EP1066653A1 - Procede de fabrication et d'assemblage de cellules photovolta ques - Google Patents

Procede de fabrication et d'assemblage de cellules photovolta ques

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Publication number
EP1066653A1
EP1066653A1 EP99916849A EP99916849A EP1066653A1 EP 1066653 A1 EP1066653 A1 EP 1066653A1 EP 99916849 A EP99916849 A EP 99916849A EP 99916849 A EP99916849 A EP 99916849A EP 1066653 A1 EP1066653 A1 EP 1066653A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cells
transfer
interconnection
metal plate
cutouts
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99916849A
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German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Claude Berney
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asulab AG
Original Assignee
Asulab AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asulab AG filed Critical Asulab AG
Publication of EP1066653A1 publication Critical patent/EP1066653A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing and assembling silicon photovoltaic cells on a metal substrate. It is known to produce photovoltaic cells in crystalline silicon on silicon wafers in the same way as integrated circuits. Such cells are relatively expensive and their surface is limited to a few tens of mm 2 . In addition, they cannot be placed in series directly on the base plate because it forms an electrode common to all the cells. They must first be separated by sawing, then assembled and electrically connected on an interconnection support, for example a printed circuit. The sawing is carried out after gluing the silicon wafer on a drum skin on which the cells remain fixed, which facilitates their handling during assembly.
  • Photovoltaic cells can also be produced by depositing layers of amorphous silicon on an ad hoc substrate, for example made of glass. This method is interesting because it makes it possible to obtain larger surface cells in an economical manner. In addition, it is possible to assemble cells in series directly on the glass support. However, for certain applications, the glass is too fragile, especially if its thickness must be reduced to less than 1 mm. The support on a metal base, for example stainless steel, then represents a very valid alternative. However, the fact that the base is conductive, unlike glass, poses a number of delicate problems, especially with regard to the placing in series of the cells.
  • the present invention aims to solve these problems. More specifically, the invention relates to a process for manufacturing and assembling unitary photovoltaic cells in silicon on a metal substrate, characterized in that it includes the operations of:
  • the method according to the invention is characterized in that it includes the operations of:
  • the method according to the invention is characterized in that it includes the operations of: - Production of a metal plate provided with cutouts completely freeing the bases of a plurality of unit cells, said bases then being pushed back into the metal plate in line with said cutouts;
  • the method according to the invention is characterized in that it includes the operations of:
  • the method according to the invention also has the following characteristics: - 4 -
  • the transfer and fixing operation on the interconnection support includes the electrical connection of the metal base of the cells on said support by means of a conductive adhesive
  • the metal plate cuts are made by stamping; the interconnection of the cells is carried out by strips comprising a plurality of parallel conductors electrically connecting contact zones of the cells to corresponding contact zones of the interconnection support by means of anisotropic conductive adhesive.
  • FIG. 1 is a sectional view of two photovoltaic cells placed in series in a conventional manner
  • FIG. 2 is a simplified sectional view of cells produced according to the invention.
  • FIG. 9 shows a variant of the embodiment of FIG. 8.
  • Figure 1 shows two silicon photovoltaic cells connected in series according to the current technique.
  • a metal substrate generally made of stainless steel, is covered with an insulating layer 2, then with a metallization 3 serving to form the lower poles of the cells.
  • a metallization 3 serving to form the lower poles of the cells.
  • a stack of three layers of amorphous silicon PIN or PIN 4, 5 and 6 which form the cells themselves.
  • the assembly is finally covered with a transparent or semi-transparent metallization 7 serving to form the upper poles of the cells while letting the light pass.
  • the stainless steel substrate 1 can, in fact, have a few tenths of a millimeter in thickness, while the layers 2 to 7 have a thickness much less than a micron. According to the current technique, once the different layers have been deposited, unit cells are produced by selective elimination of layers 3 to 7 at the location 8 where the separation is to take place. Finally, the upper metallization 7 of each cell is electrically connected by a connection 9 to the lower metallization 3 of the next cell in order to ensure the series of the group of photovoltaic cells considered.
  • the cells are separated by various methods, in particular by laser cutting or photolithography. These techniques will not be described here since they do not directly relate to the subject of the invention. However, it should be noted that all of these processes require a high number of operations which are sometimes very complex.
  • the method according to the invention proposes a real simplification.
  • the three layers of amorphous silicon PIN or NIP 4, 5 and 6 are then deposited directly on the metal substrate 1, advantageously in stainless steel, which has previously undergone a stamping, the reasons of which will appear later.
  • the transparent or semi-transparent metallization layer 7 is then selectively deposited, by means well known to those skilled in the art, on areas having the shape and the size of the unit cells which it is desired to obtain.
  • the non-covered portions of the layer 7 are designated by the reference 10.
  • the insulating layer 2 and the metallization 3 used in the cells of the prior art are eliminated, which, of course, significantly reduces the manufacturing process. It is therefore the steel substrate 1 which directly acts as the lower pole of the cells.
  • the present invention solves this problem by initially making by stamping, in the steel plate 1, cutouts which define the size and the shape of the unit cells to be produced. These cutouts are not complete, however, but leave a set of attachment points which hold the structure in place.
  • FIG. 3 showing a stainless steel substrate 1 consisting of a strip which has, on each side, a series of regularly spaced indexing holes 11a and 11b and which, in the example shown, face each other in pairs, but this is not essential. These holes make it possible to stamp partial rectilinear cutouts 12 which, for the sake of clarity, are shown hatched. These cutouts delimit the bases 13a and 13b of two rows of rectangular cells maintained connected to the strip 1 at each of their angles by four attachment points 14 Each pair of indexing holes. 11 a and 11 b corresponds to two unit cell bases 13a and 13b. Thus, a strip comprising 30 indexing positions will include 60 unit cell bases.
  • the strip 1 is stamped before the deposition of the amorphous silicon layers, and before the metallization 7 and the free portions thereof are produced.
  • Figure 3 shows how to make a group of three pairs of cells designated by the references 15a1 -15b1, 15a2-15b2 and 15a3-15b3.
  • punching we will then make, on the eight attachment points 14 between the group of cells concerned and the other cells of the strip 1, eight perforations 16 which detach the group from both the strip and the adjacent outer cell to the group.
  • the same punching operation there are then produced, on the four attachment points 14 between the group of cells concerned and the strip 1 itself, four perforations 17 which detach the group only from the strip but leave them attached group cells.
  • FIG. 5 shows that the group 18 of the six cells 15 is then transferred to an interconnection support or printed circuit 19 to which it is bonded by means of conductive adhesive, so that the lower poles of each cell (that is to say - say the bases 13a and 13b in steel) are electrically connected to corresponding contacts 20 of the printed circuit 19.
  • the electrical junction between the zones 22 and the metallizations 7 is provided by anisotropic conduction adhesive, as is done to electrically connect the LCD displays. It is clear, however, that other connection methods can be used, for example by using simple wires fixed on either side by a drop of conductive glue. - 8 -
  • FIG. 7 illustrates the way in which the method according to the invention can be applied to the production of groups of cells having particular aesthetic characteristics.
  • the stamping of the steel base support makes it possible to obtain very varied shapes.
  • a stainless steel substrate 25 has been shown in which eight cut-outs 26 have been made by stamping 26 forming a circle and separated by eight attachment points 27.
  • the circle itself is separated into four zones defining a group of four cells 28a, 28b, 28c and 28d.
  • the cutouts 29 separating the cells are advantageously made by means of a laser, which makes it possible to obtain much more slits. fine than by stamping.
  • the whole is fixed on an interconnection printed circuit 30 with a diameter slightly greater than that of the circle formed by the four cells. This will then make the connections with their upper poles in the space provided between the circle and the printed circuit.
  • the eight attachment points 27 will finally be perforated by punching in order to separate the group of cells from the rest of the base plate 25.
  • the periphery of the assembly can advantageously be covered with a circle intended to hide the interconnections. It is seen that it is thus possible to produce according to the invention groups of cells of varied shape and having, if necessary, an improved aesthetic appearance.
  • FIG. 8a shows a steel substrate 31 in which cutouts 32 have been made by stamping, making it possible to produce a set of cells 33 having the shape of a quarter of a circle and joined by attachment points 34.
  • an intermediate support 35 shown in FIG. 8b, which is adapted to receive all of the cells.
  • This support is formed, for example, of an epoxy resin plate, which has several rows of holes. Two rows of holes 36, arranged to be opposite the attachment points 34, are provided to allow the passage of punching punches for these points.
  • the support also includes three other rows of holes 37 with glued edges, the usefulness of which will appear later.
  • the assembly of FIG. 8a is placed on the intermediate support 35 where the cells 33 come into contact with the adhesive disposed around the holes 37, which ensures their immobilization.
  • the attachment points 34 are then cut by punching through the holes 36 so as to eliminate the rest of the steel substrate 31.
  • the cells 33 As shown in FIG. 8c, the cells 33, completely separated from each other, thus remain maintained on the intermediate support 35 from which they can then be taken up by a suitable positioning robot advantageously equipped with a suction head allowing them to be placed on their interconnection support according to any desired configuration. To facilitate this recovery, the cells 33 can be pushed from the rear by means of extractors passing through the holes 37.
  • FIG. 9 illustrates another embodiment of the invention, which uses the above technique.
  • the method is applied to the manufacture of the same cells as in the case of FIG. 8. For this reason, the same elements have been designated by the same references.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication et d'assemblage de cellules photovoltaïques unitaires en silicium sur substrat métallique, comportant les opérations de: réalisation d'une plaque métallique (25) munie de découpes (26, 29) séparées les unes des autres par des points d'attache (27) et délimitant les bases d'une pluralité de cellules; dépot sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium puis d'une métallisation afin de constituer un groupe de cellules unitaires (28a-b-c-d); report dudit groupe sur un support d'interconnexion (30); et perforation des points d'attache afin de séparer les cellules du reste de la plaque.

Description

PROCEDE DE FABRICATION ET D'ASSEMBLAGE DE CELLULES PHOTOVOLT A IQUES
La présente invention concerne un procédé de fabrication et d'assemblage de cellules photovoltaïques en silicium sur substrat métallique. Il est connu de réaliser des cellules photovoltaïques en silicium cristallin sur des plaquettes de silicium de la même manière que les circuits intégrés. De telles cellules sont relativement chères et leur surface est limitée à quelques dizaines de mm2. De plus, elles ne peuvent pas être mises en série directement sur la plaquette de base car celle-ci forme une électrode commune à toutes les cellules. Elles doivent d'abord être séparées par sciage, puis assemblées et reliées électriquement sur un support d'interconnexion, par exemple un circuit imprimé. Le sciage s'effectue après collage de la plaquette de silicium sur une peau de tambour sur laquelle les cellules restent fixées, ce qui facilite leur manipulation lors de l'assemblage.
On peut aussi réaliser des cellules photovoltaïques par dépôt de couches en silicium amorphe sur un substrat ad hoc, par exemple en verre. Cette méthode est intéressante car elle permet d'obtenir des cellules de surface plus importante de manière économique. De plus, il est possible de réaliser des assemblages de cellules en série directement sur le support verre. Cependant, pour certaines applications, le verre est trop fragile, surtout si son épaisseur doit être réduite à moins de 1 mm. Le support sur une base métallique, par exemple en acier inoxydable, représente alors une alternative très valable. Toutefois, le fait que la base soit conductrice, contrairement au verre, pose un certain nombre de problèmes délicats, surtout en ce qui concerne la mise en série des cellules.
La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes. De façon plus précise, l'invention concerne un procédé de fabrication et d'assemblage de cellules photovoltaïques unitaires en silicium sur substrat métallique, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations de:
- réalisation d'une plaque métallique munie de découpes délimitant les bases d'une pluralité de cellules unitaires, lesdites découpes étant reliées les unes aux autres et à ladite plaque par des points d'attache;
- dépôt sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium;
- dépôt sur ledit empilement d'une couche conductrice sensiblement transparente en épargnant au moins les zones au droit des points d'attache et au besoin tes zones limitrophes des découpes de manière à constituer un ensemble de cellules photovottaïques unitaires séparées électriquement entre elles et au niveau de leur électrode supérieure formée par ladite couche conductrice; extraction d'un groupe de cellules unitaires dudit ensemble par perforation des points d'attache reliant ledit groupe à ladite plaque métallique;
- report et fixation du groupe de cellules extrait sur un support d'interconnexion;
- perforation des points d'attache reliant encore les cellules dudit groupe entre elles de manière à les séparer électriquement au niveau de leur électrode inférieure formée par ladite plaque métallique; et
- interconnexion desdites cellules.
Selon une première variante, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte les opérations de:
- réalisation d'une plaque métallique munie de découpes délimitant les bases d'une pluralité de cellules unitaires, lesdites découpes étant reliées les unes aux autres et à ladite plaque par des points d'attache;
- dépôt sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium;
- dépôt sur ledit empilement d'une couche conductrice sensiblement transparente en épargnant au moins les zones au droit des points d'attache et au besoin les zones limitrophes des découpes de manière à constituer un ensemble de cellules photovoltaïques unitaires séparées électriquement entre elles et au niveau de leur électrode supérieure formée par ladite couche conductrice;
- extraction d'un groupe de cellules unitaires dudit ensemble par perforation des points d'attache reliant ledit groupe à ladite plaque métallique;
- report et fixation provisoire du groupe de cellules extrait sur un support intermédiaire;
- perforation des points d'attache reliant encore les cellules dudit groupe entre elles de manière à les séparer électriquement au niveau de leur électrode inférieure formée par ladite plaque métallique;
- report et fixation des cellules une à une sur un support d'interconnexion; et
- interconnexion desdites cellules. Selon une deuxième variante, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte les opérations de: - réalisation d'une plaque métallique munie de découpes libérant totalement les bases d'une pluralité de cellules unitaires, lesdites bases étant ensuite repoussées dans la plaque métallique au droit desdites découpes;
- dépôt sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium; - dépôt sur ledit empilement d'une couche conductrice sensiblement transparente en épargnant au besoin les zones limitrophes des découpes de manière à constituer un ensemble de cellules photovoltaïques unitaires séparées électriquement entre elles au niveau de leur électrode supérieure formée par ladite couche conductrice; - report et fixation d'un groupe de cellules unitaires sur un support d'interconnexion;
- extraction desdites cellules de la plaque métallique de manière à les séparer électriquement au niveau de leur électrode inférieure formée par ladite plaque; et - interconnexion desdites cellules.
Enfin, selon une troisième variante, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte les opérations de:
- réalisation d'une plaque métallique munie de découpes libérant totalement les bases d'une pluralité de cellules unitaires, lesdites bases étant ensuite repoussées dans la plaque métallique au droit desdites découpes;
- dépôt sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium;
- dépôt sur ledit empilement d'une couche conductrice sensiblement transparente en épargnant au besoin les zones limitrophes des découpes de manière à constituer un ensemble de cellules photovoltaïques unitaires séparées électriquement entre elles au niveau de leur électrode supérieure formée par ladite couche conductrice;
- report et fixation provisoire d'un groupe de cellules unitaires sur un support intermédiaire;
- extraction desdites cellules de la plaque métallique de manière à les séparer électriquement au niveau de leur électrode inférieure formée par ladite plaque;
- report et fixation des cellules une à une sur un support d'interconnexion; et
- interconnexion desdites cellules. De façon avantageuse, le procédé selon l'invention présente encore les caractéristiques suivantes: - 4 -
- l'opération de report et fixation sur le support d'interconnexion inclut la connexion électrique de la base métallique des cellules sur ledit support au moyen d'une colle conductrice;
- les découpes de la plaque métallique sont réalisées par étampage; - l'interconnexion des cellules est réalisée par des rubans comportant une pluralité de conducteurs parallèles reliant électriquement des zones de contact des cellules à des zones de contact correspondantes du support d'interconnexion par l'intermédiaire de colle conductrice anisotrope.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre explicatif et faite en regard des dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une vue en coupe de deux cellules photovoltaïques mises en série de manière classique;
- la figure 2 est une vue simplifiée en coupe de cellules réalisées selon l'invention;
- les figures 3, 4, 5 et 6 illustrent un premier exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
- la figure 7 illustre un deuxième exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention; - la figure 8 illustre un troisième exemple de mise en œuvre de l'invention; enfin,
- la figure 9 montre une variante du mode de mise en oeuvre de la figure 8.
On se référera tout d'abord à la figure 1 qui montre deux cellules photovoltaïques en silicium mises en série selon la technique actuelle. Un substrat métallique 1 , généralement en acier inoxydable, est recouvert d'une couche isolante 2, puis d'une métallisation 3 servant à former les pôles inférieurs des cellules. On trouve ensuite un empilement de trois couches de silicium amorphe PIN ou NIP 4, 5 et 6 qui forment les cellules proprement dites. L'ensemble est finalement recouvert d'une métallisation transparente ou semi-transparente 7 servant à former les pôles supérieurs des cellules tout en laissant passer la lumière.
On notera que, sur le dessin, les proportions ne sont pas respectées. Le substrat en acier inoxydable 1 peut, en effet, avoir quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur, alors que les couches 2 à 7 ont une épaisseur largement inférieure au micron. Selon la technique actuelle, une fois que les différentes couches ont été déposées, on réalise des cellules unitaires par élimination sélective des couches 3 à 7 à l'endroit 8 où doit se faire la séparation. Enfin, la métallisation supérieure 7 de chaque cellule est reliée électriquement par une connexion 9 à la métallisation inférieure 3 de la cellule suivante afin d'assurer la mise en série du groupe de cellules photovoltaïques considéré.
La séparation des cellules se fait selon divers procédés, notamment par découpage au laser ou photolithographie. Ces techniques ne seront pas décrites pas ici car elles ne concernent pas directement l'objet de l'invention. Il faut toutefois noter que tous ces procédés demandent un nombre élevé d'opérations parfois fort complexes.
Par une approche différente, le procédé selon l'invention propose une réelle simplification. Comme le montre la figure 2, les trois couches en silicium amorphe PIN ou NIP 4, 5 et 6 sont alors déposées directement sur le substrat métallique 1 , avantageusement en acier inoxydable, lequel a subi au préalable un étampage dont les raisons apparaîtront plus loin.
La couche de métallisation transparente ou semi-transparente 7 est ensuite déposée sélectivement, par des moyens bien connus de l'homme de métier, sur des zones ayant la forme et la dimension des cellules unitaires que l'on cherche à obtenir. Les portions non recouvertes de la couche 7 sont désignées par la référence 10. En variante, il est aussi possible de déposer la couche 7 sur toute la surface de l'empilement de couches en silicium puis de réaliser les portions 10 par élimination sélective de la métallisation en protégeant les zones utiles. On notera que la couche isolante 2 et la métallisation 3 utilisées dans le cellules de l'art antérieur sont supprimées, ce qui, bien entendu, allège sensiblement le procédé de fabrication. C'est donc le substrat en acier 1 qui fait directement office de pôle inférieur des cellules.
Lorsque ces opérations ont été effectuées, on dispose donc d'une grande et unique cellule qui couvre sensiblement toute la surface du support métallique 1 , soit jusqu'à plusieurs décimètres carrés. Il reste alors à découper dans la plaque de base des éléments aux dimensions voulues.
C'est la que résident les principaux problèmes. En effet, le sciage et le fraisage de l'acier inoxydable, en raison de leur difficulté, sont à exclure. Il n'est donc pas possible d'utiliser le sciage sur peau de tambour comme pour les plaquettes de silicium cristallin. Le découpage au laser ou au jet d'eau est possible, mais souvent peu rationnel. Par ailleurs, il faut éviter de mettre les cellules en vrac car elles risqueraient de se détériorer par frottement les unes contre les autres, et leur manipulation lors des opérations d'assemblage deviendrait problématique et coûteuse. Ainsi qu'il va être décrit maintenant, la présente invention résout ce problème en pratiquant initialement par étampage, dans la plaque en acier 1 , des découpes qui définissent la taille et la forme des cellules unitaires à réaliser. Ces découpes ne sont toutefois pas complètes mais laissent subsister un ensemble de points d'attache qui assurent le maintien en place de la structure.
On se référera maintenant à la figure 3 montrant un substrat en acier inoxydable 1 constitué d'une bande qui comporte, de chaque côté, une série de trous d'indexation 11 a et 11 b régulièrement espacés et qui, dans l'exemple représenté, se font face par paires, sans toutefois que cela soit indispensable. Ces trous permettent de réaliser par étampage des découpes rectilignes partielles 12 qui, pour la clarté du dessin, sont représentées hachurées. Ces découpes délimitent les bases 13a et 13b de deux rangées de cellules rectangulaires maintenues reliées à la bande 1 en chacun de leurs angles par quatre points d'attache 14 Chaque paire de trous d'indexation . 11 a et 11 b correspond à deux bases de cellules unitaires 13a et 13b. Ainsi, une bande comportant 30 positions d'indexation comportera-t-elle 60 bases de cellules unitaires.
L'étampage de la bande 1 est effectué avant le dépôt des couches de silicium amorphe, et avant la réalisation de la métallisation 7 et des portions exemptes de celle-ci.
Lors de la réalisation de la métallisation 7 et des portions qui en sont exemptes, il est nécessaire de s'assurer que cette métallisation ne recouvre pas les points d'attache 14 afin de ne pas créer de courts-circuits lors du découpage final. La technique utilisée à cette fin est la même que celle permettant la réalisation des portions sans métallisation.
Ces opérations étant effectuées, on dispose d'un ensemble de cellules unitaires dont il s'agit alors d'isoler un groupe par perforation des différents points d'attache 14 à des endroits bien déterminés.
On prendra l'exemple illustré à la figure 3 qui montre la manière de réaliser un groupe de trois paires de cellules désignées par les références 15a1 -15b1 , 15a2-15b2 et 15a3-15b3. Par poinçonnage, on va alors réaliser, sur les huit points d'attache 14 entre le groupe de cellules concernées et les autres cellules de la bande 1 , huit perforations 16 qui détachent le groupe à la fois de la bande et de la cellule adjacente extérieure au groupe. Par la même opération de poinçonnage, on réalise ensuite, sur les quatre points d'attache 14 entre le groupe de cellules concernées et la bande 1 elle-même, quatre perforations 17 qui détachent le groupe uniquement de la bande mais laissent attachées entre elles les cellules du groupe.
Le groupe 18 des six cellules 15a1 ,15a2, 15a3, 15b1 , 15b2, 15b3 ainsi extrait de la bande est représenté sur la figure 4. Bien entendu, ces cellules se trouvent encore assemblées électriquement en parallèle. Il s'agit donc de les séparer, comme cela va être décrit maintenant.
La figure 5 montre que le groupe 18 des six cellules 15 est alors reporté sur un support d'interconnexion ou circuit imprimé 19 auquel il est collé au moyen de colle conductrice, de manière que les pôles inférieurs de chaque cellule (c'est-à-dire les bases 13a et 13b en acier) soient reliés électriquement à des contacts correspondants 20 du circuit imprimé 19.
Par une dernière opération de poinçonnage, on réalise ensuite, sur les huit points d'attache 14 qui relient encore les cellules 15 entre elles, huit perforations 21 avantageusement pratiquées au travers d'ouvertures prévues dans le circuit imprimé 19. Ces perforations rendent ainsi les six cellules totalement séparées les unes des autres. Elles peuvent alors être mises en série ou en parallèle, selon le schéma de connexion défini par le circuit imprimé 19. II ne reste plus qu'à connecter les pôles supérieurs des cellules 15, formés par les métallisations 7, aux zones correspondantes du circuit imprimé 19. Pour cela, celui-ci comporte, à coté de chaque cellule, des zones de contact 22 auxquelles doivent être reliées les métallisations 7. Comme le montre la figure 6, cette connexion peut se faire, par exemple, au moyen de deux rubans 23 comportant des conducteurs parallèles 24, qui recouvrent les deux ensembles de zones de contacts 22 et les extrémités des métallisations adjacentes 7. La jonction électrique entre les zones 22 et les métallisations 7 est assurée par de la colle à conduction anisotrope, comme cela se fait pour connecter électriquement les affichages LCD. Il est bien clair cependant que d'autres méthodes de connexion peuvent être utilisées, par exemple en utilisant de simples fils fixés de part et d'autre par une goutte de colle conductrice. - 8 -
La figure 7 illustre la manière dont le procédé selon l'invention peut s'appliquer à la réalisation de groupes de cellules présentant des caractéristiques esthétiques particulières. L'étampage du support de base en acier permet, en effet, d'obtenir des formes très variées. Dans cet exemple, on a représenté un substrat en acier inoxydable 25 dans lequel ont été pratiquées par étampage huit découpes 26 formant un cercle et séparées par huit points d'attache 27. Le cercle lui-même est séparé en quatre zones définissant un groupe de quatre cellules 28a, 28b, 28c et 28d. Afin de préserver l'esthétique de l'ensemble qui est destiné, par exemple, à devenir un cadran de montre, les découpes 29 séparant les cellules sont avantageusement réalisées au moyen d'un laser, ce qui permet d'obtenir des fentes beaucoup plus fines que par étampage. Le tout est fixé sur un circuit imprimé d'interconnexion 30 de diamètre légèrement supérieur à celui du cercle formé par les quatre cellules. Cela permettra ensuite de faire les connexions avec leurs pôles supérieurs dans l'espace ménagé entre le cercle et le circuit imprimé. Les huit points d'attache 27 seront finalement perforés par poinçonnage afin de séparer le groupe de cellules du reste de la plaque de base 25. La périphérie de l'ensemble peut avantageusement être recouverte d'un cercle destiné à cacher les interconnexions. On voit qu'il est ainsi possible de réaliser selon l'invention des groupes de cellules de forme variée et présentant en cas de besoin un aspect esthétique amélioré.
Il existe cependant des cas où il est difficile de réaliser directement des groupes de cellules. Il est alors nécessaire de passer par un support intermédiaire, comme décrit à la figure 8.
La figure 8a montre un substrat en acier 31 dans lequel on a pratiqué par étampage des découpes 32 ayant permis de réaliser un ensemble de cellules 33 ayant la forme d'un quart de cercle et réunies par des points d'attache 34. On dispose, par ailleurs, d'un support intermédiaire 35, représenté à la figure 8b, qui est adapté à recevoir l'ensemble des cellules. Ce support est formé, par exemple, d'une plaque de résine époxy, qui comporte plusieurs rangées de trous. Deux rangées de trous 36, disposés pour se trouver en regard des points d'attache 34, sont prévues pour permettre le passage de poinçons de découpage de ces points. Le support comporte également trois autres rangées de trous 37 à bords encollés, dont l'utilité apparaîtra plus loin. L'ensemble de la figure 8a est posé sur le support intermédiaire 35 où les cellules 33 viennent au contact de la colle disposée autour des trous 37, ce qui assure leur immobilisation. Les points d'attache 34 sont alors découpés par poinçonnage au travers des trous 36 de manière à éliminer le reste du substrat en acier 31 .
Ainsi que le montre la figure 8c, les cellules 33, complètement séparées les unes des autres, restent ainsi maintenues sur le support intermédiaire 35 à partir duquel elles pourront ensuite être reprises par un robot de mise en place approprié avantageusement équipé d'une tête aspirante permettant de les mettre en place sur leur support d'interconnexion selon toute configuration souhaitée. Pour faciliter cette reprise, les cellules 33 peuvent être poussées de l'arrière au moyen d'extracteurs passant par les trous 37.
Comme représenté sur la figure 8d, quatre de ces cellules 33a, 33b, 33c et 33d sont disposées en cercle sur un support d'interconnexion 38 en forme de couronne, après quoi elles sont finalement interconnectées en série. Il est bien connu en horlogerie de réaliser des composants, par exemple des cadrans, à partir de bases métalliques qui sont complètement découpées par étampage puis remises en place - ou repoussées - dans le support dont elles proviennent. L'étampage se faisant sans enlèvement de matière, la pièce retrouve parfaitement sa place et son maintien est suffisant pour assurer le bon déroulement des opérations suivantes.
La figure 9 illustre un autre mode de mise en œuvre de l'invention, qui utilise la technique ci-dessus. Afin de permettre la comparaison, le procédé est appliqué à la fabrication des mêmes cellules que dans le cas de la figure 8. Pour cette raison, les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références.
Ainsi que le montre la figure 9a, les cellules 33 sont complètement découpées dans la plaque en acier 31 puis repoussées dans celui-ci. On voit donc que les points d'attache 34 entre les cellules n'existent plus. Le support intermédiaire 35 de la figure 9b est, de ce fait, exempt des trous 36 pour le passage des poinçons de découpage des points d'attache.
Lorsqu'ensuite l'ensemble de la figure 9a est posé sur le support 35, les cellules 33 se fixent sur la colle disposée autour des trous 37. Il ne reste plus alors qu'à détacher le reste du substrat 31 pour obtenir l'ensemble de la figure 9c à partir duquel les cellules pourront être reprises une à une pour être finalement déposées sur le support d'interconnexion. - 10 -
Bien entendu, la même technique s'applique également dans les autres modes de réalisation de l'invention, lorsqu'on se passe de support intermédiaire et que les groupes de cellules sont reportés directement sur le support d'interconnexion.
On voit ainsi que le procédé selon l'invention, en plus de sa facilité de mise en oeuvre, permet de très nombreuses variantes de réalisation qui ne sont guère possibles avec les procédés connus à ce jour.

Claims

- 1 1 -REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication et d'assemblage de cellules photovoltaïques unitaires en silicium sur substrat métallique, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations de:
- réalisation d'une plaque métallique munie de découpes délimitant les bases d'une pluralité de cellules unitaires, lesdites découpes étant reliées les unes aux autres et à ladite plaque par des points d'attache;
- dépôt sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium;
- dépôt sur ledit empilement d'une couche conductrice sensiblement transparente en épargnant au moins les zones au droit des points d'attache et au besoin les zones limitrophes des découpes de manière à constituer un ensemble de cellules photovoltaïques unitaires séparées électriquement entre elles et au niveau de leur électrode supérieure formée par ladite couche conductrice;
- extraction d'un groupe de cellules unitaires dudit ensemble par perforation des points d'attache reliant ledit groupe à ladite plaque métallique;
- report et fixation du groupe de cellules extrait sur un support d'interconnexion;
- perforation des points d'attache reliant encore les cellules dudit groupe entre elles de manière à les séparer électriquement au niveau de leur électrode inférieure formée par ladite plaque métallique; et
- interconnexion desdites cellules.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite opération d'extraction est effectuée avant ladite opération de report et fixation sur le support d'interconnexion.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite opération d'extraction est effectuée après ladite opération de report et fixation sur le support d'interconnexion.
4. Procédé de fabrication et d'assemblage de cellules photovoltaïques unitaires en silicium sur substrat métallique, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations de:
- réalisation d'une plaque métallique munie de découpes délimitant les bases d'une pluralité de cellules unitaires, lesdites découpes étant reliées les unes aux autres et à ladite plaque par des points d'attache; - dépôt sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium; - 12 -
- dépôt sur ledit empilement d'une couche conductrice sensiblement transparente en épargnant au moins les zones au droit des points d'attache et au besoin les zones limitrophes des découpes de manière à constituer un ensemble de cellules photovoltaïques unitaires séparées électriquement entre elles et au niveau de leur électrode supérieure formée par ladite couche conductrice;
- extraction d'un groupe de cellules unitaires dudit ensemble par perforation des points d'attache reliant ledit groupe à ladite plaque métallique; - report et fixation provisoire du groupe de cellules extrait sur un support intermédiaire;
- perforation des points d'attache reliant encore les cellules dudit groupe entre elles de manière à les séparer électriquement au niveau de leur électrode inférieure formée par ladite plaque métallique; - report et fixation des cellules une à une sur un support d'interconnexion; et
- interconnexion desdites cellules.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite opération d'extraction est effectuée avant ladite opération de report et fixation sur le support intermédiaire.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite opération d'extraction est effectuée après ladite opération de report et fixation sur le support intermédiaire.
7. Procédé de fabrication et d'assemblage de cellules photovoltaïques unitaires en silicium sur substrat métallique, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations de:
- réalisation d'une plaque métallique munie de découpes libérant totalement les bases d'une pluralité de cellules unitaires, lesdites bases étant ensuite repoussées dans la plaque métallique au droit desdites découpes; - dépôt sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium;
- dépôt sur ledit empilement d'une couche conductrice sensiblement transparente en épargnant au besoin les zones limitrophes des découpes de manière à constituer un ensemble de cellules photovoltaïques unitaires séparées électriquement entre elles au niveau de leur électrode supérieure formée par ladite couche conductrice;
- report et fixation d'un groupe de cellules unitaires sur un support d'interconnexion; - 13 -
- extraction desdites cellules de la plaque métallique de manière à les séparer électriquement au niveau de leur électrode inférieure formée par ladite plaque; et
- interconnexion desdites cellules.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite opération d'extraction est effectuée avant ladite opération de report et fixation sur le support d'interconnexion.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite opération d'extraction est effectuée après ladite opération de report et fixation sur le support d'interconnexion.
10. Procédé de fabrication et d'assemblage de cellules photovoltaïques unitaires en silicium sur substrat métallique, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations de:
- réalisation d'une plaque métallique munie de découpes libérant totalement les bases d'une pluralité de cellules unitaires, lesdites bases étant ensuite repoussées dans la plaque métallique au droit desdites découpes;
- dépôt sur ladite plaque d'un empilement de couches de silicium;
- dépôt sur ledit empilement d'une couche conductrice sensiblement transparente en épargnant au besoin les zones limitrophes des découpes de manière à constituer un ensemble de cellules photovoltaïques unitaires séparées électriquement entre elles au niveau de leur électrode supérieure formée par ladite couche conductrice;
- report et fixation provisoire d'un groupe de cellules unitaires sur un support intermédiaire; - extraction desdites cellules de la plaque métallique de manière à les séparer électriquement au niveau de leur électrode inférieure formée par ladite plaque;
- report et fixation des cellules une à une sur un support d'interconnexion; et - interconnexion desdites cellules.
11 . Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite opération d'extraction est effectuée avant ladite opération de report et fixation sur le support intermédiaire.
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite opération d'extraction est effectuée après ladite opération de report et fixation sur le support intermédiaire. - 14 -
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite opération de report et fixation sur le support d'interconnexion inclut la connexion électrique de la base métallique des cellules sur ledit support au moyen d'une colle conductrice.
14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les découpes de la plaque métallique sont réalisées par étampage.
15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite interconnexion est réalisée par des rubans comportant une pluralité de conducteurs parallèles reliant électriquement des zones de contact des cellules à des zones de contact correspondantes du support d'interconnexion par l'intermédiaire de colle conductrice anisotrope.
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