CH646013A5 - Procede pour appliquer un revetement anti-reflechissant et une grille a la surface d'une cellule solaire et composition pour la mise en oeuvre de ce procede. - Google Patents

Procede pour appliquer un revetement anti-reflechissant et une grille a la surface d'une cellule solaire et composition pour la mise en oeuvre de ce procede. Download PDF

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Description

La présente invention concerne de façon générale le domaine des cellules solaires et, plus particulièrement, un procédé pour appliquer un revêtement antiréfléchissant et une grille à la surface d'une cellule solaire ainsi qu'une composition pour la mise en œuvre de ce procédé.
Dans un dispositif semi-conducteur, une plaquette de silicium préalablement dopée à l'aide d'une impureté pour adopter une polarité spécifique est soumise à une impureté de polarité opposée de façon à former une jonction électrique. A titre d'exemple particulier, si la plaquette de silicium a été préalablement dopée à l'aide de bore, établissant ainsi une polarité de type p, une diffusion ultérieure de phosphore confère à la plaquette une jonction p-n à proximité d'une surface.
Une jonction ayant été établie, l'énergie rayonnante, habituellement sous la forme de lumière frappant la surface, est rapidement absorbée à mesure qu'elle pénètre dans le matériau semi-conducteur, engendrant des électrons libres et des trous en paires. Les porteurs minoritaires des paires électron-trou, dans la zone où ils sont engendrés, soit se recombinent avec les porteurs majoritaires, soit croisent la jonction p-n. Les porteurs minoritaires qui croisent la jonction p-n amènent le corps de la cellule à devenir polarisé, les électrons passant dans la région de type n et les trous dans la région de type p. Cette polarisation provoque la génération d'un courant électrique utile qui circule lorsque les deux régions sont reliées extérieurement par un conducteur électrique.
Le rendement, c'est-à-dire le rapport puissance de sortie/puissance d'entrée d'une cellule solaire, est directement fonction de la quantité de lumière utile (lumière engendrant des porteurs) qui est absorbée par la cellule solaire. Le rendement de la cellule solaire est limité du fait qu'une partie de la lumière, à la fois utile et inutile, frappant la surface supérieure de la cellule est réfléchie. Pour réduire cette réflexion, on dispose un revêtement antiréfléchissant sur la surface de la cellule solaire à travers laquelle la lumière pénètre dans la cellule. Un revêtement antiréfléchissant de fonctionnement correct doit réduire la réflexion de la lumière utile et ne doit pas absorber la lumière utile, mais doit permettre à la lumière d'atteindre la cellule sous-jacente. L'utilisation d'un matériau antiréfléchissant particulier dépend par conséquent de l'indice de réflexion de la cellule solaire sous-jacente ainsi que des longueurs d'onde de bande d'absorption pour cette cellule solaire.
Les procédés de l'art antérieur pour appliquer des revêtements antiréfléchissants comprennent: l'évaporation du métal au moyen d'un faisceau d'électrons, puis l'oxydation thermique ou anodique du métal se trouvant sur le silicium en son oxyde; l'évaporation de l'oxyde métallique directement sur la surface de la cellule solaire, et l'évaporation par faisceau d'électrons de mélanges du métal et de son oxyde. Ces procédés ne sont pas satisfaisants pour de nombreuses raisons, et notamment l'exigence d'un équipement coûteux et compliqué, tel que le vide poussé, pour l'évaporation des métaux et/ ou de leurs oxydes, et la difficulté de contrôler l'épaisseur du revêtement antiréfléchissant déposé sur la cellule. Une autre difficulté rencontrée dans les procédés de l'art antérieur est que certains revêtements antiréfléchissants peuvent devoir être retirés pour permettre d'appliquer des contacts métalliques (grille).
Dans le cadre de la présente invention, on a mis en œuvre un moyen pour déposer un revêtement antiréfléchissant, qui ne nécessite pas d'équipement sophistiqué et qui ne nécessite pas l'enlèvement du revêtement pour déposer des contacts métalliques (grille) sur ladite cellule.
Le procédé de la présente invention présente les caractéritiques spécifiées à la revendication 1.
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646 013
Les sels organiques métalliques normalement utilisés sont les al-coolates, tels que le méthylate, l'éthylate, le n-propylate, l'isopropylate, le butylate et le pentylate. La limitation en ce qui concerne la longueur de la chaîne de l'alcoolate est liée à sa facilité de production et de décomposition. Aux températures utilisées dans l'étape de 5 traitement thermique, les produits de combustion de la fraction alcoolate sont principalement l'eau et le gaz carbonique. Les arylates ne sont pas normalement utilisés du fait de la difficulté d'obtenir une décomposition complète, comme dans le cas des alcoolates.
Le métal utilisé dans ce procédé est choisi dans le groupe consti- 10 tué par le tantale, le niobium, le titane, le tellure, le zirconium et l'yttrium, ainsi que les combinaisons de ces métaux.
Les caractéristiques du revêtement obtenu, telles que l'indice de réfraction, la constante diélectrique, la dureté, la porosité, l'absorption de lumière, la stabilité chimique et d'autres propriétés chimi- 15 ques, physiques, électroniques et optiques peuvent être choisies par le choix approprié de la préparation d'alcoolate pour la cellule particulière à revêtir.
L'épaisseur du revêtement obtenu est facilement déterminée par la quantité de pâte d'alcoolate utilisée et est de préférence d'environ 20 un quart de la longueur d'onde de l'énergie lumineuse possédant une longueur d'onde comprise entre environ 0,5 et environ 0,75 |t. L'épaisseur réelle du revêtement obtenu peut être déterminée par les différents instruments connus qui sont disponibles à cet usage.
Pour la préparation de la pâte organique métallique, on mélange 25 un agent épaississant ou de suspension tel que l'éthylcellulose et la méthylcellulose avec un liquide compatible de façon à former une pâte. Le liquide qui agit en tant que solvant pour l'alcoolate le plus couramment utilisé est un alcool aliphatique possédant au moins six atomes de carbone tel que le 2-éthylhexanol-l, ou un terpène tel que 30 l'a-terpinéol. D'autres alcools liquides connus, tels que l'alcool de benzyle et d'autres alcools aromatiques, terpènes et agents épaississants ou de suspension, peuvent être utilisés.
A cette pâte on ajoute soit un alcoolate métallique, soit un mélange de chlorure métallique et d'alcool. En aucun cas on ne doit 35 remplacer tous les halogènes du métal par un groupe alcool. En fonction du métal choisi, lorsque l'on ajoute le métal et l'alcool en mélange, il se produit soit une réaction entre les deux composants,
soit un complexe des deux composants, soit éventuellement les deux. La proportion de l'halogénure métallique par rapport à l'alcool dans 40 un mélange des deux composants ou dans un alcoolate est dans un rapport d'environ V\ à environ 'A, avec un rapport préféré de 'A.
La proportion préférée de l'agent épaississant par rapport à
l'alcool utilisé pour former une pâte acceptable est comprise entre environ ¥1 et environ Via. La proportion préférée de pâte par rapport à l'alcoolate métallique ou le mélange est comprise entre environ et environ S0A.
A titre d'exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention, on prépare une pâte à partir de 1 partie d'éthylcellulose et de 1,5 partie d'a-terpinéol. A 20 parties de la pâte résultante, on ajoute 1 partie d'un mélange de 1 partie de chlorure de niobium (NbCls) et de 2 parties d'éthanol. La pâte résultante sensiblement homogène est ensuite étalée sur un pochoir qui a été placé sur la surface d'impact de lumière de la cellule. Le pochoir est ouvert, à l'exception des zones destinées à former la grille. L'épaisseur du pochoir est déterminée de façon à permettre à une quantité suffisante de pâte d'être ajoutée à l'espace ouvert du pochoir pour laisser un revêtement,
après traitement thermique, d'environ un quart de la longueur d'onde. Cette épaisseur est aisément déterminable par des procédés connus.
Après application de la pâte à la cellule, le pochoir est enlevé et la cellule est chauffée à une température comprise entre environ 400 et environ 550° C pendant approximativement 1 à 10 min. Après traitement thermique, la cellule est plaquée à l'aide d'une solution de placage standard de nickel, formant ainsi la structure de grille.
Ce processus a été répété en utilisant un mélange de 1 partie d'éthylcellulose et de 1,5 partie de 2-éthylhexanol-l comme composants de la pâte, et soit un mélange dans une proportion de 1 à 3 de chlorure de tantale/éthanol, soit de l'éthylate de titane. La proportion de la pâte par rapport au mélange métal/alcool est de 1Vi et la proportion de pâte par rapport à l'éthylate de tantale est de 2 ¥1.
Dans les deux cas, l'épaisseur du revêtement résultant d'oxyde est comprise entre environ 0,5 et environ 0,75 n.
Dans un mode de mise en œuvre de l'invention, le pochoir peut être retiré après traitement thermique de la cellule. Dans ce mode de réalisation, le matériau du pochoir est choisi de façon à être susceptible de résister à la chaleur dans une plage comprise entre environ 300 et environ 550° C. On connaît des matériaux de cette nature. Il est cependant préférable de retirer le pochoir avant le traitement thermique.
Les références aux parties et proportions dans la présente demande sont exprimées en poids ou fondées sur des parties en poids.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de mise en œuvre préférés, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit.
R

Claims (13)

646 013
1. Procédé pour appliquer un revêtement antirèfléchissant et une grille à la surface d'une cellule solaire, ladite surface étant conçue pour absorber la lumière incidente sur elle, caractérisé par le fait qu'il consiste à:
a) placer un pochoir sur ladite surface de la cellule solaire, ledit pochoir possédant une structure dans laquelle la zone à revêtir est ouverte,
b) appliquer une pâte d'alcoolate métallique audit pochoir,
c) chauffer ladite cellule revêtue à une température comprise entre 300 et 550° C pour décomposer l'alcoolate et former l'oxyde métallique, et d) plaquer les zones claires de la surface de la cellule à l'aide d'un composé de nickel pour former la grille métallique.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite pâte comprend:
a) un agent épaississant ou de suspension,
b) un alcool liquide choisi dans le groupe comprenant un alcool aliphatique possédant au moins six atomes de carbone, les terpènes et les alcools aromatiques,
c) un alcoolate métallique dont le métal est choisi dans le groupe comprenant le tantale, le titane, le niobium, l'yttrium, le zirconium, le tellure ou leurs mélanges.
2
REVENDICATIONS
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la proportion de l'agent épaississant par rapport à l'alcool est comprise entre 2A et Vzo et la proportion de la pâte, c'est-à-dire le mélange agent épaississant/alcool, par rapport à l'alcoolate métallique est comprise entre u/i et 5 "A.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'alcoolate est choisi dans le groupe comprenant le méthylate, l'éthy-late, le n-propylate, l'isopropylate, le butylate et le pentylate.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'agent épaississant est choisi dans le groupe comprenant la méthyl-cellulose et l'éthylcellulose.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'alcool est choisi dans le groupe comprenant le 2-éthylhexanol-l et l'a-terpinéol.
7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'alcoolate métallique est un mélange de chlorure métallique et d'un alcool, la proportion du chlorure métallique par rapport à l'alcool étant comprise entre Vi et 'A.
8. Composition pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend:
a) un agent épaississant ou de suspension,
b) un alcool liquide choisi dans le groupe comprenant un alcool aliphatique possédant au moins six atomes de carbone, les terpènes et les alcools aromatiques, et c) un alcoolate métallique dont le métal est choisi dans le groupe comprenant le tantale, le titane, le niobium, l'yttrium, le zirconium, le tellure ou leurs mélanges.
9. Composition selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la proportion de l'agent épaississant par rapport à l'alcool est comprise entre 2A et 2% et la proportion de la pâte, c'est-à-dire du mélange agent épaississant/alcool, par rapport à l'alcoolate métallique est comprise entre 10A et S0A.
10. Composition selon la revendication 9, caractérisée par le fait que l'alcoolate est choisi dans le groupe comprenant le méthylate, l'éthylate, le n-propylate, l'isopropylate, le butylate et le pentylate.
11. Composition selon la revendication 10, caractérisée par le fait que l'agent épaississant est choisi dans le groupe comprenant la méthylcellulose et l'éthylcellulose.
12. Composition selon la revendication 11, caractérisée par le fait que l'alcool est choisi dans le groupe comprenant le 2-éthylhexanol-l et l'a-terpinéol.
13. Composition selon la revendication 8, caractérisée par le fait que l'alcoolate métallique est un mélange de chlorure métallique et d'un alcool, la proportion du chlorure métallique par rapport à l'alcool étant comprise entre Vi et 'A.
CH40282A 1981-01-23 1982-01-22 Procede pour appliquer un revetement anti-reflechissant et une grille a la surface d'une cellule solaire et composition pour la mise en oeuvre de ce procede. CH646013A5 (fr)

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