Fabrication de cellules solaires triple jonctions à contacts face arrière

Abstract

La génération d'électricité par effet photovoltaïque est un axe majeur dans le développement des énergies renouvelables. L'efficacité des cellules en Silicium (Si) ne progresse plus beaucoup. Pour atteindre de plus hautes efficacités, on peut utiliser des cellules multi-jonctions. Basées sur d'autres matériaux semiconducteurs, elles offrent des efficacités plus hautes. Ces cellules existent déjà, mais leur coût élevé les empêche de concurrencer la filière Si. L'approche utilisée est de concentrer la lumière solaire sur des cellules de faible surface grâce à des éléments optiques peu coûteux. Cette approche est appelée "Concentrated Photovoltaics" (CPV). Le prix des modules ainsi créés s'approche des modules Si. La fabrication de cellules plus faciles à assembler permettrait de faire encore baisser ces coûts pour concurrencer le Si. Le travail décrit ici propose de renvoyer le contact émetteur de la cellule, traditionnellement en face avant, sur la face arrière afin de simplifier l'assemblage des modules voire d'en augmenter l'efficacité. Ce projet est développé sur des cellules solaires triple jonction (InGaP/(In)GaAs/Ge) qui sont les plus utilisées sur le marché. Au meilleur de nos connaissances, de telles cellules avec des contacts en face arrière n'ont jamais été reportées dans la littérature. Ces cellules seraient plus faciles à assembler en module et permettraient même un gain d'efficacité dans les modules de type "Dense Receiver Array" (DRA). Ce projet vise à atteindre une preuve de concept. Ces nouveaux contacts ouvriraient la voie à des améliorations futures de l'efficacité individuelle des cellules. On pourrait par exemple en multipliant les vias de faible dimension supprimer la métallisation avant et son ombrage. Ce mémoire retrace le développement en salle blanche d'un procédé pour la microfabrication de telles cellules à contacts face arrière. Après avoir expliqué l'intérêt de cette approche et analysé la littérature pour identifier les obstacles technologiques, on analysera les solutions technologiques permettant de les surmonter. La méthodologie employée sera explicitée, puis le procédé de fabrication retenu sera présenté et justifié. Finalement, les résultats de la caractérisation électrique des cellules fabriquées seront présentés et analysés.