%A Maria Isabel Sanchez Aniorte
%T Microprocesos l?ser para la mejora de dispositivos fotovoltaicos basados en silicio cristalino
%X En los ?ltimos a?os la tecnolog?a l?ser se ha convertido en una herramienta imprescindible en la fabricaci?n de dispositivos fotovoltaicos, ayudando a la consecuci?n de dos objetivos claves para que esta opci?n energ?tica se convierta en una alternativa viable: reducci?n de costes de fabricaci?n y aumento de eficiencia de dispositivo. Dentro de las tecnolog?as fotovoltaicas, las basadas en silicio cristalino (c-Si) siguen siendo las dominantes en el mercado, y en la actualidad los esfuerzos cient?ficos en este campo se encaminan fundamentalmente a conseguir c?lulas de mayor eficiencia a un menor coste encontr?ndose, como se comentaba anteriormente, que gran parte de las soluciones pueden venir de la mano de una mayor utilizaci?n de tecnolog?a l?ser en la fabricaci?n de los mismos.  En este contexto, esta Tesis hace un estudio completo y desarrolla, hasta su aplicaci?n en dispositivo final, tres procesos l?ser espec?ficos para la optimizaci?n de dispositivos fotovoltaicos de alta eficiencia basados en silicio. Dichos procesos tienen como finalidad la mejora de los contactos frontal y posterior de c?lulas fotovoltaicas basadas en c-Si con vistas a mejorar su eficiencia el?ctrica y reducir el coste de producci?n de las mismas. En concreto, para el contacto frontal se han desarrollado soluciones innovadoras basadas en el empleo de tecnolog?a l?ser en la metalizaci?n y en la fabricaci?n de emisores selectivos puntuales basados en t?cnicas de dopado con l?ser, mientras que para el contacto posterior se ha trabajado en el desarrollo de procesos de contacto puntual con l?ser para la mejora de la pasivaci?n del dispositivo.  La consecuci?n de dichos objetivos ha llevado aparejado el alcanzar una serie de hitos que se resumen continuaci?n:  - Entender el impacto de la interacci?n del l?ser con los distintos materiales empleados en el dispositivo y su influencia sobre las prestaciones del mismo, identificando los efectos da?inos e intentar mitigarlos en lo posible.   - Desarrollar procesos l?ser que sean compatibles con los dispositivos que admiten poca afectaci?n t?rmica en el proceso de fabricaci?n (procesos a baja temperatura), como los dispositivos de heterouni?n.   - Desarrollar de forma concreta procesos, completamente parametrizados, de definici?n de dopado selectivo con l?ser, contactos puntuales con l?ser y metalizaci?n mediante t?cnicas de transferencia de material inducida por l?ser.   - Definir tales procesos de forma que reduzcan la complejidad de la fabricaci?n del dispositivo y que sean de f?cil integraci?n en una l?nea de producci?n.   - Mejorar las t?cnicas de caracterizaci?n empleadas para verificar la calidad de los procesos, para lo que ha sido necesario adaptar espec?ficamente t?cnicas de caracterizaci?n de considerable complejidad.   - Demostrar su viabilidad en dispositivo final.   Como se detalla en el trabajo, la consecuci?n de estos hitos en el marco de desarrollo de esta Tesis ha permitido contribuir a la fabricaci?n de los primeros dispositivos fotovoltaicos en Espa?a que incorporan estos conceptos avanzados y, en el caso de la tecnolog?a de dopado con l?ser, ha permitido hacer avances completamente novedosos a nivel mundial. Asimismo los conceptos propuestos de metalizaci?n con l?ser abren v?as, completamente originales, para la mejora de los dispositivos considerados.  Por ?ltimo decir que este trabajo ha sido posible por una colaboraci?n muy estrecha entre el Centro L?ser de la UPM, en el que la autora desarrolla su labor, y el Grupo de Investigaci?n en Micro y Nanotecnolog?as de la Universidad Polit?cnica de Catalu?a, encargado de la preparaci?n y puesta a punto de las muestras y del desarrollo de algunos procesos l?ser para comparaci?n. Tambi?n cabe destacar la contribuci?n de del Centro de Investigaciones Energ?ticas, Medioambientales y Tecnol?gicas, CIEMAT, en la preparaci?n de experimentos espec?ficos de gran importancia en el desarrollo del trabajo. Dichas colaboraciones se han desarrollado en el marco de varios proyectos, tales como el proyecto singular estrat?gico PSE-MICROSIL08 (PSE-iv   120000-2006-6), el proyecto INNDISOL (IPT-420000-2010-6), ambos financiados por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional FEDER (UE) ?Una manera de hacer Europa? y el MICINN, y el proyecto del Plan Nacional AMIC (ENE2010-21384-C04-02), cuya financiaci?n ha permitido en gran parte llevar a t?rmino este trabajo. v   ABSTRACT.  Last years lasers have become a fundamental tool in the photovoltaic (PV) industry, helping this technology to achieve two major goals: cost reduction and efficiency improvement. Among the present PV technologies, crystalline silicon (c-Si) maintains a clear market supremacy and, in this particular field, the technological efforts are focussing into the improvement of the device efficiency using different approaches (reducing for instance the electrical or optical losses in the device) and the cost reduction in the device fabrication (using less silicon in the final device or implementing more cost effective production steps). In both approaches lasers appear ideally suited tools to achieve the desired success.  In this context, this work makes a comprehensive study and develops, until their implementation in a final device, three specific laser processes designed for the optimization of high efficiency PV devices based in c-Si. Those processes are intended to improve the front and back contact of the considered solar cells in order to reduce the production costs and to improve the device efficiency. In particular, to improve the front contact, this work has developed innovative solutions using lasers as fundamental processing tools to metalize, using laser induced forward transfer techniques, and to create local selective emitters by means of laser doping techniques. On the other side, and for the back contact, and approached based in the optimization of standard laser fired contact formation has been envisaged.  To achieve these fundamental goals, a number of milestones have been reached in the development of this work, namely:  - To understand the basics of the laser-matter interaction physics in the considered processes, in order to preserve the functionality of the irradiated materials.   - To develop laser processes fully compatible with low temperature device concepts (as it is the case of heterojunction solar cells).    - In particular, to parameterize completely processes of laser doping, laser fired contacts and metallization via laser transfer of material.   - To define such a processes in such a way that their final industrial implementation could be a real option.   - To improve widely used characterization techniques in order to be applied to the study of these particular processes.   - To probe their viability in a final PV device.   Finally, the achievement of these milestones has brought as a consequence the fabrication of the first devices in Spain incorporating these concepts. In particular, the developments achieved in laser doping, are relevant not only for the Spanish science but in a general international context, with the introduction of really innovative concepts as local selective emitters. Finally, the advances reached in the laser metallization approached presented in this work open the door to future developments, fully innovative, in the field of PV industrial metallization techniques.  This work was made possible by a very close collaboration between the Laser Center of the UPM, in which the author develops his work, and the Research Group of Micro y Nanotecnology of the Universidad Polit?cnica de Catalu?a, in charge of the preparation and development of samples and the assessment of some laser processes for comparison. As well is important to remark the collaboration of the Centro de Investigaciones Energ?ticas, Medioambientales y Tecnol?gicas, CIEMAT, in the preparation of specific experiments of great importance in the development of the work. These collaborations have been developed within the framework of various projects such as the PSE-MICROSIL08 (PSE-120000-2006-6), the project INNDISOL (IPT-420000-2010-6), both funded by the Fondo Europeo de Desarrollo Regional FEDER (UE) ?Una manera de hacer Europa? and the MICINN, and the project AMIC (ENE2010-21384-C04-02), whose funding has largely allowed to complete this work. 
%D 2012
%I Industriales
%L upm14761