm para la plata, con un hueco de 100 µm entre líneas. La mejor de tales celdas IBC de banda impresa por pantalla, como la construida por EBARA Solar, Inc., de Large, PA, tiene 2.5 cm2 de área, y tiene una eficiencia medida de conversión de energía del 10.4% con la celda cubierta con alcohol isopropílico para simular un encapsulado EVA/Tefzel y con los datos corregidos a 25 °C.

Esta celda se fabricó en un substrato de banda de 8.1 O-cm y con 114 µm de espesor, tiene difusiones de fósforo en las superficies tanto frontal como posterior, con una resistencia promedio de hoja de 28 O/D en cada costado, un empalme de aleación de aluminio, impresa por pantalla, formada a 800 °C en un horno de banda, bajo una cubierta de aire (horno de banda fabricado por Radiant Technology Corp o RTC) , un electrodo negativo de lata, impreso por pantalla, calcinado a 750 °C, en un horno de banda RTC bajo una cubierta de aire, y un recubrimiento de Ti02 contra la reflexión, depositado por el depósito de vapor químico a la presión atmosférica (APCVD) . En la celda, la trayectoria de derivación entre los electrodos de aluminio y plata se interrumpió por el grabado químico en húmedo de la capa n+ entre os electrodos con ácidos. Los parámetros de la celda solar y la curva I-V iluminada para esta celda se muestran en la Figura 7.

El eje vertical de la Figura 7 es una densidad de corriente (J) de la celda solar, expresada como mA por unidades normalizadas de área de celda solar de 1 cm2. El eje horizontal representa la salida del voltaje de la celda solar. Como se indica en la esquina derecha superior de la Figura 7, la celda solar se probó bajo una iluminación del sol (100 mW/cm2) con un contenido espectral que se aproxima a 1.5 de Masa de Aire (AM) . El área total de la celda es de 2.5 cm2. La Jsc es la densidad de la corriente en cortocircuito de la celda solar y está donde la curva I-V intercepta el eje J a 27.9 mA/cm2. Voc es el voltaje de circuito abierto de la celda solar y es donde a curva I-V intercepta el eje V a 0.581 voltios. La potencia máxima sale de la celda cuando está operando en un punto en la "rodilla" de la curva. El punto de potencia máxima define un rectángulo de potencia máxima real por: i) dibujar una línea desde el punto máximo al eje J, que es perpendicular a este eje J, e ii) dibujar una línea desde el punto de potencia máxima al eje V, que es perpendicular a este eje V. La salida de potencia teórica máxima de la celda se define por el rectángulo de potencia máxima teórica creado por: i) dibujar una línea a la derecha desde JSN, que es perpendicular al eje J, e ii) dibujar una línea hacia arriba desde V, que es perpendicular al eje V. La extensión a la cual el rectángulo de potencia máxima real llena el rectángulo de potencia máxima teórico, es llamada el "Factor de Llenado" (FF) , que es de 0.641 para esta celda. Este Factor de Llenado se limita por i) la resistencia en serie específica total de la celda (que debe estar tan cerca de cero como sea posible) e ii) la resistencia de derivación entre los electrodos, positivo y negativo, de la celda (que deben estar tan cerca al infinito como sea posible) . La eficiencia de la celda, que es el porcentaje la potencia de luz convertida a potencia eléctrica, es del 10.4%. También se muestra en la Figura 7 el hecho que después de la aleación, los electrodos de Al tenían 30 µm de espesor, . mientas los electrodos de Ag tenían 10 µm de espesor. Así, la estructura IBC (al igual que la estructura convencional de la celda solar de silicio, antes discutida) sufre actualmente de una complejidad de proceso aumentada (para remover la capa n+) o de una pérdida del desempeño (si permanece la capa n+) debido a las demandas opuestas para a alta densidad de contaminación debajo del metal de contacto y la baja densidad de contaminación entre las áreas del metal de contacto. La presente invención especifica una combinación de materiales y condiciones de proceso, que produce un electrodo negativo auto-contaminante para las celdas solares de silicio, similar en función al electrodo positivo auto-contaminante de aluminio, usado ampliamente. Resultados experimentales muestran que una combinación del antimonio como un contaminante de tipo n y la plata como el metal de contacto primario, satisface los requisitos básicos para un electrodo negativo auto-contaminante. Asimismo, estos resultados sugieren una trayectoria clara para crear un electrodo positivo análogo auto-contaminante, que usa el galio y la plata, el cual es superior en varias formas al electrodo de aluminio establecido. El uso de electrodos auto-contaminantes negativo y positivo, ambos de los cuales se construyen de acuerdo con la presente invención, permite un proceso de fabricación aerodinámico en el cual el electrodo negativo, electrodo positivo y capa de pasivación de la superficie de dióxido de silicio, pueden ser formados simultáneamente en un sola etapa a alta temperatura. Tal proceso se define abajo para una celda IBC. El diagrama de fase de plata- silicio se da en la Figura 3. El eje vertical de la Figura 3 es la temperatura en grados centígrados, mientras el eje horizontal es el porcentaje de silicio. El eje horizontal tiene dos escalas: una escala inferior del porcentaje del silicio (atómico) y una escala superior del porcentaje del silicio (en peso) . La Figura 3 muestra un punto eutéctico 301 a 830 °C, con 95.5% de Ag y 4.5% de Si (en peso) . El punto eutéctico 301 radica en la línea 300, que indica una temperatura de 830°C. La curva 302 (que se eleva a la derecha desde el punto 301) indica que conforme la temperatura aumenta más arriba del punto eutéctico, el porcentaje de Si, que puede ser mantenido en una mezcla fundida de SI y Ag también aumenta. Note la similaridad de la Figura 3 al diagrama de fase de aluminio-silicio de la Figura 1. En ambos casos, el metal forma un punto eutéctico con el silicio (temperatura eutéctica de 577°C para el aluminio y de 830 °C para la plata) . La plata, por lo tanto, es capaz de disolver el silicio a temperaturas arriba de 830 °C, y luego permitir que el silicio recristalice por la epitaxia de la fase líquida al enfriar, en analogía al comportamiento del aluminio. Sin embargo, a diferencia del aluminio, la plata no es un contaminante en el silicio, así un contaminante, algo del cual permanece en el silicio en el recrecimiento epitaxial, debe ser agregado a la plata. El antimonio es el contaminante de elección, debido a su alta solubilidad en el silicio, su bajo costo y el hecho que una aleación de antimonio y plata existe como una fase sencilla y uniforme para las concentraciones bajas del antimonio. Esto puede ser visto desde el diagrama de la fase de la plata-antimonio de la Figura 4. El eje vertical de la Figura 4 es la temperatura en grados centígrados, mientras el eje horizontal es el porcentaje de antimonio. El eje horizontal tiene dos escalas: una escala inferior del porcentaje del antimonio (atómico) y una escala superior del porcentaje del antimonio (en peso) . En particular, una aleación del 5% de Sb y 95% de Ag, en peso, cae dentro de la región 400 de fase sencilla (la fase es un sólido) (también rotulada como a) en la Figura 4. La región 400 es limitada en la izquierda por el eje de temperatura y a la derecha por las líneas 401 y 402. Los cambios de fase de una aleación al 5% de Sb, con respecto a la temperatura, se representan por la línea 404. Como se puede ver, la línea 404 permanece dentro de la región 400 hasta que la temperatura excede los 790°C y así cruza la línea 402. Por lo tanto, tal aleación permanece sólida y uniforme hasta que se inicia la fusión a 790°C. Arriba de la línea 402 en la línea 404, pero debajo de la línea 403, la aleación es una mezcla de dos fases de sólido y líquido. Cuando la línea 404 llega a la línea 403, a 920 °C, la aleación es completamente líquida. Los dos aspectos clave de los cambios de fase de la aleación de Sb-Ag, y la razón de escoger una concentración del 5%, son que: i) es un sólido uniforme hasta que se inicia la fusión e ii) realiza transiciones de un sólido uniforme a una fase de fusión. La composición eutéctica de plata-silicio es di 95.5% de plata y di 4.5% de silicio, en peso. Esta relación eutéctica de la plata-silicio suministra una manera de determinar la cantidad de silicio que un espesor dado de plata disolverá y así suministra un medio para estimar la profundidad del empalme entre el silicio que recrece epitaxialmente y el substrato de silicio sin cambiar subyacente. Es el silicio que recrece epitaxialmente el que forma la región n+ cuando una aleación de Sb y de Ag se usa. La relación del espesor del silicio disuelto (tSl) Al espesor de la plata depositada (tAg) a una temperatura de aleación (T) se da por: (tß,)(tAg) = (PAg)/(P8-)*[Wß,(T)/(1-Ws,(T))] (1) Donde pAg es la densidad de la plata (10.5 g/cm3), psi es la densidad del silicio (2.33 g/cm3) y wSl(T) es el porcentaje en peso del silicio a la temperatura del proceso. Con si(T = 900°C) de 0.04 desde el diagrama de fase, la relación de espesores se calcula de la ecuación (1) y es de 0.19. Por ejemplo, una capa de plata de espesor de 10 µm disolverá 1.9 µm de silicio a 900°C y creará una profundidad de empalme (con respecto a la superficie original del substrato de silicio) de 1.9 µm en el recrecimiento epitaxial. La densidad de contaminación en la capa de recrecimiento puede ser estimada si se supone un coeficiente de segregación para el antimonio (relación de la concentración del antimonio en el sólido que crece a la concentración del antimonio en el líquido) . EL coeficiente de segregación para el antimonio desde una masa fundida de silicio Czochralski a 1415°C es de 0.023. El material fundido bajo consideración aquí tiene una composición, expresada en por ciento atómico de aproximadamente el 76% de plata, 20% de silicio y 4% de antimonio, y está a 900°C. Sin embargo, puesto que la plata no se acepta en la rejilla de silicio en alguna extensión apreciable, la incorporación del antimonio puede, en una primera aproximación, suponerse es independiente de la presencia de la plata. En cualquier caso, la concentración de impurezas esperada del antimonio en el silicio se estima es: donde ksb es el coeficiente de segregación del antimonio (que se estima permanece en 0.023 para al recrecimiento epitaxial de la fase líquida desde 900 °C) , fsb es la fracción de átomos en el material fundido, que son el antimonio (0.04) y el NSl es la densidad (atómica) de los átomos de silicio en el sólido (5 x 1022 cm"3) . Así, la concentración de impurezas de antimonio en el sólido que recrece (Nsb) se estima será de 5 x 1019 cm"3. Este valor excede el mínimo requerido (1 x 1019 cm"3) , para facilitar un contacto óhmico al silicio de tipo n.

La simple secuencia requerida en ejecutar la invención descrita se muestra en las Figuras 5A-B. Una aleación homogénea (fase sencilla) 500 que comprende: i) un metal con una conductividad eléctrica elevada (componente principal) e ii) un contaminante de tipo n del Grupo V de la Tabla Periódica se forma. Esta aleación 500 se deposita sobre la superficie de un substrato 501 de silicio de tipo n, como se muestra en la Figura 5A. La aleación 500 puede ser depositada por una variedad de métodos estándar, tal como por depósito electrónico o, si se usa una pasta, por impresión de pantalla. La aleación 500 debe ser capaz de disolver algo de silicio, durante su proceso de aleación con el silicio, así que una combinación fundida del metal conductivo, átomos contaminantes y silicio ose forma a la temperatura de proceso. Al enfriar, el silicio recrece epitaxialmente desde la mezcla fundida, y los átomos de impurezas se incorporan en el silicio que recrece a una concentración suficiente para crear una región n+ 502 de la Figura 5B. Esta región n+ 502, que es creada sólo debajo de la aleación 500, produce un contacto óhmico. Debido a que el silicio fresco se expone en este proceso, la adherencia del material de contacto final 503 (que ha ido desde ser una aleación 500 de Ag y Sb en la Figura 5A a una aleación 503 de Ag, Sb y Si en la Figura 5B) a la región n+ 502 del substrato de silicio (la región la cual se ha contaminado con el Sb) se espera sea bastante buena. Como la aleación 500 de la Figura 5A, la aleación 503 de la Figura 5B es aún en su mayoría de Ag. El metal conductivo preferido de esta invención es la plata y las impurezas preferidas son de antimonio. Además de su alta conductividad eléctrica, la plata tiene la propiedad deseada que su óxido es inestable a temperaturas sólo modestamente elevadas sobre la temperatura ambiente. Esto significa que el proceso de aleación de la Figura 5 proporcionará un contacto con una superficie exenta de óxido, aún si la aleación se hace en el aire o el oxígeno. EL contacto de la plata exenta de óxido es muy adecuada para la soldadura, cuando las celdas se interconectan para formar un módulo. Además, la formación de un electrodo negativo auto-contaminante a una temperatura en el intervalo de 800 a 1000 °C significa que su formación puede ser combinada con la creación de una capa de óxido térmico que crece en el substrato de silicio expuesto. Esta capa de óxido servirá para pasivar la superficie de silicio, reduciendo así la pérdida de los electrones y huecos fotogenerados por la recombinación en la superficie. La invención no se limita a hacer contactos al silicio de tipo n. Puesto que el componente altamente conductivo del sistema de contacto (por ejemplo la plata) se selecciona por su habilidad de alea con el silicio, las impurezas que se agregan a este componente pueden ser de cualquier metal del Grupo V (contacto al silicio de tipo n) o del Grupo III (contacto al silicio de tipo p) . El examen de los diagramas de fase binaria, cada uno ilustrando la combinación de un elemento del Grupo III con a plata, sugiere que el galio o el indio funcionarán similarmente al antimonio. Debido a que el galio tiene un coeficiente e segregación mayor que el indio (0.0080 en comparación con 0.0004) y un nivel de energía del aceptador más estrecho al borde de la banda de valencia (0.065 eV en comparación con 0.16 eV) , el galio se prefiere sobre el indio. Usando la metodología desarrollada para la ecuación (2), y suponiendo que la fracción (atómica) de 0.04 del galio en el material fundido, la concentración de contaminación estimada del galio en el silicio que recrece es de 2 x 1019cm"3. Esto excede significantemente el mínimo de 1 x 1017cm"3 requerido para el contacto óhmico al silicio de tipo p. El diagrama de fase para el sistema de plata-galio se da en la Figura 6. El eje vertical de la Figura 6 es la temperatura en grados centígrados, mientras el eje horizontal es el porcentaje del galio. El eje horizontal tiene dos escalas: una escala inferior del por ciento del galio (atómico) y una escala superior del por ciento del galio (en peso) . La Figura 6 muestra que una composición del 5% de Ga y 95% de Ag (en peso) cae dentro de una región 600 de fase sencilla. Esta región 600 está limitada en la izquierda por el je de temperatura y en la derecha por las líneas 601, 602 y 603. Los cambios de fase de una aleación de Ga al 5%, con respecto a la temperatura, se representan por la línea 605. Como se puede ver, esta línea 605 permanece dentro de la región 600 hasta que la temperatura excede los 800 °C y así cruza la línea 603. Por lo tanto, tal aleación permanece como un sólido uniforme hasta que se inicia la fusión a 800°c. Arriba de la línea 601, pero debajo de la línea 604, la aleación es una mezcla de dos fases de sólido y líquido. Cuando la línea 605 llega a la línea 604, a 900 °C, la aleación es enteramente líquida. Note la similaridad de la Figura 6 al diagrama de la fase de plata-antimonio de la Figura 4 en que para ambas, las aleaciones de alta concentración de plata, la aleación es un sólido uniforme hasta que se inicia la fusión y que la aleación realiza transiciones directamente desde un sólido uniforme a una fase de fusión. Un proceso para fabricar celdas de IBC, que usa los electrodos negativo y positivo auto-contaminantes, en un substrato de silicio, tal como el silicio de banda dendrítica, es como se describe en el siguiente proceso de 6 etapas, también ilustrado a través de las Figuras 8A-E. 1. Difundir una capa n+ 801 en el costado superior (o que mira a la luz) del substrato 800 de silicio de cualquier tipo de conductividad. Las Figuras 8A-E se refieren al caso de un substrato de tipo n. En el caso del silicio de banda dendrítica, es posible hacer la contaminación n+ durante el crecimiento de cristales usando una fuente de difusión plana sólida (difusión del fósforo in si tu) como se describe en la Solicitud de Patente de E. U. A., intitulada In Situ Diffusion of Dopant Impurities During Dendritic Web Growth of Crystal Ribbon (Difusión in si tu de impurezas contaminantes durante el crecimiento de banda dendrítica de la cinta de cristales) , No de Serie 08/725,454, presentada el 4/X/96, a Balakrishnan R. De otra manera, puede ser hecha por la impresión de pantalla de una pasta de fósforo o aplicando un contaminante líquido de fósforo al costado superior del substrato e impulsando el fósforo dentro del silicio a una temperatura de 800 a 1000°C, en una unidad de proceso térmico rápido (RTP) o algún otro horno.

Al separar el vidrio de difusión desde la parte superior del substrato (este vidrio es n resultado del líquido o pasta contaminante de fósforo de la etapa 1) , pantalla de impresión sobre el costado posterior (costado sin difusión del fósforo) una pasta de plata-galio y secado a •*200°C. La pasta de plata-galio se representa en las regiones 802-805 en la Figura 8B.

Imprimir por pantalla una pasta de plata-antimonio (representada en las regiones 806-808 en la Figura 8C) en el costado posterior en un patrón interdigital, y "quemar y separar" los aglutinantes orgánicos de las pastas tanto de plata-galio como de plata-antimonio, a «400°C.

Formar simultáneamente el electrodo positivo auto-contaminante (Ag-Ga) , el electrodo negativo auto-contaminante (Ag-Sb) y el empalme p-n (Ga para la base n o Sb para la base p) , mientras crece un óxido térmico (Si02) para pasivar las superficies de silicio expuestas.

Este proceso puede ser acompañado en un RTP a «900 °C durante 2 minutos en oxígeno. En el caso de un substrato de silicio de tipo n, un empalme p*n se forma entre el emisor p+ creado por el electrodo positivo auto-contaminante y el substrato de tipo n. En el caso de un substrato de silicio de tipo p, se forma un empalme n*p entre el emisor n+ creado por el electrodo negativo auto-contaminante y el substrato de tipo p. Ese etapa de formación simultánea se representa en la Figura 8D. Como se puede ver, la región 802 de pasta de plata-galio forma la región 810 p+ en el substrato 800 de tipo n y crea así un empalme p*n. El mismo proceso ocurre en las regiones de pasta 803-805. La región 806 de pasta de plata-antimonio forma una región n+ 811 con el fin de hacer el contacto óhmico con el substrato 800 de tipo n. Todas las áreas de Si expuestas también forman capas de Si02. En particular, la capa 801 n+ del costado superior se cubre con una capa de oxígeno 809. Además, la capa 812 de óxido se forma sobre el silicio expuesto entre la región 805 de pasta de plata-galio y la región 808 de pasta de plata-antimonio. EL mismo proceso ocurre en las otras áreas de silicio expuestas que existen entre las regiones 802-804 de pasta de plata-galio y las regiones 806-808 de pasta de plata-antimonio.

Depositar un recubrimiento 813 contra la reflexión (por ejemplo, el Ti02 por el depósito de vapor químico a la presión atmosférica) en el frente (costado sin contactos metálicos) de la celda. Nótese que el recubrimiento no cubre los contactos de metal, puesto que ellos están en el costado opuesto.

Soldar lengüetas de interconexión a los electrodos positivo y negativo, basados en plata, exentos de óxido, para interconectar celdas en un módulo. En seguida de la etapa 4, las regiones de pasta 802-805 de pasta de plata-galio son ahora (con la excepción del galo que se depositó como impurezas en el recrecimiento epitaxial del substrato) , aleaciones d Ag, Si y Ga. También en seguida de la etapa 4, las regiones 806-808 de pasa de plata-antimonio son ahora (con la excepción del antimonio, que se depositó como impurezas en el recrecimiento epitaxial del substrato) aleaciones de Ag, Si y Sb.

Las Figuras 9A-D ilustran una celda IBC completada, construida de acuerdo con las etapas 1-6 anteriores, pero que utiliza el aluminio para formar los electrodos positivos. La Figura 9A ilustra la estructura general de una celda IBC. Hay un costado superior (o que mira a la luz) 800 el cual no está obstruido por los electrodos. El costado posterior de la celda contiene tanto los electrodos positivos, que se conectan juntos por la barra colectora 901, como los electrodos negativos, que se conectan juntos por la barra colectora 902. La Figura 9B ilustra una sección transversal de la celda IBC en la línea de corte 914 de la Figura 9A. Como se puede ver en la Figura 9C, que ilustra una vista en acercamiento de una región de la Figura 9B, la sección transversal comprende electrodos positivos anchos alternativos de tipo eutéctico del aluminio-silicio (tal como 906, 907) y electrodos negativos más estrechos de aleación de plata-silicio-antimonio (tal como 910) . El óxido se ha formado en el silicio expuesto, entre los electrodos positivo y negativo, como se muestra por la región 909. El aluminio tiene contaminado positivamente el substrato 903 para crear los empalmes de p*n, como se muestra por las regiones p+ 904 y 905, mientras la plata-antimonio ha contaminado negativamente el substrato, como se muestra por la región n+ 908. Como se puede ver en la Figura 9D, que ilustra otra vista en acercamiento de una región de la Figura 9B, el costado superior de la celda IBC es una construcción de calas, desde la parte superior al fondo, de un recubrimiento 911 antireflectivo de Ti02, la capa 912 de pasivación de Si02, la capa anti-recombinación 913 de n+ y el substrato 903 de tipo n. Sin embargo, las desventajas de usar el aluminio para formar los electrodos positivos son que el material de contacto eutéctico de aluminio-silicio resultante no es tan conductivo eléctricamente como la plata-silicio, la superficie del aluminio no se puede soldar y esta superficie de aluminio también se oxida . El proceso de las etapas 1-6, descrito anteriormente, puede también ser usado para guiar la utilización de los electrodos, negativo y positivo, auto-contaminantes, en una estructura de celda solar convencional . Otras impurezas, tal como el arsénico (un contaminante de tipo n) e indio (un contaminante de tipo p) se pueden considerar para el sistema a base de plata.

Además, la plata puede ser reemplazada con otros metales conductivos que puedan alearse con el silicio, tal como el estaño. Sin embargo, el estaño no es tan conductivo como la plata y tiene un óxido el cual se presenta al enfriarse desde las temperaturas típicas de proceso («900°C). Esto sugiere que un sistema de contacto a base de estaño será inferior a un sistema a base de plata, con respecto a la resistencia en serie y la soldabilidad. Los contactos a base de oro al silicio se han usado en el pasado. La temperatura eutéctica del oro-silicioo es baja (370 °C) . Sin embargo, para celdas solares, el proceso de contactos de oro a temperaturas elevadas es conocido degrada severamente el tiempo de vida del portador minoritario, la propiedad más importante en una celda solar. Esto significa que, a diferencia de la plata, la contaminación del contacto a base de oro no es compatible con la oxidación simultánea de la superficie del silicio, puesto que tal oxidación debe ser hecha a una temperatura arriba de 800 °C. A estas temperaturas, el oro se difunde grandemente a través del silicio para degradar severamente el tiempo de vida del portador minoritario. Además, no es práctico para las celdas solares, debido a su costo elevado.

II. RESULTADOS EXPERIMENTALES Un estudio de los sistemas de materiales representativos para la invención, antes descrita, será llevado a cabo. Se incluyen en el estudio: el uso de una variedad de métodos de depósito (depósito electrónico o impresión de pantalla) , el uso de una variedad de procesos de alta temperatura (procedo térmico rápido o proceso de horno de banda con calentamiento radiante) , la caracterización de los materiales producidos (que determina la composición de la capa de silicio que recrece epitaxialmente y la microscopía para evidencia de la aleación) y la caracterización eléctrica (determinación de la curva de corriente-voltaje para un contacto simulado y la determinación de la resistividad del material de contacto) . Los resultados confirman que la presente invención es adecuada para formar contactos auto-contaminantes para una variedad de dispositivos de silicio, y es particularmente apropiada para la estructura de celdas soldares de contacto posterior, interdigitales, de alto desempeño y de bajo costo, como se describen. Estos resultados de este estudio se presentan abajo.

HA. RESULTADOS DEL DEPÓSITO ELECTRÓNICO IIA.l. CONSTRUCCIÓN E LAS ESTRUCTURAS DE PRUEBA Películas de metal, que contienen impurezas de Sb de tipo n, se depositaron electrónicamente sobre obleas de silicio CZ de tipo n (1 x 1015 cm"3) , contaminadas levemente (diámetro de 7.62 cm, orientación <111>, contaminadas con fósforo a 3-15 O-cm, 330-432 mieras de espesor) . Las composiciones requeridas de los objetivos de depósito electrónico fueron de 95% de Ag-5% de Sb, y de 93% de Ag-2% de Ti-5% de Sb (en peso) . (Sin embargo, la composición medida de la película depositada del objetivo e Ag-Sb se encontró era del 98.9% de Ag y 1.1% de Sb (en peso), más bien que del 95% de Sb y el 5% de Ag deseado, como se discute abajo.) El espesor nominal para las películas de Ag-Sb y Ag-Ti-Sb fueron de 1.6 y 1.2 µm, respectivamente. El depósito electrónico se hizo en una unidad ULVAC RFS-200. Antes de comenzar el depósito electrónico, la cámara se bombeó a una presión debajo de 5.0 x 10"6 Torr. Este depósito electrónico se hizo en una atmósfera de Ar puro, a una presión de 1 Pa (7.5 x 10"3 Torr) y una potencia de 150 W, con un substrato a la distancia objetivo de 40 mm. Para las películas de Ag-Sb y de Ag-Ti-Sb, el tiempo del depósito electrónico fue de 25 minutos y los substratos se calentaron a 300 °C en un intento para lograr una adhesión mejorada entre la película del depósito electrónico y el substrato de la oblea.

Con el fin de probar las características eléctricas del contacto formado por la presente invención, en la parte frontal de las obleas, un contaminante líquido de fósforo (Filmtronics P-507, sin diluir) se hizo girar en la parte posterior de las obleas. Estas obleas luego se trataron por calor en una unidad de proceso térmico rápido (RTP) AG Associates HeatPulse NMG- 01, a una temperatura de 900 ó 950 °C en Ar puro, durante dos minutos, El propósito del tratamiento térmico fue la aleación del metal primario (Ag) en el frente de la oblea, con el silicio, y difundir el contaminante de fósforo en la parte posterior de las obleas simultáneamente . El metal frontal aleado se protegió con el foto-protector, mientras el vidrio de difusión posterior se grabó en HF. Al remoción del foto-protector, se formó un contacto de metal evaporando las capas de Ti/Pd/Al (0.06/0.05/2.0 µm) sobre la parte posterior. La capa de Ti se evaporó primero de manera que hiciera contacto directo con el SI, seguido por el Pd y luego el Al. Por lo tanto, la estructura de prueba final deseada, desde la parte superior al fondo, comprende las siguientes capas: i) el metal frontal y la aleación de silicio (formada de la aleación de metal con impurezas de Sb de la presente invención, que formó una aleación eutéctica con el silicio) , ii) la región n+ (formada de Sb, de la aleación de metal con impurezas de Sb, según la presente invención, que contamina el Si del recrecimiento epitaxial de la fase líquida, iii) el substrato de tipo n, hecho de tipo n de la contaminación ligera de fósforo de la oblea original, iv) la región n+ (formada del contaminante de fósforo colocado por rotación) y v) el contacto en capas del metal posterior (el Ti/Pd/Al evaporado) . Para una oblea de prueba, la composición de su película de aleación de metal con impurezas de Sb, tal como se depositó, depositada electrónicamente de un objetivo nominal del 95% de Ag-5% de Sb, se midió usando la sonda de electrones para la técnica del microanálisis (EPMA) . La concentración del Sb se encontró era solamente del 1.1% (en peso) en la película, más bien que el 5% esperado, esta discrepancia puede ser debida a que el objetivo de depósito electrónico es deficiente en Sb o puede ser debido a que el suministro de Sb del depósito electrónico es considerablemente menor de aquél para la Ag. Puesto que la concentración del Sb en la película, tal como se depositó, es menor de la especificada, la concentración del Sb restante en el Si de recrecimiento epitaxial, en seguida de la aleación, también será correspondientemente menor. La Ag comprende el resto de la película, tal como se depositó, en el 98.9% (en peso) . Durante el proceso RTP de varias obleas, el metal de Ag-Sb o Ag-Ti-Sb tiene la tendencia a aglomerarse en islas de metal pequeñas o "puntos", así que el contacto no es uniforme. Sin embargo, las áreas grandes de contacto continuo se produjeron igualmente. Estas áreas de contacto continuo, que son razonablemente uniformes en espesor, son tan grandes como de 1 cm2. En retrospección, que ocurra la aglomeración no es sorprendente, puesto que el diagrama de fase de Ag-Sb (Figura 4) muestra, por ejemplo, que un 5% (en peso) de la composición de Sb comienza a fundir a 790 °C y se funde completamente a 920 °C. La eutéctica de Ag-Si no se forma hasta 8830°C. Puesto que el proceso de RTP para Ag-Sb o Ag-Ti-Sb se hizo en 900°C ó 950°C, el metal de contacto puede también haberse fundido y aglomerado por la tensión superficial antes de ocurrir la interacción apreciable entre el metal y el substrato de silicio. Cuando se forman los puntos, en oposición a las áreas continuas grandes, las dimensiones laterales de las islas de metal o "puntos" de las muestras de Ag-Sb, a menudo varían de 200 a 700 µm, comparable al espesor de la oblea (360 µm) y los puntos fueron de 15 µm de espesor. Puesto que el espesor del metal de Ag-Sb inicial fue de 1.6 µm, un espesor equivalente de 15 µm de los puntos en ciertas regiones del substrato después de la aleación, sugiere que estas regiones tienen aproximadamente el 11% de su área cubierta con puntos de metal, con el 89% restante no provisto con metal.

Las imágenes ópticas a lOOX de los puntos de metal de Ag-Sb o de Ag-Ti-Sb mostraron claramente que estos metales de contacto han inter-actuado con el substrato de silicio. Los límites de los puntos de metal tienen frecuentemente configuraciones triangulares o hexagonales, que reflejan la influencia de la superficie de silicio <111>. Las muestras donde los contactos son en la forma de puntos aislados, se estudiaron en mayor detalle que las áreas continuas más grandes, puesto que las áreas de contacto y de no contacto son bien definidas para los puntos .

II.A.2. DETERMINACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES DE IMPUREZAS Ciertos de los puntos de Ag-Sb aleados se removieron por el grabado químico, y la composición del Si subyacente que recrece epitaxialmente se midió de la superficie de silicio a una profundidad de aproximadamente 5 µm por la técnica de espectroscopia de masa de iones secundaria (SIMS) . Los resultados se muestran en la Figura 10. Do curvas casi sobrepuestas se muestran para el Sb y el P (fósforo) . Las curvas 1001 para P y 1002 para Sb representan la detección di propio ion (por ejemplo de Sb) , mientras las curvas 1000 para P y 1003 para Sb representan la detección del ion molecular (por ejemplo, Sb + Si) . La plata está también presente y se representa por la curva 1004. La escala vertical de la Figura 10 es la concentración de impurezas en átomos/cm3 , mientras la escala horizontal es la profundidad de la superficie de silicio en mieras. Como se puede ver, la profundidad de la capa de silicio que recrece es de alrededor de 3.4 µm, puesto que es la profundidad a la cual todas las concentraciones de impurezas caen fuera precipitadamente. Esto implica una altura del punto de metal de 18 µm (3.4 µm/0.19), cuando se calcula de la Ecuación (1) , que es, de hecho, aproximadamente la altura observada. El perfil de SIMS indica un promedio de la concentración de Sb d aproximadamente 2 x 1018 cm"3 a través de la región de crecimiento. Este valor es un factor de 5 menor que el valor mínimo deseado de 1 x 1019cm"3 requerido para un contacto óhmico al silicio de tipo n. Sin embargo, la concentración del Sb en la película depositada electrónicamente (como se discutió antes) fue también menor de la deseada por un factor de cinco (1.1% más bien que 5%, en peso) . Esto significa que una película de metal que tiene la concentración deseada del Sb (5%, en peso) producirá una concentración de impurezas suficiente para el buen contacto óhmico (1 x 1019 cm"3) . Así, los datos de SIMS apoyan este acercamiento para producir un contacto negativo auto-contaminante al silicio.

Un resultado inesperado del perfil SIMS es la alta concentración del P (4 x 1019 cm"3 hasta 2 x 1020cm"3) en la capa de silicio de recrecimiento. La fuente de este P debe ser el contaminante líquido que gira en el costado opuesto de la oblea, como se describió antes. El contaminante de P se aplicó para promover el contacto óhmico al costado posterior de la oblea (la difusión P en el costado posterior de la oblea intenta ocurrir simultáneamente con la aleación entre el Si y el Ag-Sb en el frente) , así que las características de corriente-voltaje del contacto de Ag-Sb al Si se pueden medir. Parece que algo del P de esa capa contaminada se transporta durante el proceso de RTP alrededor di frente de la oblea, donde se absorbió por el metal se incorporó en el Si. La contaminación original de los substratos de SI con P es leve (1 x 1015cm"3, como se determinó por las mediciones del contaminante de la resistencia a la extensión, discutidas abajo) , y puede no haber sido una fuente para la cantidad grande del P detectada por el SIMS. La superficie del Si además del punto de metal fue también contaminada a una extensión limitada (7 x 1018 cm"3 de concentración superficial, como se indica por las mediciones de la resistencia a la extensión, también discutidas abajo) , pero es un factor de más de 1000 menor que el contaminante de P encontrado en la capa de recrecimiento. Así, la capa de recrecimiento se encontró será más que contaminada adecuadamente para el contacto óhmico, pero sólo el 2% de los átomos contaminantes son de Sb, mientras el 98% son de P. Aunque esta contaminación con el P fue no intentada y no esperada, se puede explotar como un recurso alternativo para crear un contacto auto-contaminante. Para resumir el proceso antes descrito para contaminar con P y crear un contacto n+ auto-contaminante al silicio de tipo n, es como sigue: 1. Aplicar el contaminante de P (un contaminante líquido aplicado por rotación como se describió antes, pero otros métodos, tal como la pasta que se puede imprimir por pantalla, se espera trabaje igualmente bien) al costado frontal de un substrato de silicio de tipo n y secar. 2. En el costado posterior del substrato de silicio, en esas regiones donde un contacto n+ se desea, aplicar Ag (Ag depositada electrónicamente, como se describió antes, pero otros métodos, tal como la pasta de Ag, que se puede imprimir por pantalla, se espera trabaje igualmente bien) y colocar el substrato en un horno de calentamiento. Mientras una mezcla, en peso, del 1.1% de Sb y el 98.9% de Ag, se aplica realmente en el proceso descrito antes, se espera que la presencia del Sb sea irrelevante con respecto al proceso aquí descrito por el cual el P actúa como un contaminante. Elevar la temperatura del substrato de silicio, el cual está rodeado por un gas ambiental del horno de calentamiento, a un valor donde las aleaciones de Ag con el silicio y donde el contaminante de P se evapora. El gas ambiental antes utilizado es el Ar puro, sin embargo otros gases inertes se espera sean aceptables. Asimismo, dependiendo de si se desea la oxidación de las superficies de silicio expuestas, el oxígeno puede ser mezclado en el gas ambiental. La temperatura de calentamiento, antes descrita, es de 900 ó 950°C, pero temperaturas en el intervalo de 850 a 1000 °C se espera sean aceptables. La mezcla de átomos de P evaporados con el gas ambiental del horno de calentamiento y algunos de ellos viajan a la Ag fundida, donde son absorbidos por esta Ag. La temperatura se mantiene por un tiempo suficientemente largo para permitir que una cantidad adecuada de átomos contaminantes sea absorbida por la Ag, pero no tan largo para permitir que la superficie de silicio adyacente a la Ag se absorba en una cantidad significante de átomos contaminantes. En el proceso antes descrito, el tiempo de calentamiento es d dos minutos.

. La temperatura del substrato de silicio es luego disminuida debajo de la temperatura eutéctica de Ag-Si y conforme el Si re-solidifica, a través de la epitaxia de la fase líquida, los átomos contaminantes de P se incorporan en la rejilla reformada.

Este proceso de 5 etapas se puede generalizar como un proceso para crear un contacto n+ auto-contaminante al silicio como sigue: 1. En un primer costado de un substrato de silicio, en esas regiones donde un contacto n+ es deseado, aplicar la Ag y colocar el substrato en un horno de calentamiento; 2. Elevar la temperatura del substrato de silicio, que está rodeado por un gas ambiental del horno de calentamiento, a un valor arriba de la temperatura eutéctica del Si-Ag, con el fin que la Ag forme una aleación fundida con el silicio. 3. Introducir una fuente de vapor de P en el gas ambiental de este horno de calentamiento. 4. Los átomos de P vaporizados luego se mezclan con el gas ambiental del horno de calentamiento y algunos de ellos viajan a la Ag fundida, donde son absorbidos por la mezcla de Ag-Si fundida en un grado mucho mayor que ellos se absorben por la superficie del Si sólido.

. La temperatura se mantiene por un tiempo suficientemente largo para permitir que una cantidad adecuada de los átomos contaminantes sea absorbida por la Ag, pero no tan grande para permitir que la superficie de silicio adyacente al Ag absorba una cantidad significante de átomos contaminantes; y 6. la temperatura del substrato de silicio es luego disminuida debajo de la temperatura eutéctica de Ag-Si y conforme el Si re-solidifica, a través de la epitaxia de la fase líquida, los átomos de P contaminantes se incorporan en la rejilla reformada.

El proceso anterior puede ser generalizado aún más. Mientras el P se usa como la fuente de contaminante, se pueden usar átomos de contaminantes del Grupo III de la Tabla Periódica (tal como el boro, galio o indio) , para crear un contacto positivo mientras los átomos del contaminante del Grupo V (tal como el arsénico o antimonio, además del fósforo) pueden ser usados para crear un contacto negativo. Mientras la Ag se describe como el metal de contacto, otros metales (tal como el estaño) se espera también trabajen. El método de aplicación del metal a la superficie de silicio puede ser cualquiera de varios métodos, que incluyen la evaporación, depósito electrónico o impresión de pantalla.

Una estructura BC puede ser formada por las siguientes etapas: 1. Aplicar el contaminante de P (por ejemplo usando un contaminante líquido o una pasta que se puede imprimir por pantalla) al costado frontal de un substrato de silicio de tipo n, y secar. 2. Imprimir por pantalla líneas de rejilla de la Ag en la parte posterior del substrato y secar. 3. Elevar la temperatura a aproximadamente 850 hasta 1000 °C (arriba de la temperatura eutéctica de Ag-Si de 830°C) durante varios minutos, para simultáneamente: i) crear la capa de n+ deseada en la parte frontal, i) crear una mezcla fundida de la Ag y el Si, e iii) hacer que algo del P desde a fuente de contaminante frontal sea absorbida por la Ag fundida en la parte superior. 4. Disminuir la temperatura debajo de la temperatura eutéctica de Ag-Si, de modo que los átomos de P se incorporen en la capa de Si de recrecimiento, para así habilitar el contacto óhmico. 5. Separar el vidrio de difusión creado por el contaminante de P en el costado frontal por inmersión del substrato en ácido fluorhídrico. 6. Imprimir por pantalla un metal de contacto positivo auto-contaminante (por ejemplo el Al ó Ag-Ga) en la parte posterior entre la Ag en una manera interdigital . 7. Elevar la temperatura a aproximadamente 850 hasta 1000°C (arriba de la temperatura eutéctica de Al-Si ó Ag-Si, dependiendo de cuál electrodo positivo auto- contaminante se use) durante varios minutos, en un gas ambiental inerte con algo de oxígeno, para simultáneamente: i) crear la capa de pasivación de la superficie de óxido de silicio e ii) crear una mezcla fundida de Al y Si o de Ag y Si. 8. Disminuir la temperatura debajo de la temperatura eutéctica, para simultáneamente formar: i) un empalme p*n e ii) un contacto positivo de la celda solar; y 9. depositar un recubrimiento anti-reflectivo sobre la superficie frontal.

La idea clave en todas las secuencias anteriores es que una fuente convencional del contaminante de P puede suministrar este contaminante de P selectivamente al material de contacto de Ag. Tal proceso se espera forma un contacto negativo auto-contaminante sin contaminar excesivamente la superficie de silicio adyacente al contacto negativo. De esta manera, se utilizan materiales estándar (contaminante líquido de P, pasta que se puede imprimir por pantalla de Ag) y la baja resistencia de derivación entre los contactos negativo y positivo se evita.

Con respecto a la medición de las concentraciones de impurezas en las estructuras de prueba descritas en II . A. CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE PRUEBA, la técnica de la resistencia de extensión se usó además de la técnica de SIMS, antes descrita. La concentración total del contaminante de Sb y P en la superficie de silicio se midió por la resistencia de extensión para tres puntos en una oblea aleada con Ag-Sb a 950 °C, durante 2 minutos y también para tres puntos en una oblea aleada con Ag-Sb a 900 °C por 2 minuto. El metal frontal (Ag-Si) al igual que el metal posterior (Ti/Pd/Al) se removieron por inmersión de la muestra en HN03 concentrado, durante aproximadamente 30 minutos. Las áreas de la superficie de silicio que se han cubierto previamente con el metal de Ag-Sb fueron descubiertas. Las exploraciones de la resistencia de extensión de tal área de silicio da una concentración total de contaminación superficial de aproximadamente 7 x 1016 átomos de contaminante/cm3 cerca del punto y aproximadamente de 1 x 1020 átomos de contaminante/cm3 debajo del punto, como se muestra en la Figura 11 para un punto representativo. El eje vertical de la Figura 11 muestra la concentración del contaminante en átomos/cm3 (que varía de 1 x 1016 hasta 1 x 1021 átomos/cm3) mientras el eje horizontal es la distancia explorada a través de la superficie de silicio, en mieras.

Estos resultados de la resistencia de extensión indican que la concentración superficial medida en la región previamente cubierta con el metal de Ag-Sb excede el valor de 1 x 1019 átomos de contaminante/cm3 requeridos para el contacto óhmico. Esto es consistente con el valor bajo de la resistencia de contacto inferida de las mediciones I-V, como se discute abajo. Nótese que la concentración del contaminante medida debajo del punto, según se mide por la resistencia de extensión, está de acuerdo con la concentración de contaminante medida por SIMS y mostrada en la Figura 10. El hecho que la superficie de silicio cerca del punto de metal es más de tres órdenes de magnitud menor en la concentración del contaminante que la superficie de silicio debajo del punto de metal, muestra que el contaminante se transportó dentro del silicio por el metal. La resistencia de extensión fue también hecha para una muestra biselada de oblea. La densidad del contaminante del substrato se midió y era de 1 x 1015 átomos de contaminante/cm3, que corresponde a una resistividad de 5 O-cm, muy de acuerdo con el valor de 4.3 O-cm medido para la oblea de partida. Nótese que la concentración superficial medida cerca del punto de metal fue aproximadamente 70 veces mayor que la contaminación del substrato. Esto puede indicar una tendencia del Si sólido a absorber el P en el estado gaseoso, aunque el Si sólido absorbe el P en una extensión mucho menor que el metal fundido.

II.A.3. MEDICIONES ELÉCTRICAS La resistividad del propio material de contacto (la aleación de Ag, Sb y Si, que es en su mayoría de Ag) es importante debido a que este parámetro determina cuan grande deben ser los contactos de la celda solar con el fin de llevar la corriente fotogenerada sin pérdidas óhmicas indebidas. Esta resistividad se midió para dos puntos (15 µm de espesor equivalente) , en una oblea donde la Ag-Sb se depositó electrónicamente y luego se procesó a la temperatura de aleación de 950 °C, para ser de 7 ± µO-cm.

Esto se compara favorablemente con la resistividad medida, en una oblea particular, de la película de Ag-Sb, tal como se depositó, de 6.9 µO-cm. Esta resistividad del material de contacto también se compara favorablemente con la resistividad medida, en otra oblea, de la película de Ag-Ti-Sb, tal como se depositó, de 4.8 µO-cm. Esto sugiere que poca o ninguna degradación en la resistividad eléctrica resulta de la aleación con el substrato de silicio, probablemente debido a que la mayoría del material de contacto es la Ag (95.5% en peso, como se indica n la Figura 3) . Para fines de comparación, el valor en el manual de la resistividad para la Ag en masa es de 1.6 µO-cm. Es posible hacer contacto eléctrico a puntos individuales de Ag-Sb o de Ag-Ti-Sb, usando una estación de sonda. Las curvas de corriente-voltaje (I-V) se midieron para determinar si el contacto de punto fue óhmico (lineal I-V) o rectificador (no lineal I-V) . Las curvas I-V resultantes, tal como las representativas de la Figura 12, son altamente lineales a densidades de corriente hasta los valores más altos medidos (± 11 A/cm2), indicando así un comportamiento óhmico para los contactos de Ag-Sb (con diez puntos medidos) . El eje vertical de la Figura 12 es la densidad de corriente (que varía de -20 hasta +20 V/cm2) y el eje horizontal es el voltaje (que varía de -0.4 hasta +0.4 voltios) . El punto de Ag-Sb de la Figura 12 fue procesado a 900 °C durante 2 minuto, tiene un área de 0.89 x 10"3cm2 y una resistencia normalizada de 0.028 ohm-cm2. Una densidad de corriente de 11 A/cm2 es aproximadamente 30 veces tan grande como densidades de corriente típicas que deben ser llevadas por las celdas solares bajo la iluminación del sol. Puesto que la Ag no es un contaminante en el Si, el Sb en la Ag (aumentado por el P de la capa contaminante líquida) aparentemente es capaz de contaminar el Si subyacente de tipo n, para dar el contacto óhmico deseado.

En particular, las resistencias de puntos medida con una estación de sonda varió de 10 a 71 O para las muestras de Ag-Sb, con tales resistencias que corresponden a las áreas de contacto de puntos de 1.9 x 10"3 hasta 0.4 x 10"3 cm2. La resistencia medida de la estación de sonda a través de un circuito que fluye a través de todas las capas de la estructura de prueba (como se describió previamente) : i) el punto de Ag-Sb aleado en proporciones eutécticas con silicio, ii) la región n+ debajo del punto (formado de Sb, de a aleación de metal con impurezas de Sb de la presente invención, y de P de la capa de fuente de contaminante posterior, que contamina el Si de recrecimiento epitaxial de la fase líquida) , iii) el substrato de tipo n hecho de tipo n de la contaminación del fósforo de la oblea original, iv) la región n+ (formada del contaminante de fósforo colocado rotatoriamente) que cubre toda la parte posterior de la oblea y v) el contacto en capas del metal posterior (el Ti/Pd/Al evaporado) también cubre toda la parte posterior de la oblea. De estas capas, las únicas fuentes significantes de resistencia son: i) la resistencia de contacto entre el punto de Ag-Sb-Si y su región n+ subyacente, e ii) la resistencia del substrato de tipo n. El producto de la resistencia y el área para los puntos tiene una desviación promedio y estándar de 0.026 ± 0.007 O-cm2. Este producto de resistencia-área es comparado instructivamente al producto de la resistividad de la oblea de silicio (un valor de 3.7 O-cm, determinado previamente) y su espesor (0.0365) que da un producto de resistencia-área de 0.135 O-cm2. El producto de resistencia-área de los puntos es menor que aquél del substrato solo (es de alrededor del 20% del valor del substrato) debido a las diferencias en la geometría del flujo de corriente. El valor del substrato de 0.135 O-cm2 se basa en el flujo de corriente, en el área correspondiente, estando entre dos contactos planos de igual tamaño. El valor del punto de 0.026 ± 0.007 O-cm2 se basa en el flujo de corriente que se extiende desde un punto de tamaño relativamente pequeño en el frente de la oblea al contacto de metal plano grande (el Ti/Pd/Al evaporado) que cubre toda la parte posterior de la oblea. De hecho, se hacen cálculos finitos del elemento para determinar el producto de resistencia-área del substrato solo para una geometría del flujo de corriente similar a aquélla de los puntos. Estos cálculos determinaron que el producto de resistencia-área del substrato solo será virtualmente el mismo como aquél medido para los puntos. Estos resultados sugieren fuertemente que la resistencia del contacto entre el punto de Ag-Sb-Si y su región n+ subyacente es bastante baja - como un límite superior aproximado podemos suponer razonablemente que la resistencia de contacto es menor del 10% de la resistencia específica medida del punto, es decir de <3 mO-cm2.

II.B. IMPRESIÓN DE PANTALLA CON PASTAS Como una alternativa al depósito electrónico para la aplicación de la aleación de Ag-Sb, se preparó una pasa que comprende partículas de Ag y partículas de Sb, de aproximadamente 10 µm de tamaño, y se mezcló de acuerdo con la relación de 95% de Ag - 5% de Sb, en peso. Esta mezcla de partículas se combinó con los aglutinantes orgánicos apropiados y solventes para formar una pasta adecuada para la impresión de pantalla. Cada oblea de silicio utilizada tenía una capa de tipo n difuso de una concentración particular de impurezas. Como una guía aproximada a la concentración del contaminante n, las resistencias de hoja de las capas de tipo n pre-difusas de las obleas son de aproximadamente tres valores diferentes: de 35, de 80 y de 500 OO, (con un valor de OC indicando una concentración menor de contaminante) . Un patrón de prueba, del método de la línea de transmisión, de fajas de metal paralelas, se imprimió sobre la superficie de tipo n pre-difusa de las obleas de silicio (tales obleas no tienen contaminante, tal como el P, en su costado opuesto, como en el caso de la Sección II.A anterior, RESULTADOS DEL DEPÓSITO ELECTRÓNICO), y calcinado en un horno de banda con calentamiento radiante a 950 °C durante dos minutos. Las fajas de metal se encontró eran de 14 µm de espesor, continuas, tienen una resistividad de aproximadamente 21 µO-cm, son razonablemente adherentes al substrato de Si y no forman aleación con el substrato de Si. El método de línea de transmisión en el patrón de prueba de metal habilita una medición de las resistencias de contacto específicas (entre las fajas de metal de Ag-Sb y sus regiones n+ subyacentes) de 10, 15 y 68 mO-cm2 , respectivamente, para una muestra representativa en seguida de la etapa de 950 °C. Después del templado de gas de formación subsecuente (3 litros estándar por minuto de flujo de 10% de hidrógeno y 90% de nitrógeno, a 400 °C durante 15 minutos, en un horno convencional de tubo de cuarzo) , los valores de resistencia de contacto cayeron por aproximadamente un factor de seis a 1.9, 2.2 y 10 mO-cm2, respectivamente. Los valores de resistencia de contacto debajo de aproximadamente 50 mO-cm2 son adecuados para contactos a celdas solares diseñadas para operar bajo condiciones de luz solar normal (sin concentrar) . Aunque los valores de resistencia de contacto para la pasta de metal impresa por pantalla a obleas sin una capa de tipo n pre-difusa, no son satisfactorios, los resultados anteriores muestran que se pueden lograr contactos de metal continuos y adherentes por la impresión de pantalla de una pasta y el calcinado de horno de banda. El análisis de las muestras también parece indicar que esta pasta, de granulos separados de Ag y Sb, no forma aleación con el silicio. Sin embargo, parece que la pasta crea una capa n+ muy delgada, localizada alrededor de los granulos individuales de Sb, que cuenta para los contactos óhmicos mejorados logrados cuando el substrato subyacente ya se ha contaminado en forma suficiente. Este tipo de pasta no parece ser adecuado para crear un empalme . Una pasta de impresión de pantalla preferida se basará en partículas donde cada una es por sí misma una composición de aleación del 95% de Ag y 5% de Sb, en peso, más bien que las partículas de Ag y partículas de Sb separadas, como se usan aquí. Se anticipa que tal pasta puede formar una aleación con el silicio y formar una región altamente contaminada en una manera similar a los resultados discutidos anteriormente en la sección II.A. RESULTADOS DEL DEPÓSITO ELECTRÓNICO. En tanto la invención se ha descrito en conjunto con modalidades específicas, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán aparentes a los expertos en la materia, de la lectura de la descripción anterior, Por lo tanto, se intenta abarcar todas estas alternativas, modificaciones y variaciones que se encuentren dentro del espíritu y ámbito de las reivindicaciones anexas y sus equivalentes .

Claims (72)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para fabricar una celda solar, este método comprende : formar una primera aleación de un primer metal y un primer contaminante, en que este primer contaminante es capaz de contaminar un material semiconductivo para ser de un primer tipo; aplicar la primera aleación a una primera superficie de un primer semiconductor, en que este primer semiconductor se ha contaminado para ser un material semiconductivo de un segundo tipo y este segundo tipo es opuesto a aquél del primer tipo; calentar la primera aleación y el primer semiconductor arriba de un primer punto de temperatura, de modo que al menos una porción de la primera aleación y una porción del primer semiconductor formen una segunda aleación fundida; enfriar la segunda aleación, de modo que al menos una porción del primer contaminante, contenido en la segunda aleación fundida, se incorpore en una región de recrecimiento epitaxial del primer semiconductor, en que al menos una porción de la región de recrecimiento epitaxial forme un empalme de rectificación con el primer semiconductor y en que al menos una porción del empalme rectificador se puede exponer a la radiación solar que no ha pasado a través de la región de recrecimiento epitaxial; enfriar la segunda aleación debajo del primer punto de temperatura, en que la segunda aleación llega a ser un primer contacto sólido con contacto eléctrico óhmico a cuando menos una porción de la región de recrecimiento; y aplicar un contacto óhmico al primer semiconductor, para formar un segundo contacto eléctrico de la celda solar.
2. 2. Un método para fabricar una celda solar, este método comprende : formar un empalme rectificador, con una primera mitad y una segunda mitad, en un primer semiconductor, el cual puede generar una corriente eléctrica al exponerse a la radiación solar; formar un primer contacto con un contacto eléctrico óhmico a la primera mitad; formar una primera aleación de un primer metal y un primer contaminante, en que este primer contaminante es capaz de contaminar un material semiconductivo para ser de un primer tipo y el primer metal no es capaz de contaminar significantemente un material semiconductivo; aplicar la primera aleación a una primera región de una primera superficie del primer semiconductor, en que al menos la primera región del primer semiconductor se ha contaminado para ser un material semiconductivo del primer tipo; calentar la primera aleación y el primer semiconductor arriba de un primer punto de temperatura, de modo que al menos una porción de la primera aleación y una porción del primer semiconductor formen una segunda aleación fundida; enfriar la segunda aleación, de manera que al menos una porción del primer contaminante, contenido en la segunda aleación fundida, se incorpore en una región de recrecimiento epitaxial del primer semiconductor, de modo que la región de recrecimiento se contamine a una concentración mayor que la primera región; enfriar la segunda aleación debajo del primer punto de temperatura, en que la segunda aleación llega a un segundo contacto sólido con contacto eléctrico óhmico a cuando menos una porción de la región de recrecimiento; y donde el segundo contacto tiene un contacto eléctrico óhmico a la segunda mitad.
3. 3. Un método para fabricar un contacto, este método comprende : formar una primera pasta, en que esta pasta comprende primeros granulos, donde cada granulo es una aleación de un primer metal y un primer contaminante, donde este primer contaminante es capaz de contaminar un material semiconductivo; aplicar la primera pasta a una primera superficie de un primer semiconductor; calentar la primera pasta y el primer semiconductor arriba de un primer punto de temperatura, de manera que al menos una porción de la primera pasta y una porción del primer semiconductor formen una segunda aleación fundida; enfriar la segunda aleación, de modo que al menos una porción del primer contaminante, contenido en la segunda aleación fundida, se incorpore en una región de recrecimiento epitaxial del primer semiconductor; y enfriar la primera aleación debajo del primer punto de temperatura, en que la segunda aleación llega a un primer contacto sólido con contacto eléctrico óhmico a cuando menos una porción de a región de recrecimiento.
4. 4. Un método para fabricar un contacto, este método comprende : aplicar un primer metal a una primera región de una superficie de un primer semiconductor; calentar, en una atmósfera de gas ambiental, el primer metal y el primar semiconductor, arriba de un primer punto de temperatura, de modo que cuando menos una porción del primer metal y una porción del primer semiconductor formen una segunda aleación fundida; introducir una fuente de un primer contaminante vaporizado dentro del gas ambiental, donde este primer contaminante es capaz de contaminar el material semiconductivo ; mantener la temperatura por un tiempo suficiente para permitir que una cantidad adecuada del primer contaminante vaporizado sea absorbida por la segunda aleación fundida; enfriar la segunda aleación, de modo que al menos una porción del primer contaminante, contenida en la segunda aleación fundida, se incorpore en una región de recrecimiento epitaxial del primer semiconductor; y enfriar la segunda aleación debajo del primer punto de temperatura, en que la segunda aleación llega a ser un primer contacto sólido con contacto eléctrico óhmico a cuando menos una porción de la región de recrecimiento.
5. 5. Una celda solar, la cual comprende: un empalme rectificador, que se puede exponer, al menos parcialmente, a la radiación solar, para la generación de una corriente eléctrica, este empalme se hace de un primer material semiconductivo;, que comprende una primera mitad y una segunda mitad; un primer electrodo, que hace contacto óhmico con la primera mitad; un segundo electrodo, que hace contacto óhmico con la segunda mitad; donde la primera mitad se ha contaminado con un primer contaminante y va a ser un material semiconductivo de un primer tipo; donde la segunda mitad se ha contaminado con un segundo contaminante y va a ser un material semiconductivo de un segundo tipo, opuesto al primer tipo; donde la segunda mitad está alineada con el segundo electrodo; donde el segundo electrodo comprende una aleación de un primer metal, el segundo contaminante y el primer material semiconductivo; donde el primer metal es capaz de formar un punto eutéctico con el primer material semiconductivo; y donde esa parte del segundo electrodo, que comprende el primer metal y el primer semiconductor incluye proporciones eutécticas del primer metal y el primer material semiconductivo.
6. 6. Una celda solar, la cual comprende: un empalme rectificador, que se puede exponer, al menos parcialmente, a la radiación solar, para la generación de una corriente eléctrica, este empalme se hace de un primer material semiconductivo, que comprende una primera mitad y una segunda mitad; un primer electrodo, que hace contacto óhmico con la primera mitad; un segundo electrodo, que hace contacto óhmico con la segunda mitad; donde la primera mitad se ha contaminado con un primer contaminante, y que va a ser un material semiconductivo de un primer tipo; donde la segunda mitad se ha contaminado con un segundo contaminante, y va a ser un material semiconductivo de un segundo tipo, opuesto al primer tipo; donde la segunda mitad comprende una primera región, que se ha contaminado más densamente con el segundo contaminante que al menos una porción de la segunda mitad restante; donde la primera región está alineada con el segundo electrodo; donde el segundo electrodo comprende una aleación del primer metal, el segundo contaminante y el primer material semiconductivo; donde el primer metal es capaz de formar un punto eutéctico con el primer material semiconductivo, y el primer metal no es capaz de contaminar significantemente el material semiconductivo; y en que esa parte del segundo electrodo, que comprende el primer metal y el primer semiconductor incluye proporciones eutécticas del primer metal y el primer material semiconductivo.
7. 7. El método de la reivindicación 1, en que la primera aleación comprende proporciones del primer metal y el segundo contaminante, de modo que la segunda aleación sea capaz de existir como un sólido, de una sola fase uniforme, en un primer intervalo de temperatura, y hace una transición directamente a una fase líquida a un segundo intervalo de temperatura, en que este segundo intervalo de temperatura está inmediatamente arriba del primer intervalo de temperatura .
8. 8. El método de la reivindicación 2, en que la primera aleación comprende proporciones del primer metal y el segundo contaminante, de modo que la segunda aleación sea capaz de existir como un sólido, de una sola fase uniforme, en un primer intervalo de temperatura, y hace una transición directamente a una fase líquida a un segundo intervalo de temperatura, en que este segundo intervalo de temperatura está inmediatamente arriba del primer intervalo de temperatura.
9. 9. El método de la reivindicación 3 , en que cada granulo comprende proporciones del primer metal y el segundo contaminante, de modo que la segunda aleación sea capaz de existir como un sólido, de una sola fase uniforme, en un primer intervalo de temperatura, y hace una transición directamente a una fase líquida a un segundo intervalo de temperatura, en que este segundo intervalo de temperatura está inmediatamente arriba del primer intervalo de temperatura .
10. 10. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer metal del segundo electrodo está en proporción, a un total del segundo contaminante del segundo electrodo y el segundo contaminante de la segunda mitad, de modo que una aleación, que comprenda la proporción del primer metal al total del segundo contaminante, sea capaz de existir como un sólido, de una sola fase uniforme, en un primer intervalo de temperatura, y haga transiciones directamente a una fase líquida en un segundo intervalo de temperatura, en que este segundo intervalo de temperatura está inmediatamente arriba del primer intervalo de temperatura.
11. 11. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer metal del segundo electrodo está en proporción, a un total del segundo contaminante del segundo electrodo y el segundo contaminante de la primera región, de modo que una aleación, que comprenda la proporción del primer metal al total del segundo contaminante, sea capaz de existir como un sólido, de una sola fase uniforme, en un primer intervalo de temperatura, y haga transiciones directamente a una fase líquida en un segundo intervalo de temperatura, en que este segundo intervalo de temperatura está inmediatamente arriba del primer intervalo de temperatura.
12. 12. El método de la reivindicación 1, en que esa parte del primer contacto que comprende el primer metal y el primer semiconductor, incluye proporciones eutécticas del primer metal y el primer semiconductor.
13. 13. El método de la reivindicación 2, en que esa parte del primer contacto que comprende el primer metal y el primer semiconductor, incluye proporciones eutécticas del primer metal y el primer semiconductor.
14. 14. El método de la reivindicación 3, en que esa parte del primer contacto que comprende el primer metal y el primer semiconductor, incluye proporciones eutécticas del primer metal y el primer semiconductor.
15. 15. El método de la reivindicación 4, en que esa parte del primer contacto que comprende el primer metal y el primer semiconductor, incluye proporciones eutécticas del primer metal y el primer semiconductor.
16. 16. El método de la reivindicación 4, en que la temperatura no se mantiene por un período tan largo que permita que una superficie del primer semiconductor, expuesta al contaminante vaporizado, absorba una cantidad significante de átomos contaminantes.
17. 17. El método de la reivindicación 4, que además comprende : aplicar un primer contaminante a una segunda región de una superficie del primer semiconductor, en que la segunda región es desunida de la primera región; y en que la etapa de calentamiento además comprende causar que el primer contaminante vaporice y así también acompaña la etapa de introducir una fuente del primer contaminante vaporizado dentro del gas ambiental.
18. 18. El método de la reivindicación 1, en que el primer semiconductor es el silicio.
19. 19. El método de la reivindicación 2, en que el primer semiconductor es el silicio.
20. 20. El método de la reivindicación 3, en que el primer semiconductor es el silicio.
21. 21. El método de la reivindicación 4, en que el primer semiconductor es el silicio.
22. 22. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer semiconductor es el silicio.
23. 23. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer semiconductor es el silicio.
24. 24. El método de la reivindicación 1, en que el primer metal es la plata.
25. 25. El método de la reivindicación 2, en que el primer metal es la plata.
26. 26. El método de la reivindicación 3, en que el primer metal es la plata.
27. 27. El método de la reivindicación 4, en que el primer metal es la plata.
28. 28. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer metal es la plata.
29. 29. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer metal es la plata.
30. 30. El método de la reivindicación 1, en que el primer metal es el estaño.
31. 31. El método de la reivindicación 2, en que el primer metal es el estaño.
32. 32. El método de la reivindicación 3, en que el primer metal es el estaño.
33. 33. El método de la reivindicación 4, en que el primer metal es el estaño.
34. 34. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer metal es el estaño.
35. 35. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer metal es el estaño.
36. 36. El método de la reivindicación 1, en que el primer contaminante es el antimonio.
37. 37. El método de la reivindicación 2, en que el primer contaminante es el antimonio.
38. 38. El método de la reivindicación 3, en que el primer contaminante es el antimonio.
39. 39. El método de la reivindicación 4, en que el primer contaminante es el antimonio.
40. 40. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer contaminante es el antimonio.
41. 41. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer contaminante es el antimonio.
42. 42. El método de la reivindicación 1, en que el primer contaminante es el galio.
43. 43. El método de la reivindicación 2, en que el primer contaminante es el galio.
44. 44. El método de la reivindicación 3, en que el primer contaminante es el galio.
45. 45. El método de la reivindicación 4, en que el primer contaminante es el galio.
46. 46. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer contaminante es el galio.
47. 47. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer contaminante es el galio.
48. 48. El método de la reivindicación 4, en que el primer contaminante es el fósforo.
49. 49. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer contaminante es el fósforo.
50. 50. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer contaminante es el fósforo.
51. 51. El método de la reivindicación 1, en que la etapa de aplicación se realiza por impresión de pantalla.
52. 52. El método de la reivindicación 2, en que la etapa de aplicación se realiza por impresión de pantalla.
53. 53. El método de la reivindicación 3, en que la etapa de aplicación se realiza por impresión de pantalla.
54. 54. El método de la reivindicación 4, en que la etapa de aplicación se realiza por impresión de pantalla.
55. 55. El método de la reivindicación 1, en que la etapa de aplicación se realiza por depósito electrónico.
56. 56. El método de la reivindicación 2, en que la etapa de aplicación se realiza depósito electrónico.
57. 57. El método de la reivindicación 4, en que la etapa de aplicación se realiza por depósito electrónico.
58. 58. El método de la reivindicación 1, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo III de a Tabla Periódica.
59. 59. El método de la reivindicación 2, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo III de a Tabla Periódica.
60. 60. El método de la reivindicación 3, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo III de a Tabla Periódica.
61. 61. El método de la reivindicación 4, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo III de a Tabla Periódica.
62. 62. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo III de a Tabla Periódica.
63. 63. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo III de a Tabla Periódica.
64. 64. El método de la reivindicación 1, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo V de a Tabla Periódica .
65. 65. El método de la reivindicación 2, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo V de a Tabla Periódica.
66. 66. El método de la reivindicación 3, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo V de a Tabla Periódica.
67. 67. El método de la reivindicación 4, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo V de a Tabla Periódica.
68. 68. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo V de a Tabla Periódica.
69. 69. La celda solar de la reivindicación 6, en que el primer contaminante es un elemento del Grupo V de a Tabla Periódica.
70. 70. El método de la reivindicación 1, en que el primer metal es el aluminio y el primer tipo es el tipo p.
71. 71. El método de la reivindicación 3, en que el primer metal es el aluminio y el primer contaminante es capaz de contaminar un material semiconductivo para ser del tipo p.
72. 72. La celda solar de la reivindicación 5, en que el primer metal es el aluminio y el segundo tipo es el tipo P- RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un electrodo autocontaminante del silicio se forma primariamente de un metal (componente principal) , el cual forma un punto eutéctico con el silicio. Un contaminante de tipo p (para un electrodo positivo) o un contaminante de tipo n (para un electrodo negativo) forma una aleación con el componente principal . La aleación del componente principal y el contaminante se aplica a un substrato de silicio. Una vez aplicado, la aleación y el substrato se calientan a una temperatura mayor que la temperatura eutéctica del componente principal y el silicio, de modo que el componente principal se licúe más que una proporción eutéctica del substrato de silicio. En seguida la temperatura es disminuida hacia la temperatura eutéctica, permitiendo que el silicio fundido se reforme a través de la epitaxia de la fase líquida y mientras lo hace, incorpore átomos del contaminante en su rejilla de recrecimiento. Una vez que la temperatura cae debajo de la temperatura eutéctica del componente principal y el silicio, este silicio, el cual no ha recrecido ya en la rejilla, forma una aleación de fase sólida con el componente principal y el contaminante sin usar restante. Esta aleación del componente principal, el silicio y el contaminante sin usar es el material final de contacto. Alternativamente, un electrodo auto-contaminante se puede formar desde un metal no aleado, aplicado a un substrato de silicio. El metal y el substrato se alientan a una temperatura arriba de la temperatura eutéctica del metal y el silicio en un gas ambiental dentro del cual se ha introducido una fuente de átomos contaminantes vaporizados. Los átomos contaminantes, en el gas ambiental, se absorben por la mezcla fundida de metal y silicio a una extensión mucho mayor que ellos se absorben por las superficies del substrato sólido de silicio. En seguida la temperatura es luego disminuida hasta debajo de la temperatura eutéctica del metal y el silicio. Durante la disminución de la temperatura, la capa de silicio contaminada recrece y se crea el material de contacto final de la aleación de metal y silicio en el mismo proceso como aquel descrito anteriormente.