CH718934A2 - Solar cell, timepiece comprising said solar cell and method of manufacturing said solar cell. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une cellule solaire (10) comprenant un substrat (100) réalisé dans un matériau transparent et destiné à être exposé à un rayonnement lumineux (20), une première électrode (110) formée sur le substrat (100), et une cellule solaire élémentaire (130) agencée entre cette première électrode (110) et une seconde électrode (120), les première et seconde électrodes (110, 120) étant réalisées dans un matériau électriquement conducteur et transparent, la cellule solaire élémentaire (130) étant adaptée à absorber le rayonnement lumineux et à générer un courant électrique à partir de ce dernier aux bornes desdites première et seconde électrodes (110, 120), la seconde électrode (120) et la cellule solaire élémentaire (130) étant ajourées de sorte à autoriser le passage du rayonnement lumineux à travers ladite cellule solaire (10). L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle cellule solaire, ainsi qu'une pièce d'horlogerie la comportant.The present invention relates to a solar cell (10) comprising a substrate (100) made of a transparent material and intended to be exposed to light radiation (20), a first electrode (110) formed on the substrate (100), and a elementary solar cell (130) arranged between this first electrode (110) and a second electrode (120), the first and second electrodes (110, 120) being made of an electrically conductive and transparent material, the elementary solar cell (130) being adapted to absorb light radiation and to generate an electric current from the latter at the terminals of said first and second electrodes (110, 120), the second electrode (120) and the elementary solar cell (130) being perforated so as to allow passing light radiation through said solar cell (10). The invention also relates to a method of manufacturing such a solar cell, as well as a timepiece comprising it.
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
[0001] L'invention relève du domaine des cellules solaires destinées à alimenter en énergie électrique des appareils électroniques. The invention relates to the field of solar cells intended to supply electrical energy to electronic devices.
[0002] Plus particulièrement, l'invention concerne une cellule solaire notamment destinée à une application horlogère, c'est-à-dire à alimenter en énergie électrique par exemple des moyens moteurs ou des moyens d'affichage d'un mouvement horloger. More particularly, the invention relates to a solar cell intended in particular for a horological application, that is to say to supply electrical energy, for example motor means or means for displaying a horological movement.
Arrière-plan technologiqueTechnology background
[0003] Dans certaines applications, par exemple dans l'horlogerie, l'aspect esthétique est une exigence critique. Dans ce cadre, il a été développé des cellules solaires dites „semi-transparentes“, adaptées à se soustraire à la vue d'un utilisateur. [0003] In certain applications, for example in watchmaking, the aesthetic appearance is a critical requirement. In this context, so-called “semi-transparent” solar cells have been developed, adapted to hide from the view of a user.
[0004] Ce type de cellule solaire est constitué, comme le décrit le document FR2681189, d'une cellule solaire élémentaire agencée entre une première électrode réalisée dans un matériau transparent et agencée sur un substrat transparent, et une seconde électrode réalisée en matériau métallique opaque. This type of solar cell consists, as described in document FR2681189, of an elementary solar cell arranged between a first electrode made of a transparent material and arranged on a transparent substrate, and a second electrode made of opaque metallic material. .
[0005] La cellule solaire comporte des tranchées et des perforations s'étendant à travers la seconde électrode et la cellule solaire élémentaire, et permettant à une partie de la lumière incidente de traverser la cellule solaire. Ces tranchées et perforations sont dimensionnées et réparties de sorte qu'elles génèrent une transparence de la cellule solaire pour un utilisateur la regardant à l'oeil nu. [0005] The solar cell comprises trenches and perforations extending through the second electrode and the elementary solar cell, and allowing part of the incident light to pass through the solar cell. These trenches and perforations are dimensioned and distributed so that they generate transparency of the solar cell for a user looking at it with the naked eye.
[0006] On comprend naturellement que, plus la surface de la cellule solaire couverte par les trous et/ou les tranchées est importante, plus la transparence de la cellule solaire est élevée et plus le rendement électrique de la cellule solaire est faible, et à l'inverse, plus cette surface est faible, plus la transparence de la cellule solaire est réduite et son rendement électrique est élevé. It is naturally understood that, the greater the surface of the solar cell covered by the holes and/or the trenches, the higher the transparency of the solar cell and the lower the electrical efficiency of the solar cell, and at Conversely, the smaller this surface, the more the transparency of the solar cell is reduced and its electrical efficiency is high.
[0007] L'exigence de l'aspect esthétique de la cellule solaire se fait donc au détriment du rendement électrique de ladite cellule, de sorte qu'il est nécessaire de respecter un compromis entre le niveau de transparence de la cellule et son rendement électrique. The requirement of the aesthetic appearance of the solar cell is therefore to the detriment of the electrical efficiency of said cell, so that it is necessary to respect a compromise between the level of transparency of the cell and its electrical efficiency. .
[0008] Il apparait donc un besoin d'augmenter le rendement électrique des cellules solaires semi-transparentes sans pénaliser la transparence et/ou l'esthétique. [0008] There therefore appears a need to increase the electrical efficiency of semi-transparent solar cells without penalizing transparency and/or aesthetics.
Résumé de l'inventionSummary of the invention
[0009] L'invention résout les inconvénients précités en proposant une cellule solaire conçue de sorte à respecter les exigences esthétiques de l'appareil électronique sur lequel elle est installée, par exemple une pièce d'horlogerie, tout en fournissant un niveau d'énergie électrique suffisant pour l'alimentation de celui-ci, c'est-à-dire en présentant un rendement important. The invention solves the aforementioned drawbacks by proposing a solar cell designed so as to meet the aesthetic requirements of the electronic device on which it is installed, for example a timepiece, while providing a level of energy electricity sufficient for the supply thereof, that is to say by having a high efficiency.
[0010] A cet effet, la présente invention concerne une cellule solaire pour appareil électronique, comprenant un substrat réalisé dans un matériau transparent destiné à être exposé à un rayonnement lumineux, une première électrode formée sur le substrat, et une cellule solaire élémentaire agencée entre cette première électrode et une seconde électrode. To this end, the present invention relates to a solar cell for an electronic device, comprising a substrate made of a transparent material intended to be exposed to light radiation, a first electrode formed on the substrate, and an elementary solar cell arranged between this first electrode and a second electrode.
[0011] La première et la seconde électrode sont réalisées dans un matériau électriquement conducteur et transparent. The first and the second electrode are made of an electrically conductive and transparent material.
[0012] La cellule solaire élémentaire est adaptée à absorber le rayonnement lumineux, c'est-à-dire le rayonnement lumineux transmis à travers le substrat, et à générer une tension électrique à partir de ce dernier à des bornes desdites première et seconde électrodes. La seconde électrode et la cellule solaire élémentaire sont ajourées par des cavités de ladite cellule solaire de sorte à autoriser le passage du rayonnement lumineux à travers ladite cellule solaire. [0012] The elementary solar cell is adapted to absorb the light radiation, that is to say the light radiation transmitted through the substrate, and to generate an electric voltage from the latter at the terminals of said first and second electrodes . The second electrode and the elementary solar cell are perforated by cavities of said solar cell so as to allow the passage of light radiation through said solar cell.
[0013] Ainsi, la cellule solaire élémentaire peut absorber le rayonnement lumineux transmis à travers le substrat, mais également le rayonnement lumineux réfléchi dans la mesure où la seconde électrode est transparente. [0013] Thus, the elementary solar cell can absorb the light radiation transmitted through the substrate, but also the light radiation reflected insofar as the second electrode is transparent.
[0014] Grâce à l'invention, la cellule solaire élémentaire est donc susceptible d'absorber une quantité plus importante de rayons lumineux par rapport à celles de l'état de l'art, ce qui permet une amélioration substantielle de son rendement. [0014] Thanks to the invention, the elementary solar cell is therefore capable of absorbing a greater quantity of light rays compared to those of the state of the art, which allows a substantial improvement in its efficiency.
[0015] Dans des modes particuliers de réalisation, l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. [0015] In particular embodiments, the invention may also comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations.
[0016] Dans des modes particuliers de réalisation, la première électrode est ajourée par les cavités de ladite cellule solaire. In particular embodiments, the first electrode is perforated by the cavities of said solar cell.
[0017] Dans des modes particuliers de réalisation, la cellule solaire élémentaire est constituée de trois couches superposées réalisées en silicium amorphe et matérialisant une diode p-i-n. In particular embodiments, the elementary solar cell consists of three superposed layers made of amorphous silicon and embodying a p-i-n diode.
[0018] Dans des modes particuliers de réalisation, le substrat est réalisé en verre, en saphir, ou en polymère. In particular embodiments, the substrate is made of glass, sapphire, or polymer.
[0019] Dans des modes particuliers de réalisation, la première et la seconde électrode sont réalisées en oxydes transparents conducteurs, tel qu'en oxyde de zinc ou en oxyde d'indium-étain. In particular embodiments, the first and the second electrode are made of transparent conductive oxides, such as zinc oxide or indium-tin oxide.
[0020] Dans des modes particuliers de réalisation, la seconde électrode et la cellule solaire élémentaire sont ajourées par des cavités. Avantageusement, les cavités peuvent présenter une section droite hexagonale. [0020] In particular embodiments, the second electrode and the elementary solar cell are perforated by cavities. Advantageously, the cavities may have a hexagonal cross section.
[0021] Les sections droites des cavités peuvent alternativement présenter toutes sortes de formes régulières ou irrégulières, de géométrie simples ou complexe assurant un pavage de la première électrode. [0021] The cross sections of the cavities can alternatively have all sorts of regular or irregular shapes, of simple or complex geometries providing paving of the first electrode.
[0022] Dans des modes particuliers de réalisation, la cellule solaire comprend une enveloppe protectrice réalisée dans un matériau transparent recouvrant la première et la seconde électrode et la cellule solaire élémentaire. Par exemple, l'enveloppe protectrice est réalisée en parylène, en polyimide, en nitrures ou en oxydes. In particular embodiments, the solar cell comprises a protective envelope made of a transparent material covering the first and the second electrode and the elementary solar cell. For example, the protective envelope is made of parylene, polyimide, nitrides or oxides.
[0023] Dans des modes particuliers de réalisation, la cellule solaire élémentaire présente une ouverture traversante de sorte à ramener la première électrode au niveau de la seconde électrode de sorte à permettre une connectivité des deux bornes. In particular embodiments, the elementary solar cell has a through opening so as to bring the first electrode to the level of the second electrode so as to allow connectivity of the two terminals.
[0024] Selon un autre objet, la présente invention concerne une pièce d'horlogerie comportant un boitier comprenant une carrure, une glace et un fond définissant un volume interne dans lequel est logé un mouvement horloger et éventuellement un cadran. [0024] According to another object, the present invention relates to a timepiece comprising a case comprising a middle part, a crystal and a back defining an internal volume in which is housed a watch movement and optionally a dial.
[0025] La pièce d'horlogerie comporte en outre une cellule solaire telle que décrite précédemment, agencée pour alimenter en énergie électrique le mouvement horloger, le cadran étant interposée entre ladite cellule solaire et le mouvement horloger. [0025] The timepiece further comprises a solar cell as described above, arranged to supply electrical energy to the watch movement, the dial being interposed between said solar cell and the watch movement.
[0026] Plus particulièrement, la cellule solaire est interposée entre la glace et le mouvement horloger, ou est interposée entre la glace et le cadran lorsque la pièce d'horlogerie en comporte un. More particularly, the solar cell is interposed between the crystal and the watch movement, or is interposed between the crystal and the dial when the timepiece includes one.
[0027] Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, la cellule solaire est fixée à la glace de sorte que le substrat soit agencé en appui contre celle-ci, dans le boitier, la seconde électrode faisant face au volume interne. In particular embodiments of the invention, the solar cell is fixed to the glass so that the substrate is arranged bearing against it, in the case, the second electrode facing the internal volume.
[0028] Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, la glace est formée par le substrat, la cellule solaire étant agencée de sorte que la seconde électrode soit en regard du volume interne. In particular embodiments of the invention, the ice is formed by the substrate, the solar cell being arranged so that the second electrode faces the internal volume.
[0029] Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, la cellule solaire est fixée au cadran de sorte que le substrat soit agencé en appui contre celui-ci, la seconde électrode faisant face à la glace. In particular embodiments of the invention, the solar cell is fixed to the dial so that the substrate is arranged bearing against the latter, the second electrode facing the crystal.
[0030] Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, le cadran est formé par le substrat, la cellule solaire étant agencée de sorte que la seconde électrode soit en regard de la glace. In particular embodiments of the invention, the dial is formed by the substrate, the solar cell being arranged so that the second electrode faces the glass.
[0031] Encore un autre aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une cellule solaire, par exemple conforme à celle décrite précédemment, comprenant les étapes successives suivantes : dépôt, sur un substrat transparent, d'une première électrode sous la forme d'une couche transparente conductrice électrique, dépôt, sur la première électrode, d'une cellule solaire élémentaire adaptée à absorber un rayonnement lumineux et à générer un courant électrique à partir de ce dernier, structuration de la cellule solaire élémentaire sur une zone prédéfinie, dépôt, sur la cellule solaire élémentaire et sur la zone prédéfinie, d'une seconde électrode sous la forme d'une couche transparente conductrice électrique, structuration de la seconde électrode et de la cellule solaire élémentaire sur une zone prédéfinie de sorte à isoler électriquement la première et la seconde électrode.Yet another aspect of the invention relates to a method for manufacturing a solar cell, for example in accordance with that described above, comprising the following successive steps: deposition, on a transparent substrate, of a first electrode in the form of a transparent electrically conductive layer, deposition, on the first electrode, of an elementary solar cell adapted to absorb light radiation and to generate an electric current from the latter, structuring of the elementary solar cell on a predefined zone, depositing, on the elementary solar cell and on the predefined zone, a second electrode in the form of a transparent electrically conductive layer, structuring of the second electrode and of the elementary solar cell on a predefined zone so as to electrically insulate the first and the second electrode.
[0032] L'étape de structuration de la cellule solaire permet de générer des cavités dans la cellule solaire. The step of structuring the solar cell makes it possible to generate cavities in the solar cell.
[0033] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, la première électrode est ajourée lors de l'étape de structuration de la seconde électrode et de la cellule solaire élémentaire. In particular embodiments of the invention, the first electrode is perforated during the step of structuring the second electrode and the elementary solar cell.
[0034] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, la première et la seconde électrode et la cellule solaire élémentaire sont encapsulés avec un matériau transparent formant une enveloppe protectrice. In particular embodiments of the invention, the first and the second electrode and the elementary solar cell are encapsulated with a transparent material forming a protective envelope.
[0035] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, le dépôt de la première et de la seconde électrode est réalisé par une méthode de dépôt physique en phase vapeur ou par une méthode de dépôt chimique en phase vapeur. In particular embodiments of the invention, the deposition of the first and of the second electrode is carried out by a physical vapor deposition method or by a chemical vapor deposition method.
[0036] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, la cellule solaire élémentaire est déposée par une méthode de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. In particular embodiments of the invention, the elementary solar cell is deposited by a chemical vapor deposition method assisted by plasma.
[0037] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, l'étape de structuration de la seconde électrode et de la cellule solaire élémentaire est réalisée en une unique opération. In particular embodiments of the invention, the step of structuring the second electrode and the elementary solar cell is carried out in a single operation.
[0038] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, l'étape de structuration de la seconde électrode et de la cellule solaire élémentaire est réalisée par une méthode de gravure sèche. In particular embodiments of the invention, the step of structuring the second electrode and the elementary solar cell is carried out by a dry etching method.
[0039] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention, l'étape de structuration de la seconde électrode et de la cellule solaire élémentaire est réalisée par une méthode de gravure ionique réactive, par une méthode de gravure humide, ou par une combinaison de méthodes de gravures sèche et humide. In particular embodiments of the invention, the step of structuring the second electrode and the elementary solar cell is carried out by a reactive ion etching method, by a wet etching method, or by a combination of dry and wet etching methods.
Brève description des figuresBrief description of figures
[0040] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante donnée à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'une cellule solaire selon l'invention ; les figures 2 à 5 représentent schématiquement une vue en coupe de la cellule solaire de la figure 1 dans différentes étapes d'un procédé de fabrication selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description given by way of non-limiting example, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 schematically represents a sectional view of a solar cell according to the invention; FIGS. 2 to 5 schematically represent a sectional view of the solar cell of FIG. 1 in different stages of a manufacturing method according to the invention.
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
[0041] La description de l'invention est réalisée dans le cadre d'une application de l'invention à un appareil électronique formé par une pièce d'horlogerie, par exemple une montre. Toutefois, il va de soi que l'invention n'est pas limitée à cette application et qu'elle pourrait être avantageusement utilisée avec tout autre appareil électronique. The description of the invention is made in the context of an application of the invention to an electronic device formed by a timepiece, for example a watch. However, it goes without saying that the invention is not limited to this application and that it could advantageously be used with any other electronic device.
[0042] Par ailleurs, il y a lieu de noter que le terme „transparent“ désigne dans le présent texte une capacité d'un matériau à laisser passer tout ou partie d'un rayonnement lumineux, notamment de la lumière visible à l'oeil nu. [0042] Furthermore, it should be noted that the term "transparent" designates in the present text a capacity of a material to allow all or part of a light radiation to pass, in particular light visible to the eye. naked.
[0043] Une cellule solaire 10 selon un exemple préféré de réalisation de l'invention est adaptée à transformer un rayonnement lumineux en un courant électrique pour alimenter, via un circuit d'alimentation, des moyens moteurs ou des moyens d'affichage d'une pièce d'horlogerie. Le circuit d'alimentation et les moyens moteurs ou d'affichage d'une pièce d'horlogerie sont bien connus de l'homme du métier, et ne concernent pas en tant que tels la présente invention, ils ne seront donc pas décrits en détail ci-après et ne sont pas représentés sur les figures. A solar cell 10 according to a preferred embodiment of the invention is adapted to transform light radiation into an electric current to supply, via a power supply circuit, motor means or display means of a timepiece. The power supply circuit and the motor or display means of a timepiece are well known to those skilled in the art, and as such do not relate to the present invention, they will therefore not be described in detail. below and are not shown in the figures.
[0044] La pièce d'horlogerie comporte un boitier comprenant une carrure, une glace et un fond. Le boitier définit un volume interne dans lequel est logé un mouvement horloger comprenant le circuit d'alimentation et les moyens moteurs ou d'affichage précités, et éventuellement un cadran. Ces composants horlogers et leur agencement sont bien connus par l'homme du métier. [0044] The timepiece comprises a case comprising a middle part, a crystal and a back. The case defines an internal volume in which is housed a watch movement comprising the power supply circuit and the aforementioned motor or display means, and optionally a dial. These timepiece components and their arrangement are well known to those skilled in the art.
[0045] Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, la cellule solaire 10 est agencée entre la glace et le cadran. In a preferred embodiment of the invention, the solar cell 10 is arranged between the glass and the dial.
[0046] Comme le montre la figure 1, la cellule solaire 10 comporte un substrat 100 réalisé dans un matériau transparent destiné à être exposé à un rayonnement lumineux par une première face 101. Dans une variante de réalisation, ledit rayonnement lumineux est un rayonnement incident ou un rayonnement transmis. Sur la figure 1, le rayonnement incident ou le rayonnement transmis est symbolisé par des flèches épaisses 20. As shown in Figure 1, the solar cell 10 comprises a substrate 100 made of a transparent material intended to be exposed to light radiation by a first face 101. In a variant embodiment, said light radiation is incident radiation or transmitted radiation. In Figure 1, incident radiation or transmitted radiation is symbolized by thick arrows 20.
[0047] Ce substrat 100 est par exemple réalisé en verre, saphir, ou en polymère, tel qu'un polynaphtalate d'éthylène, également connu sous l'acronyme en langue anglaise „PEN“, ou un polytéréphtalate d'éthylène, également connu sous l'acronyme en langue anglaise „PET“. D'autres polymères comme le polycarbonate, également connu sous l'acronyme en langue anglaise „PC“ ou le poly méthacrylate de méthyle acrylique, également connu sous l'acronyme en langue anglaise „PMMA“ sont aussi possibles. This substrate 100 is for example made of glass, sapphire, or polymer, such as polyethylene naphthalate, also known by the acronym in English "PEN", or polyethylene terephthalate, also known under the English acronym „PET“. Other polymers such as polycarbonate, also known by the acronym in English language "PC", or polyacrylic methyl methacrylate, also known by the acronym in English language "PMMA", are also possible.
[0048] Le substrat 100 peut être fixé de sorte que sa première face 101 soit agencée contre la glace, par exemple par collage ou par des moyens de fixation mécanique ou physique, tel que par liaison ionique ou par liaison par courant d'impulsion, sur sa périphérie. Le rayonnement lumineux auquel est soumis la première face 101 du substrat 100 est alors un rayonnement transmis à travers la glace. The substrate 100 can be fixed so that its first face 101 is arranged against the glass, for example by gluing or by mechanical or physical fixing means, such as by ionic bonding or by bonding by impulse current, on its periphery. The light radiation to which the first face 101 of the substrate 100 is subjected is then radiation transmitted through the glass.
[0049] Alternativement, le substrat 100 peut constituer la glace de la pièce d'horlogerie. Le rayonnement lumineux auquel est soumis la première face 101 dudit substrat 100 est alors un rayonnement incident. Alternatively, the substrate 100 can constitute the crystal of the timepiece. The light radiation to which the first face 101 of said substrate 100 is subjected is then incident radiation.
[0050] Il est envisageable, en particulier dans ce cas, que le substrat 100 comporte un traitement antireflet sur sa première surface 101 afin de maximiser la quantité de rayonnement lumineux reçu à travers ledit substrat. It is possible, in particular in this case, that the substrate 100 includes an antireflection treatment on its first surface 101 in order to maximize the amount of light radiation received through said substrate.
[0051] La cellule solaire 10 comporte également une première électrode 110 formée sur tout ou partie d'une surface d'une seconde face 102 du substrat 100. Cette première électrode 110 est directement exposée à un rayonnement lumineux transmis à travers le substrat 100, issu du rayonnement traversant ledit substrat 100. The solar cell 10 also comprises a first electrode 110 formed on all or part of a surface of a second face 102 of the substrate 100. This first electrode 110 is directly exposed to light radiation transmitted through the substrate 100, from the radiation passing through said substrate 100.
[0052] Comme visible sur la figure 1, une cellule solaire élémentaire 130 est agencée entre cette première électrode 110 et une seconde électrode 120. As visible in Figure 1, an elementary solar cell 130 is arranged between this first electrode 110 and a second electrode 120.
[0053] Dans cette variante de réalisation de l'invention, la seconde électrode 120 est destinée à faire face au volume interne du boitier. In this alternative embodiment of the invention, the second electrode 120 is intended to face the internal volume of the case.
[0054] La première et la seconde électrode 110 et 120 sont reliées l'une à l'autre à travers la cellule solaire élémentaire 130, et sont réalisées dans un matériau électriquement conducteur et transparent, tel qu'un oxyde transparent conducteur, également connu sous l'acronyme en langue anglaise „TCO“. Un tel oxyde transparent conducteur peut être de l'oxyde de zinc ou de l'oxyde d'indium-étain. The first and second electrodes 110 and 120 are connected to each other through the elementary solar cell 130, and are made of an electrically conductive and transparent material, such as a conductive transparent oxide, also known under the English acronym „TCO“. Such a conductive transparent oxide can be zinc oxide or indium-tin oxide.
[0055] La cellule solaire élémentaire 130 est adaptée à absorber un rayonnement lumineux et à générer un courant électrique à partir de ce dernier à des bornes 111 et 112 de la première et de la seconde électrode 110 et 120. The elementary solar cell 130 is adapted to absorb light radiation and to generate an electric current from the latter at terminals 111 and 112 of the first and second electrodes 110 and 120.
[0056] Comme visible sur la figure 1, la cellule solaire élémentaire 130 présente une ouverture traversante 131 qui permet de ramener la première électrode 110 au niveau de la seconde électrode 120 de sorte à permettre une connectivité simple des deux bornes 111 et 112 sur la même face du substrat 100, en l'occurrence sur la seconde face 102. As seen in Figure 1, the elementary solar cell 130 has a through opening 131 which allows to bring the first electrode 110 to the level of the second electrode 120 so as to allow simple connectivity of the two terminals 111 and 112 on the same face of the substrate 100, in this case on the second face 102.
[0057] Les bornes 111 et 112 sont recouvertes d'une couche de matériau électriquement conducteur, par exemple de pâte d'argent ou d'un autre matériau métallique, afin d'améliorer leur conductivité électrique. Cette couche de matériau électriquement conducteur est déposée par toute technique d'impression ou de dépôt de matière connue en soi par l'homme du métier, par exemple par méthode de dépôt physique en phase vapeur. The terminals 111 and 112 are covered with a layer of electrically conductive material, for example silver paste or another metallic material, in order to improve their electrical conductivity. This layer of electrically conductive material is deposited by any technique of printing or material deposition known per se by those skilled in the art, for example by physical vapor deposition method.
[0058] Plus particulièrement, la cellule solaire élémentaire 130 est constituée d'une pluralité de couches minces superposées (non représentées), par exemple au nombre de trois, et réalisées en silicium amorphe. More particularly, the elementary solar cell 130 consists of a plurality of superimposed thin layers (not shown), for example three in number, and made of amorphous silicon.
[0059] Ces trois couches minces matérialisent une diode p-i-n, l'une des couches formant une zone intrinsèque intercalée entre une zone p et une zone n. L'homme du métier connait en tant que tel la conception d'une telle diode p-i-n, elle ne sera donc pas décrite plus en détail dans la suite du texte. These three thin layers materialize a p-i-n diode, one of the layers forming an intrinsic zone interposed between a p zone and an n zone. A person skilled in the art knows as such the design of such a p-i-n diode, it will therefore not be described in more detail in the remainder of the text.
[0060] Comme le montre la figure 1, la seconde électrode 120 et la cellule solaire élémentaire 130 sont ajourées de sorte à autoriser le passage, à travers ladite cellule solaire 10, du rayonnement transmis. As shown in Figure 1, the second electrode 120 and the elementary solar cell 130 are perforated so as to allow the passage, through said solar cell 10, of the transmitted radiation.
[0061] Plus précisément, la cellule solaire 10 comporte des cavités 140 traversant la seconde électrode 120 et la cellule solaire élémentaire 130. Ces cavités 140 sont borgnes en ce sens qu'elles ne s'étendent pas dans le substrat 100. More specifically, the solar cell 10 comprises cavities 140 passing through the second electrode 120 and the elementary solar cell 130. These cavities 140 are blind in the sense that they do not extend into the substrate 100.
[0062] Ainsi, le rayonnement transmis peut traverser la cellule solaire 10, le substrat 100 et la première électrode 110 étant transparents, et une partie de ce rayonnement transmis peut être réfléchie par un élément d'affichage de l'appareil électronique. Thus, the transmitted radiation can pass through the solar cell 10, the substrate 100 and the first electrode 110 being transparent, and part of this transmitted radiation can be reflected by a display element of the electronic device.
[0063] Dans l'application préférée de la présente invention, un tel élément d'affichage est constitué par le cadran de la pièce d'horlogerie ou par le mouvement horloger. In the preferred application of the present invention, such a display element is constituted by the dial of the timepiece or by the timepiece movement.
[0064] Dans une variante de réalisation, la première électrode 110 peut, de plus, être ajourée afin de maximiser la transparence de la cellule solaire 10. Les cavités 140 traversent alors la première et la seconde électrode 110 et 120 et la cellule solaire élémentaire 130. [0064] In a variant embodiment, the first electrode 110 can, moreover, be perforated in order to maximize the transparency of the solar cell 10. The cavities 140 then pass through the first and the second electrodes 110 and 120 and the elementary solar cell 130.
[0065] Le cadran ou le mouvement horloger est adapté à réfléchir une partie du rayonnement lumineux ayant traversé les cavités 140 de la cellule solaire 10, c'est-à-dire du rayonnement transmis à travers le substrat et la première électrode 110. Par exemple, le cadran ou le mouvement horloger est adapté à réfléchir plus de 50% du rayonnement lumineux qu'il reçoit. The dial or the watch movement is adapted to reflect part of the light radiation having passed through the cavities 140 of the solar cell 10, that is to say the radiation transmitted through the substrate and the first electrode 110. By example, the dial or the watch movement is adapted to reflect more than 50% of the light radiation it receives.
[0066] La partie réfléchie du rayonnement lumineux est appelée „rayonnement réfléchi“ dans la suite du texte, et est symbolisée avec des flèches fines 30 sur la figure 1. The reflected part of the light radiation is called "reflected radiation" in the rest of the text, and is symbolized with fine arrows 30 in Figure 1.
[0067] Avantageusement, la cellule solaire élémentaire 130 peut donc absorber une partie du rayonnement transmis à travers le substrat et du rayonnement réfléchi par le cadran ou par le mouvement horloger. Advantageously, the elementary solar cell 130 can therefore absorb part of the radiation transmitted through the substrate and of the radiation reflected by the dial or by the watch movement.
[0068] La seconde électrode 120 étant réalisée en matériau transparent, la surface d'absorption des rayons lumineux de la cellule solaire élémentaire 130 est augmentée, et par conséquent le rendement de la cellule solaire élémentaire 130 est plus important. The second electrode 120 being made of transparent material, the absorption surface of the light rays of the elementary solar cell 130 is increased, and consequently the efficiency of the elementary solar cell 130 is greater.
[0069] Avantageusement encore, les cavités 140 peuvent présenter une section droite de forme hexagonale. Cette forme a pour avantage de minimiser la perte électrique. [0069]Also advantageously, the cavities 140 may have a cross-section of hexagonal shape. This shape has the advantage of minimizing electrical loss.
[0070] Les sections droites des cavités 140 peuvent alternativement présenter toutes sortes de formes régulières ou irrégulières, géométriquement simples ou multiples assurant un pavage sur la première électrode 110. A titre d'exemples, les cavités 140 peuvent être filiformes, telles que des saignées, ou de forme polygonales, telles que triangulaires, carrées, de la forme de lettres, logos, etc. [0070] The cross sections of the cavities 140 can alternatively have all kinds of regular or irregular, geometrically simple or multiple shapes ensuring a paving on the first electrode 110. By way of examples, the cavities 140 can be filiform, such as grooves , or in polygonal shapes, such as triangular, square, in the shape of letters, logos, etc.
[0071] La cellule solaire 10 peut comporter une enveloppe protectrice (non représentée sur les figures) réalisée dans un matériau transparent, encapsulant la première et la seconde électrode 110 et 120, ainsi que la cellule solaire élémentaire 130. Cette enveloppe protectrice permet de protéger la cellule solaire 10 de toute agression ou pollution extérieure. The solar cell 10 may comprise a protective envelope (not shown in the figures) made of a transparent material, encapsulating the first and the second electrodes 110 and 120, as well as the elementary solar cell 130. This protective envelope makes it possible to protect the solar cell 10 from any attack or external pollution.
[0072] Une telle enveloppe protectrice peut être réalisée en parylène, en polyimide, en nitrures ou en oxydes. Such a protective envelope can be made of parylene, polyimide, nitrides or oxides.
[0073] Dans une autre variante de l'invention, le substrat 100 peut être fixé de sorte que sa première face 101 soit agencée contre le cadran ou contre le mouvement horloger, par exemple par collage ou par des moyens de fixation mécanique sur sa périphérie. In another variant of the invention, the substrate 100 can be fixed so that its first face 101 is arranged against the dial or against the watch movement, for example by gluing or by mechanical fastening means on its periphery. .
[0074] Alternativement, le substrat 100 peut constituer le cadran. La seconde électrode 120 est alors destinée à faire face à la glace. Alternatively, the substrate 100 can constitute the dial. The second electrode 120 is then intended to face the ice.
[0075] La cellule solaire élémentaire 130 peut donc absorber une partie du rayonnement transmis à travers la glace et du rayonnement réfléchi par le mouvement horloger. The elementary solar cell 130 can therefore absorb part of the radiation transmitted through the crystal and of the radiation reflected by the watch movement.
[0076] La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une cellule solaire, par exemple conforme à la cellule solaire 10 décrite précédemment. The present invention also relates to a method of manufacturing a solar cell, for example in accordance with the solar cell 10 described previously.
[0077] Le procédé de fabrication comprend les étapes successives suivantes, représentées chronologiquement respectivement par les figures 2 à 5 et 1 : dépôt, sur un substrat 100 transparent, d'une première électrode 110 sous la forme d'une couche transparente conductrice électrique, dépôt, sur la première électrode 110, d'une cellule solaire élémentaire 130 adaptée à absorber un rayonnement lumineux et à générer un courant électrique à partir de ce dernier, structuration de la cellule solaire élémentaire 130 sur une zone prédéfinie, de sorte à former une ouverture traversante 131, dépôt, sur la cellule solaire élémentaire 130 et sur la zone prédéfinie de sorte à combler l'ouverture traversante 131, d'une seconde électrode 120 sous la forme d'une couche transparente conductrice électrique, structuration de la seconde électrode 120 et de la cellule solaire élémentaire 130 sur une zone prédéfinie de sorte à isoler électriquement la première et la seconde électrode 110 et 120.The manufacturing process comprises the following successive steps, represented chronologically respectively by Figures 2 to 5 and 1: deposition, on a transparent substrate 100, of a first electrode 110 in the form of a transparent electrically conductive layer, deposition, on the first electrode 110, of an elementary solar cell 130 adapted to absorb light radiation and to generate an electric current from the latter, structuring of the elementary solar cell 130 on a predefined zone, so as to form a through opening 131, deposition, on the elementary solar cell 130 and on the predefined zone so as to fill the through opening 131, of a second electrode 120 in the form of a transparent electrically conductive layer, structuring of the second electrode 120 and of the elementary solar cell 130 on a predefined zone so as to electrically insulate the first and the second electrodes 110 and 120.
[0078] L'étape de structuration permet de former une pluralité de cavités 140 dans la cellule solaire 10. The structuring step makes it possible to form a plurality of cavities 140 in the solar cell 10.
[0079] La première électrode peut également être structurée lors de cette étape de structuration. The first electrode can also be structured during this structuring step.
[0080] Avantageusement, plusieurs cellules solaires peuvent être formées en parallèle ou en série par la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. Advantageously, several solar cells can be formed in parallel or in series by implementing the method according to the present invention.
[0081] Dans une ultime étape non représentée sur les figures, la première et la seconde électrode 110 et 120 et la cellule solaire élémentaire 130 peuvent être encapsulées avec un matériau transparent formant une enveloppe protectrice. In a final step not shown in the figures, the first and second electrodes 110 and 120 and the elementary solar cell 130 can be encapsulated with a transparent material forming a protective envelope.
[0082] Notamment, cette ultime étape peut être réalisée suivant des méthode de dépôt de matière variant suivant le matériau choisi pour constituer l'enveloppe protectrice. Par exemple, l'ultime étape peut être réalisée par une méthode de dépôt chimique en phase vapeur, si le matériau de l'enveloppe protectrice est en parylène, par enduction centrifuge, dans le cas dans lequel le matériau de l'enveloppe protectrice est en polyimide, ou par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (CVD ou ALD) si le matériau choisi pour former l'enveloppe protectrice est un oxyde. Il est également envisageable de déposer l'enveloppe protectrice par une méthode de dépôt physique en phase vapeur, par évaporation ou par pulvérisation cathodique, par exemple dans le cas où l'enveloppe protectrice est en nitrures. [0082] In particular, this final step can be carried out using material deposition methods that vary according to the material chosen to constitute the protective envelope. For example, the final step can be carried out by a chemical vapor deposition method, if the material of the protective envelope is in parylene, by spin coating, in the case in which the material of the protective envelope is in polyimide, or by plasma-assisted chemical vapor deposition (CVD or ALD) if the material chosen to form the protective envelope is an oxide. It is also conceivable to deposit the protective envelope by a method of physical vapor deposition, by evaporation or by sputtering, for example in the case where the protective envelope is made of nitrides.
[0083] L'étape de dépôt de la première et de la seconde électrode 110 et 120 peut être réalisée par une méthode de dépôt physique en phase vapeur ou par une méthode de dépôt chimique en phase vapeur. The step of depositing the first and second electrodes 110 and 120 can be performed by a physical vapor deposition method or by a chemical vapor deposition method.
[0084] Par ailleurs, la cellule solaire élémentaire 130 peut être déposée par une méthode de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. Furthermore, the elementary solar cell 130 can be deposited by a chemical vapor deposition method assisted by plasma.
[0085] Avantageusement, l'étape de structuration de la seconde électrode 120 et de la cellule solaire élémentaire 130 peut être réalisée en une unique opération. Cette disposition est rendue possible grâce à la conception particulière de la cellule solaire 10 selon l'invention. Advantageously, the step of structuring the second electrode 120 and the elementary solar cell 130 can be performed in a single operation. This arrangement is made possible thanks to the particular design of the solar cell 10 according to the invention.
[0086] L'étape de structuration peut à cet effet être réalisée par une méthode de gravure sèche, par exemple une méthode de gravure ionique réactive, par une méthode de gravure humide, ou par une combinaison de méthodes de gravures sèche et humide. The structuring step can for this purpose be carried out by a dry etching method, for example a reactive ion etching method, by a wet etching method, or by a combination of dry and wet etching methods.
Claims (23)
Priority Applications (1)
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| CH70218/21A CH718934A2 (en) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | Solar cell, timepiece comprising said solar cell and method of manufacturing said solar cell. |
Applications Claiming Priority (1)
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| CH70218/21A CH718934A2 (en) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | Solar cell, timepiece comprising said solar cell and method of manufacturing said solar cell. |
Publications (1)
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| CH718934A2 true CH718934A2 (en) | 2023-03-15 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH70218/21A CH718934A2 (en) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | Solar cell, timepiece comprising said solar cell and method of manufacturing said solar cell. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH718934A2 (en) |
-
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- 2021-08-30 CH CH70218/21A patent/CH718934A2/en unknown
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