Développement et caractérisation d’un procédé de photo-placage auto-alimenté pour la fabrication de cellules solaires CPV III-V/Ge

Abstract

Il existe plusieurs techniques d’exploitation de l’énergie solaire. Les cellules photovoltaïques multijonctions présentent un intérêt majeur principalement grâce à leur efficacité de conversion élevée comparée aux cellules solaires en silicium. Ces dispositifs ont une fabrication qui reste néanmoins coûteuse ce qui les rend difficilement compétitifs par rapport aux cellules en silicium qui dominent actuellement le marché du photovoltaïque. Utiliser ce type de cellules sous une lumière concentrée (concentrated photovoltaics : CPV) représente une alternative prometteuse. La réduction du coût de fabrication des cellules solaires multijonctions reste un enjeu capital pour baisser le coût de cette technologie. L’utilisation de ce type de cellules sous une lumière concentrée impose des spécificités de fabrication particulières notamment au niveau des contacts de la face avant. Ces derniers doivent être épais (environ 5 μm) afin de réduire les pertes résistives. C’est pourquoi le dépôt de ces contacts reste une étape onéreuse. On propose donc d’utiliser une technique qui permet de réduire largement le coût de fabrication des contacts épais, par rapport aux techniques habituelles comme l’évaporation et l’électroplacage. Cette technique est le light-induced plating (LIP ou photo-placage) qui est une méthode de dépôt proche de l’électroplacage utilisant une cellule solaire comme source de courant. Le LIP a été utilisé sans aucune source d’énergie extérieure, permettant d’avoir un procédé simple d’utilisation. De plus, la mise en oeuvre de cette méthode a permis de développer un nouveau moyen de dépôt de la couche de contact ohmique, sur cellule solaire. Ceci évite le dépôt d’une seed layer par PVD, nécessaire dans les procédés d’électroplacage standard. Ces résultats ont permis le dépôt de plusieurs métaux (Ni, Au et Ag) et la fabrication de cellules solaires avec des contacts entièrement déposés par LIP. Dans ce mémoire, la caractérisation électrochimique du LIP ainsi que les procédés de fabrication de cellules solaires multijonctions réalisées à l’aide de cette méthode seront exposés.