EP3371838A1 - Substrate for conductive ink - Google Patents

Substrate for conductive ink

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Publication number
EP3371838A1
EP3371838A1 EP16798100.0A EP16798100A EP3371838A1 EP 3371838 A1 EP3371838 A1 EP 3371838A1 EP 16798100 A EP16798100 A EP 16798100A EP 3371838 A1 EP3371838 A1 EP 3371838A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavities
oxide layer
layer
transparent conductive
multilayer structure
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16798100.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthieu Manceau
Anthony BARBOT
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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 Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3371838A1 publication Critical patent/EP3371838A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
    • H10K71/611Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes using printing deposition, e.g. ink jet printing
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/81Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/86Series electrical configurations of multiple OLEDs
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a multilayer structure, useful in particular for connecting two photovoltaic cells arranged in series. It also relates to a method of manufacturing such a multilayer structure.
  • TCO transparent conductive oxide
  • the contact recovery zone is defined by the superimposition of FIG. upper electrode, typically silver, of the cell (n + 1) of the module with the lower TCO electrode of the cell (n).
  • the production of a silver layer by printing and drying a silver ink has the advantage of being able to be implemented under easily accessible pressure and temperature conditions.
  • a first technique consists in forming a layer, intermediate between the TCO and the silver layer, based on chromium and gold (Perrier et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 2012, Volume 101, pages 210 -216). More specifically, a first thin layer of chromium and a second layer of gold, with respective thicknesses of 10 and 40 nm, are formed successively by evaporation in vacuo, defining a transition zone.
  • the second technique consists of a surface treatment of the TCO, for example of the UV-ozone, "Corona” or plasma type (Perrier et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 2012, Volume 101, pages 210-216).
  • a surface treatment of the TCO for example of the UV-ozone, "Corona” or plasma type (Perrier et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 2012, Volume 101, pages 210-216).
  • Such a surface treatment makes it possible to homogenize the surface of the TCO and to make it more hydrophilic, thus promoting a better wettability of the silver.
  • the present invention seeks to meet this need, and it achieves this through a multilayer structure comprising an electrically insulating substrate, at least one conductive transparent oxide layer in contact with the substrate and with a metal layer and partly interposed between the substrate and the metal layer, the metal layer having attachment reliefs housed in corresponding cavities formed in the transparent conductive oxide layer.
  • the cavities and the hooking reliefs of the multilayer structure according to the invention improve the adhesion of the metal layer to the layer of transparent conductive oxide.
  • the mechanical and electrical reliability of a device comprising such a multilayer structure is improved.
  • the multilayer structure according to the invention is useful for connecting two photovoltaic cells arranged in series, in particular organic photovoltaic cells or perovskites.
  • the invention ensures a physical contact between the transparent conductive oxide layer and the metal layer, which makes it possible to ensure electrical contact therebetween and electrical performance adapted to the resumption of contact in many applications, in particular within an organic photovoltaic module in NIP structure.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a multilayer structure comprising the following successive steps consisting of:
  • the process according to the invention is particularly versatile. In particular, it authorizes the deposition of a wider range of precursors of the metal layer compared to the methods of the prior art, in particular in the case of deposition of the metal layer by silver ink printing.
  • the process according to the invention is suitable for the manufacture of a multilayer structure according to the invention.
  • the process according to the invention is suitable for the manufacture of a multilayer structure according to the invention.
  • the invention also relates to a device chosen from a photo-organic diode, an organic photovoltaic module or perovskite, an organic light-emitting diode, an electrical circuit, the device comprising a structure multilayer according to the invention or obtained from a process according to the invention. More particularly, it relates to an organic photovoltaic module or perovskite, comprising a substrate, first and second organic photovoltaic cells or perovskites which respectively comprise at least one transparent conductive oxide layer and a metal layer arranged to form with the substrate a multilayer structure according to the invention.
  • FIG. 1 is a side view of a photovoltaic module in reverse structure
  • FIGS. 2a and 2b illustrate in cross section and in enlargement multilayer structures according to the invention
  • FIG. 3 represents the cavities in normal view on the upper face of the transparent conductive oxide layer, according to plane (I)
  • FIG. 4 illustrates the electrical properties of the conductive transparent oxide layer
  • FIGS. 5a to 5c and 6a to 6e show photographs of silver layers for different cavity surface densities and obtained from different silver inks
  • FIG. 7 is a graph illustrating the electrical properties of the multilayer structure according to the invention.
  • FIG. 8 is a three-dimensional perspective representation of a particular mode of implementation of the method according to the invention.
  • FIG. 1 represents a multilayer structure 5 disposed within a photovoltaic module 10.
  • the multilayer structure comprises a substrate 15, a conductive transparent oxide layer 20 and a metal layer 25.
  • the substrate is in the form of a film, this form being however not restrictive. It can also be in the form of a plate. It consists of an electrically insulating material. It is preferably selected from glass, polyethylene terephthalate PET, polyethylene naphthalate PEN, polycarbonate PC and mixtures thereof. Preferably, it is poly (ethylene terephthalate) PET. As will be detailed later, in the case where the metal layer is deposited by printing and drying an ink, these preferred constituent materials of the substrate exhibit good wettability with the ink. Thus, the metal layer, where it is in contact with the substrate, adheres surely and is distributed homogeneously. Furthermore, these preferred substrate materials are suitable for depositing a transparent conductive oxide layer.
  • the constituent material of the substrate may be adapted as a function of the electronic device, for example a light-emitting diode, in which the multilayer structure according to the invention is integrated and / or of the materials constituting the transparent conductive oxide layer and / or the metallic layer. .
  • the conductive transparent oxide layer is carried by the substrate. It has a lower face 30 in contact with the substrate, and an upper face 35, in particular in contact with the metal layer.
  • the contact with the substrate takes place on the whole of the lower face.
  • the contact with the metal layer takes place on only a part of the upper face of the transparent conductive oxide layer, thus defining a contact surface 40.
  • the area of the contact surface represents less than 10% of the area of the upper surface of the transparent conductive oxide layer.
  • the transparent conductive oxide layer may have a thickness of between 50 nm and 1000 nm, in particular between 100 and 500 nm.
  • the conductive transparent oxide layer is made of a material chosen from tin-doped indium oxide (commonly known as ITO for the English name "Indium Tin Oxide”), doped indium oxide. zinc (commonly known as IZO for the English name “Indium Zinc Oxide”), zinc oxide, preferably doped, and mixtures thereof.
  • the doped zinc oxide is doped with a dopant selected from tin, aluminum, gallium and mixtures thereof.
  • Zinc oxide doped with tin, aluminum, gallium is respectively commonly known as ZTO (for the English name “Zinc Tin Oxide”), AZO (for the English name “Aluminum doped Zinc Oxide”) , GZO (for the English name “Gallium doped Zinc Oxide”).
  • the conductive transparent oxide layer may consist of a stack of underlays.
  • Each sub-layer of the stack may in particular be one of the constituent materials as described in the previous paragraph, different from the constituent materials of the other sub-layers which constitute the transparent conductive oxide layer.
  • the conductive transparent oxide layer may be constituted by a single underlayer, in particular consisting of a mixture of constituent materials as described above.
  • the transparent conductive oxide layer comprises cavities 45.
  • cavity is meant a hole having at least one opening 46 and at least one lateral face 47. Such a hole may be blind or through.
  • the cavities have an opening 50 opening on the upper surface of the transparent conductive oxide layer.
  • the openings of the cavities may have contours 50 of polygonal shape, for example rectangular or square, or of ellipsoidal shape, or preferably of circular shape, as illustrated in FIG.
  • the cavities may have a frustoconical or prismatic shape, or preferably a cylindrical shape, preferably of revolution.
  • the diameter ⁇ of a cavity may be between 5 ⁇ and 30 ⁇ , preferably between 15 ⁇ and 25 ⁇ .
  • the "diameter" of a cavity is defined as the diameter of the circle circumscribing the contour of the opening of the cavity.
  • the cavities may in particular be obtained by laser ablation. They then have a cylinder shape of revolution whose axis preferably extends according to the thickness of the transparent conductive oxide layer, with a circular opening.
  • the cavities are blind holes that do not open on the underside of the transparent conductive oxide layer.
  • more than 80%, preferably more than 90%, or even more than 99% by number, or all the blind cavities have a ratio of the depth P, measured between the opening and the bottom of the cavity according to the thickness e of the conductive transparent oxide layer on said thickness, greater than 0.3, preferably greater than 0.5, or even greater than 0.7.
  • the attachment of the metal layer on the transparent conductive oxide layer is improved.
  • At least 80%, preferably 90%, more preferably 99% by number, or all the cavities pass through the transparent conductive oxide layer from one side to the other thickness of the conductive transparent oxide layer and the corresponding hooking reliefs 55 are in contact with the substrate.
  • a particularly reliable bonding of the metal layer on the conductive transparent oxide layer and on the substrate by means of the attachment reliefs is obtained, as well as a particularly homogeneous distribution of the metal layer on the transparent oxide layer. conductor during the manufacture of the multilayer structure.
  • the metal layer consists of a material deposited in solution in a solvent
  • said solution having wettability properties of the transparent conductive oxide layer such as a metal layer would be distributed from heterogeneously at the outer surface of the transparent conductive oxide layer if the cavities do not open onto the substrate.
  • the apertures of at least 90% by number, preferably at least 99% by number, or even all the cavities opening onto the outer surface of the conductive transparent oxide layer are covered by the metal layer.
  • the density in number of cavities may be greater than 450 mm.sup.- 2 It is defined as the number of cavities occupying the contact surface between the transparent conductive oxide layer and the metal layer, divided by the area of the contact surface. preferably, it is greater than 900 mm "2, or even greater than 1000 mm" 2, or even greater than 1200 mm ".
  • the number density of the cavities can be calculated according to one of the two following techniques.
  • a first technique on a part, for example on an area of 1 mm 2 , or even on the entire contact surface, the number of cavities is counted manually or using a suitable computer tool.
  • an elementary mesh of the periodic lattice, as well as the number of cavities present on the elementary mesh are determined.
  • a square elementary mesh contains a single cavity, while a hexagonal mesh contains two.
  • the surface density of cavities may be greater than 0.1. It is defined as the area occupied by the openings of the cavities on the contact surface between the conductive transparent oxide layer and the metal layer, divided by the area of the contact surface. Preferably it is greater than or equal to 0.2, preferably greater than 0.25.
  • the surface density of cavities, expressed in percent is also called structuration rate. The surface density of the cavities is obtained by multiplying the number density of the cavities by the area of a cavity. The area of a cavity is for example measured from a photograph obtained by optical or electronic microscopy.
  • the surface density of cavities is less than 0.35, preferably less than 0.3. Beyond a surface density of cavities of 0.35, the electrical properties of the multilayer structure are degraded and are unsuitable for application in an organic photovoltaic module in reverse structure.
  • a conductive transparent oxide layer having a cavity number density and / or a cavity density thus preferred during the manufacture of the multilayer structure significantly improves the homogeneity of the metal layer, especially when the metal layer is obtained by printing and drying an ink in a single pass.
  • the cavities are spaced apart from each other.
  • the distance ⁇ between two adjacent closer cavities is greater than 20 ⁇ and less than 50 ⁇ .
  • the distance is measured between the centers 60 1 , 60 2 of the cavity openings on the contact surface 40 between the conductive transparent oxide layer and the metal layer.
  • center of a cavity is meant the center of the circle circumscribing the contour of the opening of a cavity.
  • First and second cavities are closer together, since among all the cavities with the exception of the first cavity, the distance separating the second cavity from the first cavity is the shortest. Such a distance between adjacent closer cavities promotes a hooking of the metal layer while maintaining good electrical properties of the multilayer structure.
  • the distribution of the cavities on the contact area between the conductive transparent oxide layer and the metal layer it may be random, or preferably ordered.
  • the cavities may be arranged periodically with a period of between 20 ⁇ and 50 ⁇ along at least one guideline d r . More particularly, the cavities may form a two-dimensional network, in particular of diamond mesh, preferably of square mesh. Such an arrangement of the cavities within the conductive transparent oxide layer is particularly simple to manufacture.
  • the cavities are arranged in a square mesh, the center-to-center distance of the cavities being between 20 ⁇ and 50 ⁇ .
  • the conductive transparent oxide layer may have a surface resistance, measured from the four-point resistivity measurement technique on the contact surface, of between 5 ⁇ / sq and 100 ⁇ / sq, preferably less than 20 ⁇ / sq.
  • the transparent conductive oxide layer is adapted so that the transfer of electrical charges within the multilayer structure can be carried out optimally.
  • the metal layer partially overlies the conductive transparent oxide layer. Moreover, as illustrated in Figure 1, it may be in contact with the substrate, the contact being established by the lower surface 65 of the metal layer. Preferably the area of the contact surface is less than 10% of the area of the lower surface of the metal layer.
  • the metal layer is of a material chosen for example from silver, gold, copper, aluminum and their mixtures. According to a preferred embodiment, it is made of silver and can in particular be deposited, as will be described later, by inkjet printing. A poly (ethylene terephthalate) substrate is then preferred, the silver ink and polyethylene terephthalate having good adhesion properties therebetween.
  • the metal layer in particular when it is silver, has a thickness of between 100 nm and 2000 nm, preferably between 200 nm and 1000 nm.
  • the metal layer has a uniform thickness.
  • the distance is considered in a direction normal to the lower and upper faces of the metal layer, connecting said faces, in the parts of said layer which are free of attachment reliefs.
  • the thickness variation over the entire layer is less than 20%, preferably 10%.
  • the metal layer covers more than 70%, preferably more than 80%, preferably more than 90%, or even more than 99%, indeed the totality of the area of the surface defined by the enveloping envelope 70 enveloping all the cavities on the upper surface of the transparent conductive oxide layer. Optimal contact is thus ensured between the conductive transparent oxide layer and the metal layer favoring the electrical properties to make contact recovery.
  • the invention relates to a device chosen from a photo-organic diode, an organic photovoltaic module or perovskite, an organic light-emitting diode, an electrical circuit, the device comprising a multilayer structure according to the invention. or obtained from a process according to the invention.
  • the device can be an organic photovoltaic module or perovskite.
  • the organic photovoltaic module or perovskite comprises first 75 and second 80 photovoltaic cells electrically connected in series and carried by the substrate.
  • the succession of layers constituting each of the first and second cells is identical.
  • a photovoltaic cell illustrated in FIG. 1 comprises:
  • an electron-conducting semiconductor layer 90i, 90 2 also called “ETL” layer (or for the acronym “Electron Transport Layer”) or N-layer,
  • an active layer made of organic material or perovskite 951, 95 2 ,
  • HTL semiconducting layer carrying holes 100i, 100 2
  • HTL Hole Transport Layer
  • P a semiconducting layer carrying holes 100i, 100 2 , also called “HTL” layer (for the acronym “Hole Transport Layer”) or layer P,
  • the lower electrode layer 851 of the first photovoltaic cell 75 is a transparent conductive oxide layer and the upper electrode layer 105 2 of the second photovoltaic cell 80 is a metal layer.
  • the lower electrode layer 851 of the first photovoltaic cell 75, the upper electrode layer 105 2 of the second photovoltaic cell 80 form a multilayer structure according to the invention.
  • the contact recovery zone 5 is the electrical connection zone between the first 75 and second 80 adjacent photovoltaic cells.
  • the invention is not limited to the reverse structure photovoltaic module described above, and other applications of the multilayer structure according to the invention can be envisaged.
  • the invention relates to a method of manufacturing a multilayer structure comprising the following successive steps consisting of: a) having an electrically insulating substrate covered with at least one transparent conductive oxide layer,
  • the process according to the invention is suitable for manufacturing a multilayer structure according to the invention.
  • the conductive transparent oxide layer may be formed by physical vapor deposition (PVD) or by chemical vapor deposition (CVD).
  • step b) The formation of cavities in the transparent conductive oxide layer made in step b) is also referred to as "structuring" and the conductive transparent oxide layer having cavities is also referred to as the “structured” conductive transparent oxide layer.
  • Any technique for selectively eroding the constituent material of the transparent conductive oxide layer can be implemented.
  • the formation of the cavities in step b) can be performed by laser ablation.
  • Laser ablation of a layer is a technique well known to those skilled in the art which consists in selectively irradiating the layer, that is to say on a defined surface, for a period of time adapted so as to erode the constituent material of the layer. Once the irradiation is complete, a cavity remains in place of the area below the irradiated surface.
  • the laser source is a picosecond or femtosecond laser source.
  • the parameters of the laser source depend in particular on the thickness and the constituent material of the conductive transparent oxide layer to be eroded.
  • the wavelength of the laser source may be 355 nm, or may be 532 nm, or may be 1064 nm. Preferably, it is equal to 532 nm or equal to 1064 nm.
  • the ablation power of the laser source is preferably between 0.4 W and 2 W.
  • the laser beam may be movable relative to the transparent conductive oxide layer.
  • the laser beam can in particular move along a rectilinear direction d r , preferably with a constant speed.
  • the firing frequency of the laser that is to say the frequency at which the emission of the laser beam starts can be set at a constant value between 5 kHz and 200 kHz, in particular equal to 200 kHz.
  • cavities are formed periodically along the rectilinear direction.
  • the laser beam can then be moved in an oblique direction, preferably normal, to the rectilinear direction, a distance corresponding to that traveled by the laser beam in the rectilinear direction between two successive shots. Then the laser beam is moved in a direction parallel to the rectilinear direction under conditions of movement speed and firing frequency identical to those to travel in the rectilinear direction.
  • the cavities form a diamond-shaped network, preferably of square shape.
  • the cavity number density and the surface density of cavities can be determined.
  • the laser ablation can be implemented to form the cavities in step b) and to form a space 110, free of transparent conductive oxide and splitting the transparent conductive oxide in two separate parts 85 1 , 85 2 .
  • the space 110 may be formed by laser ablation before or on the contrary after formation of the cavities. In this way, the space 110 between the two distinct parts of the layer 851, 85 2 defines an electrical insulation zone useful for forming a device according to the invention.
  • step b) the formation of the cavities can be carried out by acid etching according to the succession of the following steps consisting of:
  • removing the masking layer by chemical washing iv. optionally, washing the assembly formed by the substrate and the transparent conductive oxide layer.
  • the masking resin may be a photosensitive or thermosensitive resin, for example based on polyimide, and the acid may be hydrochloric acid, especially when the transparent conductive oxide layer is indium oxide and 'tin.
  • step c) preferably a solution comprising the constituent material of the metal layer is deposited on the conductive transparent oxide layer to form the metal layer.
  • the solution may comprise the material forming the metal layer in solution in a solvent.
  • the solvent may be an alcohol or a glycol, preferably chosen from ethanediol, propanediol, glycerol, butanol, isopropanol, ethanol and their mixtures.
  • the ratio expressed as a percentage of the mass of material forming the metal layer in the solution to the mass of the solution is between 5% and 50%, preferably between 10% and 30%.
  • the solution is chosen so as to have good wettability with the transparent conductive oxide layer, especially in the case where more than 90% by number, or all the cavities intended to be covered by the solution are blind holes .
  • the solution is preferably chosen so as to have good wettability with the substrate, in particular in the case where more than 90% by number, or all the cavities intended to be covered by the solution are through holes and open on the substrate.
  • the wettability of the solution on the conductive transparent oxide layer and / or on the substrate may be adapted to deposit a metal layer of uniform thickness.
  • good wettability with respect to a support, is meant within the meaning of the invention the ability of the liquid medium to be deposited in the form of drops on the surface of the support, forming a contact angle, said further wetting angle, less than 90 °.
  • the determination of the contact angle is made, in a manner known to those skilled in the art, by measuring the angle ⁇ between the tangent to the drop deposited on the support at the point of contact with the support and the flat surface of the support on which the drop is deposited.
  • the solution may be deposited by ink jet printing, in particular in the form of drops, arranged for example regularly in a square mesh pattern on the surface of the transparent conductive oxide layer.
  • the distance between two successive drops is chosen so that the drops coalesce with each other to form a fluid layer.
  • the ink jet printing operation is then followed by a drying operation of the solution, preferably of between 0.5 minutes and 10 minutes and at a temperature of between 120 ° C. and 150 ° C. ° C.
  • the drying temperature of the solution may be greater than 150 ° C, while remaining below 300 ° C.
  • the solvent is evaporated from the liquid layer and the metal layer is formed.
  • the metal layer may be deposited in several passes, for example by successively performing several sequences of inkjet printing operations and drying of sub-layers and overlays.
  • a deposit in several passes is particularly advantageous.
  • the surface density of cavities may be too low to obtain a homogeneous metal layer in a single pass.
  • the process according to the invention is particularly versatile in that it makes it possible to adapt the formation parameters of the cavities as a function of the properties of the solutions comprising the material constituting the metal layer.
  • the number density and / or the surface density of cavities may be modified depending on the wettability properties of the solution on the conductive transparent oxide layer and / or the substrate.
  • the density of cavities be high in the case where a transparent conductive oxide of low surface energy is chosen to manufacture the multilayer structure according to the invention.
  • the cavities are blind holes, the cavities improve the wettability of the silver solution on the transparent conductive oxide layer.
  • step b) is not limited to the implementation of laser ablation or chemical etching.
  • the deposition of the metal layer in step c) is not limited to the technique of ink jet printing.
  • PET / Conductive Transparent Oxide (TCO) substrate tin doped indium oxide (ITO) 300 nm thick / silver layer.
  • the structuring of the TCO layer is carried out using a picosecond laser source emitting at 532 nm.
  • the ablation power chosen is 1.1 W.
  • the silver layer is printed by inkjet, with a Fujifilm Dimatix printer equipped with a 16-nozzle ink cartridge, delivering drops of nominal volume of 10 ⁇ l.
  • the printing is carried out at a temperature of 25 ° C and at atmospheric pressure.
  • the drops are arranged on the TCO layer in a square mesh.
  • the inks used for the examples consist of silver nanoparticles dispersed in a solvent.
  • the wettability properties of inks are here characterized by their surface tension. A low surface tension reflects a high wettability, for the same surface energy of the TCO layer.
  • the liquid silver solution layer is dried at 140 ° C for 1 minute.
  • Table 2 indicates, for the laser ablation parameters used for the examples, the density of cavities in number and the surface density of cavities.
  • FIG. 4 illustrates the increase of the surface resistance of the TCO layer in the portion of the TCO layer comprising the cavities for different values of cavity surface density, expressed in percent (also called structuring rate).
  • this increase is limited and does not represent a handicap for the formation of a contact recovery for an organic photovoltaic module in reverse structure.
  • Example 1 El Silver Ink
  • the silver ink El 120 does not wet the surface of the cavity-free TCO layer 125. In particular, it forms isolated islands. An increase in the amount of money does not prevent this phenomenon.
  • the silver layer 135 obtained, after drying, is not continuous.
  • the homogeneity of the silver layer is improved compared to the case for which the TCO layer has no cavity, illustrated in Figure 5a.
  • the TCO layer is not covered by islands.
  • a homogeneous silver layer 135 is obtained for a surface density of 0.36, as can be seen in FIG. 5c, which illustrates a multilayer structure comprising a silver layer deposited on a TCO layer having such a surface density of cavities.
  • the silver ink E2 140 although not forming islands, does not wet the surface of the TCO layer 125 correctly when it is free of cavities, some parts of the surface of the TCO layer not being wet.
  • the silver layer 145 obtained, after drying, is not continuous. Nevertheless, the homogeneity of the silver layer is improved with respect to the case for which the TCO layer has no cavity, illustrated in FIG. 6a.
  • a homogeneous silver layer is obtained for a surface density of at least 0.25, as can be seen in FIGS. 6c to 6e, where multilayer structures comprising layers of silver deposited on TCO layers having a density 0.25, 0.30 and 0.36 respectively are illustrated.
  • the thickness of the measured silver layer is at least 200 nm, or even 400 nm.
  • the electrical properties of the multilayer structure obtained for this silver ink E2 are illustrated in FIG. 7, where the resistance of a 5 cm silver line is measured as a function of the surface density of cavities.
  • the electrical resistance of a multilayer structure of the prior art comprising a chromium and gold contact layer obtained by evaporation and sandwiched between the TCO layer and the silver layer is presented.
  • the structuring of the TCO layer makes it possible to obtain a multilayer structure whose electrical properties are very close to the electrical properties of a multilayer structure obtained by evaporation, and well above those of a multilayer structure obtained by printing a silver ink on a TCO layer free of cavities.
  • the resistance is substantially constant for a surface density of cavities of between 0.25 and 0.35.
  • the inventors consider, at least in this area density range, that the decrease in electrical conductivity related to a laser ablation of a greater quantity of material of the TCO layer is compensated by an increase in wettability. of the silver layer on the layer
  • the silver layer thus obtained is of excellent quality. For a lower cavity density, less than 0.25, the standard deviation of the resistance measurement is higher, which seems to confirm the effect of a lower homogeneity of the thickness of the coating layer. 'money.
  • the invention is not limited to an embodiment described and shown.
  • the multilayer structure according to the invention can be useful for applications other than an organic photovoltaic module.
  • it is particularly suitable for photovoltaic modules of the perovskite type, preferably in the NIP type structure.

Abstract

The present invention relates to a multilayer structure (5) comprising an electrically insulating substrate (15) and at least one layer of transparent conductive oxide (20) which is in contact with the substrate and a metal layer (25) and which is partially inserted between the substrate and the metal layer, the metal layer comprising raised fastening elements (55) that are received in corresponding cavities (45) in the layer of transparent conductive oxide.

Description

SUBSTRAT POUR ENCRE CONDUCTRICE  SUBSTRATE FOR CONDUCTIVE INK
La présente invention concerne une structure multicouche, utile notamment pour connecter deux cellules photovoltaïques disposées en série. Elle concerne aussi un procédé de fabrication d'une telle structure multicouche. The present invention relates to a multilayer structure, useful in particular for connecting two photovoltaic cells arranged in series. It also relates to a method of manufacturing such a multilayer structure.
La formation d'un dépôt continu d'un matériau conducteur, en particulier une couche d'argent, sur une couche d'oxyde transparent conducteur (TCO) est particulièrement utile pour la réalisation de contacts électriques au sein de dispositifs électroniques organiques, par exemple des dispositifs photovoltaïques organiques (OPV). Par exemple, elle intervient pour former la zone, dite de « reprise de contact » dans laquelle s'effectue la connexion électrique entre deux cellules adjacentes dans un module photovoltaïque organique.  The formation of a continuous deposit of a conductive material, in particular a silver layer, on a transparent conductive oxide (TCO) layer is particularly useful for producing electrical contacts within organic electronic devices, for example organic photovoltaic devices (OPV). For example, it intervenes to form the so-called "contact recovery" zone in which the electrical connection between two adjacent cells takes place in an organic photovoltaic module.
Dans le cas particulier d'un module OPV en structure dite « inverse », également appelée structure « NIP », où des cellules sont disposées en série comme représenté schématiquement en figure 1, la zone de reprise de contact est définie par la superposition de l'électrode supérieure, typiquement en argent, de la cellule (n+1) du module avec l'électrode inférieure en TCO de la cellule (n).  In the particular case of an OPV module in so-called "inverse" structure, also called "PIN" structure, where cells are arranged in series as shown diagrammatically in FIG. 1, the contact recovery zone is defined by the superimposition of FIG. upper electrode, typically silver, of the cell (n + 1) of the module with the lower TCO electrode of the cell (n).
La réalisation d'une couche d'argent par impression et séchage d'une encre d'argent présente l'avantage de pouvoir être mise en œuvre dans des conditions de pression et de température facilement accessibles.  The production of a silver layer by printing and drying a silver ink has the advantage of being able to be implemented under easily accessible pressure and temperature conditions.
Malheureusement, il est difficile, du fait des propriétés respectives de la majorité des encres d'argent connues et de la couche TCO, de former par impression une couche en matériau conducteur sur le TCO de qualité suffisante.  Unfortunately, it is difficult, because of the respective properties of the majority of the known silver inks and the TCO layer, to form by printing a layer of conductive material on the TCO of sufficient quality.
Pour pallier à ce défaut, différentes techniques ont déjà été proposées. Une première technique consiste en la formation d'une couche, intermédiaire entre le TCO et la couche d'argent, à base de chrome et d'or (Perrier et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 2012, Volume 101, pages 210-216). Plus précisément, une première fine couche de chrome et une seconde couche d'or, d'épaisseurs respectives de 10 et 40 nm, sont formées successivement par évaporation sous vide, définissant une zone de transition. Le dépôt de ces couches intermédiaires par évaporation permet avantageusement d'augmenter la mobilité des charges dans la zone de transition (gain électrique) et favorise l'obtention d'un dépôt homogène d'argent, notamment en raison de la très faible rugosité de la couche d'or formée par évaporation. To overcome this defect, different techniques have already been proposed. A first technique consists in forming a layer, intermediate between the TCO and the silver layer, based on chromium and gold (Perrier et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 2012, Volume 101, pages 210 -216). More specifically, a first thin layer of chromium and a second layer of gold, with respective thicknesses of 10 and 40 nm, are formed successively by evaporation in vacuo, defining a transition zone. The deposition of these intermediate layers by evaporation advantageously makes it possible to increase the mobility of the charges in the transition zone (gain electric) and promotes the obtaining of a homogeneous deposit of silver, in particular because of the very low roughness of the gold layer formed by evaporation.
Toutefois, cette technique présente un désavantage majeur du fait de la réalisation des couches intermédiaires de chrome et d'or sous vide secondaire, ce qui la rend difficilement exploitable à l'échelle industrielle.  However, this technique has a major disadvantage due to the realization of intermediate layers of chromium and gold under secondary vacuum, which makes it difficult to exploit on an industrial scale.
La seconde technique consiste en un traitement de surface du TCO, par exemple de type UV-ozone, « Corona » ou plasma (Perrier et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 2012, Volume 101, pages 210-216). Un tel traitement de surface permet d'homogénéiser la surface du TCO et de la rendre plus hydrophile, favorisant ainsi une meilleure mouillabilité de l'argent.  The second technique consists of a surface treatment of the TCO, for example of the UV-ozone, "Corona" or plasma type (Perrier et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 2012, Volume 101, pages 210-216). Such a surface treatment makes it possible to homogenize the surface of the TCO and to make it more hydrophilic, thus promoting a better wettability of the silver.
Malheureusement, ces traitements ont tendance, par exemple dans le cadre de la réalisation des reprises de contact dans un module OPV, à endommager certaines couches du dispositif photovoltaïque, en particulier la couche active et la couche semi- conductrice P. Tout traitement de surface de ce type est donc impossible après dépôt de ces couches, et doit donc avoir lieu en début de procédé. Toutefois, les effets de ces traitements de surface n'étant pas permanents, l'impression des reprises de contact doit avoir lieu immédiatement après leur application. Par conséquent, deux étapes d'impression de l'électrode supérieure en argent sont nécessaires : une première impression en début de procédé après le traitement de surface pour réaliser les reprises de contact, et une seconde impression en fin de procédé pour former l'électrode supérieure.  Unfortunately, these treatments have a tendency, for example in the context of making contact resets in an OPV module, to damage certain layers of the photovoltaic device, in particular the active layer and the semiconductor layer P. Any surface treatment of this type is therefore impossible after deposition of these layers, and must therefore take place at the beginning of the process. However, as the effects of these surface treatments are not permanent, the printing of the re-contacts must take place immediately after their application. Therefore, two printing steps of the upper silver electrode are required: a first print at the beginning of the process after the surface treatment to make the resumption of contact, and a second print at the end of the process to form the electrode higher.
En conséquence, il existe un besoin pour une structure multicouche fiable, présentant des propriétés électriques au moins similaires à celles de l'art antérieur, et pouvant notamment être obtenue avec un procédé ne présentant pas les inconvénients évoqués précédemment.  Accordingly, there is a need for a reliable multilayer structure, having electrical properties at least similar to those of the prior art, and can in particular be obtained with a method not having the disadvantages mentioned above.
La présente invention cherche à répondre à ce besoin, et elle y parvient grâce à une structure multicouche comportant un substrat isolant électriquement, au moins une couche d'oxyde transparent conducteur en contact avec le substrat et avec une couche métallique et en partie intercalée entre le substrat et la couche métallique, la couche métallique comportant des reliefs d'accrochage logés dans des cavités correspondantes ménagées dans la couche d'oxyde transparent conducteur.  The present invention seeks to meet this need, and it achieves this through a multilayer structure comprising an electrically insulating substrate, at least one conductive transparent oxide layer in contact with the substrate and with a metal layer and partly interposed between the substrate and the metal layer, the metal layer having attachment reliefs housed in corresponding cavities formed in the transparent conductive oxide layer.
Avantageusement, les cavités et les reliefs d'accrochage de la structure multicouche selon l'invention améliorent l'adhésion de la couche métallique sur la couche d'oxyde transparent conducteur. La fiabilité mécanique et électrique d'un dispositif comportant une telle structure multicouche s'en trouve améliorée. Plus particulièrement, la structure multicouche selon l'invention est utile pour connecter deux cellules photovoltaïques disposées en série, notamment des cellules photovoltaïques organiques ou perovskites. Advantageously, the cavities and the hooking reliefs of the multilayer structure according to the invention improve the adhesion of the metal layer to the layer of transparent conductive oxide. The mechanical and electrical reliability of a device comprising such a multilayer structure is improved. More particularly, the multilayer structure according to the invention is useful for connecting two photovoltaic cells arranged in series, in particular organic photovoltaic cells or perovskites.
En outre, l'invention garantit un contact physique entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique, qui permet d'assurer un contact électrique entre celles-ci et des performances électriques adaptées à la reprise de contact dans de nombreuses applications, en particulier au sein d'un module photovoltaïque organique en structure NIP.  In addition, the invention ensures a physical contact between the transparent conductive oxide layer and the metal layer, which makes it possible to ensure electrical contact therebetween and electrical performance adapted to the resumption of contact in many applications, in particular within an organic photovoltaic module in NIP structure.
L'invention concerne encore un procédé de fabrication d'une structure multicouche comportant les étapes successives suivantes consistant à :  The invention also relates to a method of manufacturing a multilayer structure comprising the following successive steps consisting of:
a) disposer d'un substrat isolant électriquement recouvert d'au moins une couche d'oxyde transparent conducteur,  a) having an electrically insulating substrate covered with at least one transparent conductive oxide layer,
b) former des cavités en surface de la couche d'oxyde transparent conducteur, c) former une couche métallique superposée partiellement et au contact de la couche d'oxyde transparent conducteur, dans des conditions telles que le matériau constitutif de la couche métallique remplisse au moins partiellement, de préférence totalement, les cavités de la couche d'oxyde transparent conducteur, de sorte à définir des reliefs d'accrochage.  b) forming cavities on the surface of the conductive transparent oxide layer, c) forming a partially superposed metal layer and in contact with the transparent conductive oxide layer, under conditions such that the material constituting the metal layer fills less partially, preferably completely, the cavities of the transparent conductive oxide layer, so as to define attachment reliefs.
Comme cela apparaîtra plus en détail par la suite, le procédé selon l'invention est particulièrement versatile. Notamment, il autorise le dépôt d'une gamme élargie de précurseurs de la couche métallique par rapport aux procédés de l'art antérieur, notamment dans le cas d'un dépôt de la couche métallique par impression d'encre à base d'argent.  As will become more apparent later, the process according to the invention is particularly versatile. In particular, it authorizes the deposition of a wider range of precursors of the metal layer compared to the methods of the prior art, in particular in the case of deposition of the metal layer by silver ink printing.
De manière particulièrement préférée, le procédé selon l'invention est adapté à la fabrication d'une structure multicouche selon l'invention. Notamment, il apparaîtra clairement à l'homme du métier comment adapter les paramètres du procédé selon l'invention pour obtenir une structure multicouche selon l'invention, à partir de la description détaillée de l'invention qui va suivre.  In a particularly preferred manner, the process according to the invention is suitable for the manufacture of a multilayer structure according to the invention. In particular, it will be clear to those skilled in the art how to adapt the parameters of the method according to the invention to obtain a multilayer structure according to the invention, from the detailed description of the invention which follows.
Par ailleurs, l'invention concerne aussi un dispositif choisi parmi une diode photo-organique, un module photovoltaïque organique ou perovskite, une diode électroluminescente organique, un circuit électrique, le dispositif comportant une structure multicouche selon l'invention ou obtenue à partir d'un procédé selon l'invention. Plus particulièrement, elle concerne un module photovoltaïque organique ou perovskite, comportant un substrat, des première et deuxième cellules photovoltaïques organiques ou perovskites qui comportent respectivement au moins une couche d'oxyde transparent conducteur et une couche métallique disposées pour former avec le substrat une structure multicouche selon l'invention. Furthermore, the invention also relates to a device chosen from a photo-organic diode, an organic photovoltaic module or perovskite, an organic light-emitting diode, an electrical circuit, the device comprising a structure multilayer according to the invention or obtained from a process according to the invention. More particularly, it relates to an organic photovoltaic module or perovskite, comprising a substrate, first and second organic photovoltaic cells or perovskites which respectively comprise at least one transparent conductive oxide layer and a metal layer arranged to form with the substrate a multilayer structure according to the invention.
D'autres caractéristiques, variantes et avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée et des exemples qui vont suivre, donnés à titre illustratif et non limitatif, et à l'examen du dessin annexé, sur lesquels :  Other characteristics, variants and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the detailed description and the examples which follow, given by way of illustration and not limitation, and on examining the appended drawing, in which:
la figure 1 représente en vue latérale un module photovoltaïque en structure inverse,  FIG. 1 is a side view of a photovoltaic module in reverse structure,
les figures 2a et 2b illustrent en coupe transversale et en agrandissement des structures multicouche selon l'invention,  FIGS. 2a and 2b illustrate in cross section and in enlargement multilayer structures according to the invention,
la figure 3 représente les cavités en vue normale à la face supérieure de la couche d'oxyde transparent conducteur, selon le plan (I)  FIG. 3 represents the cavities in normal view on the upper face of the transparent conductive oxide layer, according to plane (I)
la figure 4 illustre les propriétés électriques de la couche d'oxyde transparent conducteur,  FIG. 4 illustrates the electrical properties of the conductive transparent oxide layer,
les figures 5a à 5c et 6a à 6e présentent des photographies de couches d'argent pour différentes densités surfaciques de cavité et obtenues à partir de différentes encres d'argent,  FIGS. 5a to 5c and 6a to 6e show photographs of silver layers for different cavity surface densities and obtained from different silver inks,
la figure 7 est un graphique illustrant les propriétés électriques de la structure multicouche selon l'invention, et  FIG. 7 is a graph illustrating the electrical properties of the multilayer structure according to the invention, and
la figure 8 est une représentation tridimensionnelle en perspective d'un mode particulier de mise en œuvre du procédé selon l'invention.  FIG. 8 is a three-dimensional perspective representation of a particular mode of implementation of the method according to the invention.
Il convient de noter que pour des raisons de clarté, les différents éléments des figures 1 à 3 sont représentés en échelle libre, leurs dimensions réelles et leurs proportions réelles n'étant pas respectées.  It should be noted that for the sake of clarity, the various elements of Figures 1 to 3 are represented in free scale, their actual dimensions and real proportions not being respected.
Dans la suite du texte, les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... » et « variant de ... à ... » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire. Sauf indication contraire, l'expression « comportant/comprenant/incluant un(e) » doit être comprise comme « comportant/comprenant/incluant au moins un(e) » respectivement. STRUCTURE MULTICOUCHE In the remainder of the text, the expressions "between ... and ...", "ranging from ... to ..." and "varying from ... to ..." are equivalent and mean to mean that terminals are included unless otherwise stated. Unless otherwise indicated, the expression "comprising / including / including a" shall be understood as "comprising / including / including at least one" respectively. MULTILAYER STRUCTURE
La figure 1 représente une structure multicouche 5 disposée au sein d'un module photovoltaïque 10.  FIG. 1 represents a multilayer structure 5 disposed within a photovoltaic module 10.
La structure multicouche comporte un substrat 15, une couche d'oxyde transparent conducteur 20 et une couche métallique 25.  The multilayer structure comprises a substrate 15, a conductive transparent oxide layer 20 and a metal layer 25.
Le substrat se présente sous la forme d'un film, cette forme n'étant toutefois pas restrictive. Il peut aussi se présenter sous la forme d'une plaque. Il est constitué par un matériau électriquement isolant. Il est de préférence choisi parmi le verre, le poly(téréphtalate d'éthylène) PET, le poly(naphtalate d'éthylène) PEN, le polycarbonate PC et leurs mélanges. De préférence, il est en poly(téréphtalate d'éthylène) PET. Comme cela sera détaillé par la suite, dans le cas où la couche métallique est déposée par impression et séchage d'une encre, ces matériaux constitutifs préférés du substrat présentent une bonne mouillabilité avec l'encre. Ainsi, la couche métallique, là où elle est en contact avec le substrat, y adhère sûrement et y est répartie de manière homogène. Par ailleurs, ces matériaux préférés de substrat sont adaptés au dépôt d'une couche d'oxyde transparent conducteur.  The substrate is in the form of a film, this form being however not restrictive. It can also be in the form of a plate. It consists of an electrically insulating material. It is preferably selected from glass, polyethylene terephthalate PET, polyethylene naphthalate PEN, polycarbonate PC and mixtures thereof. Preferably, it is poly (ethylene terephthalate) PET. As will be detailed later, in the case where the metal layer is deposited by printing and drying an ink, these preferred constituent materials of the substrate exhibit good wettability with the ink. Thus, the metal layer, where it is in contact with the substrate, adheres surely and is distributed homogeneously. Furthermore, these preferred substrate materials are suitable for depositing a transparent conductive oxide layer.
Le matériau constitutif du substrat peut être adapté en fonction du dispositif électronique, par exemple une diode électroluminescente, dans lequel la structure multicouche selon l'invention est intégrée et/ou des matériaux constituant la couche d'oxyde transparent conducteur et/ou la couche métallique.  The constituent material of the substrate may be adapted as a function of the electronic device, for example a light-emitting diode, in which the multilayer structure according to the invention is integrated and / or of the materials constituting the transparent conductive oxide layer and / or the metallic layer. .
La couche d'oxyde transparent conducteur est portée par le substrat. Elle présente une face inférieure 30 en contact avec le substrat, et une face supérieure 35, notamment en contact avec la couche métallique.  The conductive transparent oxide layer is carried by the substrate. It has a lower face 30 in contact with the substrate, and an upper face 35, in particular in contact with the metal layer.
Comme cela est illustré sur la figure 1, le contact avec le substrat s'effectue sur l'ensemble de la face inférieure. Le contact avec la couche métallique s'effectue sur une partie seulement de la face supérieure de la couche d'oxyde transparent conducteur, définissant ainsi une surface de contact 40. De préférence l'aire de la surface de contact représente moins de 10 % de l'aire de la surface supérieure de la couche d'oxyde transparent conducteur. As illustrated in FIG. 1, the contact with the substrate takes place on the whole of the lower face. The contact with the metal layer takes place on only a part of the upper face of the transparent conductive oxide layer, thus defining a contact surface 40. Preferably the area of the contact surface represents less than 10% of the area of the upper surface of the transparent conductive oxide layer.
La couche d'oxyde transparent conducteur peut présenter une épaisseur comprise entre 50 nm et 1000 nm, en particulier entre 100 et 500 nm.  The transparent conductive oxide layer may have a thickness of between 50 nm and 1000 nm, in particular between 100 and 500 nm.
De préférence, la couche d'oxyde transparent conducteur est en un matériau choisi parmi l'oxyde d'indium dopé à l'étain (communément dénommé ITO pour l'appellation anglaise « Indium Tin Oxide »), l'oxyde d'indium dopé au zinc (communément dénommé IZO pour l'appelation anglaise « Indium Zinc Oxide »), l'oxyde de zinc, de préférence dopé, et leurs mélanges. De préférence, l'oxyde de zinc dopé est dopé avec un dopant choisi parmi l'étain, l'aluminium, le gallium et leurs mélanges. L'oxyde de zinc dopé à l'étain, à l'aluminium, au gallium est respectivement communément dénommé ZTO (pour l'appellation anglaise « Zinc Tin Oxide »), AZO (pour l'appellation anglaise « Aluminum doped Zinc Oxide »), GZO (pour l'appellation anglaise « Gallium doped Zinc Oxide »).  Preferably, the conductive transparent oxide layer is made of a material chosen from tin-doped indium oxide (commonly known as ITO for the English name "Indium Tin Oxide"), doped indium oxide. zinc (commonly known as IZO for the English name "Indium Zinc Oxide"), zinc oxide, preferably doped, and mixtures thereof. Preferably, the doped zinc oxide is doped with a dopant selected from tin, aluminum, gallium and mixtures thereof. Zinc oxide doped with tin, aluminum, gallium is respectively commonly known as ZTO (for the English name "Zinc Tin Oxide"), AZO (for the English name "Aluminum doped Zinc Oxide") , GZO (for the English name "Gallium doped Zinc Oxide").
La couche d'oxyde transparent conducteur peut être constituée par un empilement de sous-couches. Chaque sous-couche de l'empilement peut notamment être en l'un des matériaux constitutifs tel que décrits au paragraphe précédent, différent des matériaux constitutifs des autres sous-couches qui constituent la couche d'oxyde transparent conducteur.  The conductive transparent oxide layer may consist of a stack of underlays. Each sub-layer of the stack may in particular be one of the constituent materials as described in the previous paragraph, different from the constituent materials of the other sub-layers which constitute the transparent conductive oxide layer.
En variante, la couche d'oxyde transparent conducteur peut être constituée par une unique sous-couche, notamment constituée d'un mélange des matériaux constitutifs tels que décrit ci-dessus.  Alternatively, the conductive transparent oxide layer may be constituted by a single underlayer, in particular consisting of a mixture of constituent materials as described above.
La couche d'oxyde transparent conducteur comporte des cavités 45. Par « cavité » on entend un trou présentant au moins une ouverture 46 et au moins une face latérale 47. Un tel trou peut être borgne ou traversant.  The transparent conductive oxide layer comprises cavities 45. By "cavity" is meant a hole having at least one opening 46 and at least one lateral face 47. Such a hole may be blind or through.
Comme cela est illustré sur les figures 2a et 2b, les cavités présentent une ouverture 50 débouchant sur la surface supérieure de la couche d'oxyde transparent conducteur.  As illustrated in Figures 2a and 2b, the cavities have an opening 50 opening on the upper surface of the transparent conductive oxide layer.
Les ouvertures des cavités peuvent présenter des contours 50 de forme polygonale, par exemple rectangulaire ou carrée, ou de forme ellipsoïdale, ou de préférence de forme circulaire, comme illustré sur la figure 3. Les cavités peuvent présenter une forme tronconique ou prismatique, ou bien de manière préférée une forme cylindrique, de préférence de révolution. The openings of the cavities may have contours 50 of polygonal shape, for example rectangular or square, or of ellipsoidal shape, or preferably of circular shape, as illustrated in FIG. The cavities may have a frustoconical or prismatic shape, or preferably a cylindrical shape, preferably of revolution.
En particulier, le diamètre Φ d'une cavité peut être compris entre 5 μιη et 30 μιη, de préférence entre 15 μιη et 25 μιη. Le « diamètre » d'une cavité est défini comme le diamètre du cercle circonscrit au contour de l'ouverture de la cavité.  In particular, the diameter Φ of a cavity may be between 5 μιη and 30 μιη, preferably between 15 μιη and 25 μιη. The "diameter" of a cavity is defined as the diameter of the circle circumscribing the contour of the opening of the cavity.
Comme cela sera détaillé par la suite, les cavités peuvent notamment être obtenues par ablation laser. Elles présentent alors une forme de cylindre de révolution dont l'axe s'étend de préférence selon l'épaisseur de la couche d'oxyde transparent conducteur, avec une ouverture de forme circulaire.  As will be detailed later, the cavities may in particular be obtained by laser ablation. They then have a cylinder shape of revolution whose axis preferably extends according to the thickness of the transparent conductive oxide layer, with a circular opening.
En variante elles peuvent être obtenues par attaque chimique.  Alternatively they can be obtained by etching.
Dans une variante de réalisation de l'invention illustrée sur la figure 2a, les cavités sont des trous borgnes qui ne débouchent pas sur la face inférieure de la couche d'oxyde transparent conducteur. De préférence, toutefois, plus de 80 %, de préférence plus de 90 %, voire plus de 99 % en nombre, voire toutes les cavités borgnes présentent un rapport de la profondeur P, mesurée entre l'ouverture et le fond de la cavité selon l'épaisseur e de la couche d'oxyde transparent conducteur sur ladite épaisseur, supérieur à 0,3, de préférence supérieur à 0,5, voire supérieur à 0,7. Ainsi, l'accrochage de la couche métallique sur la couche d'oxyde transparent conducteur est amélioré.  In an alternative embodiment of the invention illustrated in Figure 2a, the cavities are blind holes that do not open on the underside of the transparent conductive oxide layer. Preferably, however, more than 80%, preferably more than 90%, or even more than 99% by number, or all the blind cavities have a ratio of the depth P, measured between the opening and the bottom of the cavity according to the thickness e of the conductive transparent oxide layer on said thickness, greater than 0.3, preferably greater than 0.5, or even greater than 0.7. Thus, the attachment of the metal layer on the transparent conductive oxide layer is improved.
Dans une autre variante particulièrement préférée et illustrée sur la figure 2b, au moins 80 %, de préférence 90 %, de préférence encore 99 % en nombre, voire toutes les cavités traversent la couche d'oxyde transparent conducteur de part en part selon l'épaisseur de la couche d'oxyde transparent conducteur et les reliefs d'accrochage 55 correspondants sont en contact avec le substrat. Ainsi, un accrochage particulièrement fiable de la couche métallique sur la couche d'oxyde transparent conducteur et sur le substrat au moyen des reliefs d'accrochage est obtenu, ainsi qu'une répartition particulièrement homogène de la couche métallique sur la couche d'oxyde transparent conducteur lors de la fabrication de la structure multicouche. Ce mode de réalisation est notamment privilégié dans le cas où la couche métallique est constituée par un matériau déposé en solution dans un solvant, ladite solution ayant des propriétés de mouillabilité de la couche d'oxyde transparent conducteur telles qu'une couche métallique serait répartie de manière hétérogène en surface extérieure de la couche d'oxyde transparent conducteur si les cavités ne débouchaient pas sur le substrat. De préférence, les ouvertures d'au moins 90 % en nombre, de préférence d'au moins 99 % en nombre, voire de toutes les cavités débouchant sur la surface extérieure de la couche d'oxyde transparent conducteur sont recouvertes par la couche métallique. In another particularly preferred variant and illustrated in FIG. 2b, at least 80%, preferably 90%, more preferably 99% by number, or all the cavities pass through the transparent conductive oxide layer from one side to the other thickness of the conductive transparent oxide layer and the corresponding hooking reliefs 55 are in contact with the substrate. Thus, a particularly reliable bonding of the metal layer on the conductive transparent oxide layer and on the substrate by means of the attachment reliefs is obtained, as well as a particularly homogeneous distribution of the metal layer on the transparent oxide layer. conductor during the manufacture of the multilayer structure. This embodiment is particularly preferred in the case where the metal layer consists of a material deposited in solution in a solvent, said solution having wettability properties of the transparent conductive oxide layer such as a metal layer would be distributed from heterogeneously at the outer surface of the transparent conductive oxide layer if the cavities do not open onto the substrate. Preferably, the apertures of at least 90% by number, preferably at least 99% by number, or even all the cavities opening onto the outer surface of the conductive transparent oxide layer are covered by the metal layer.
Par ailleurs, la densité en nombre de cavités peut être supérieure à 450 mm"2. Elle est définie comme le nombre de cavités occupant la surface de contact entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique, divisée par l'aire de la surface de contact. De préférence, elle est supérieure à 900 mm"2, voire supérieur à 1000 mm"2, voire même supérieure à 1200 mm" . On the other hand, the density in number of cavities may be greater than 450 mm.sup.- 2 It is defined as the number of cavities occupying the contact surface between the transparent conductive oxide layer and the metal layer, divided by the area of the contact surface. preferably, it is greater than 900 mm "2, or even greater than 1000 mm" 2, or even greater than 1200 mm ".
La densité en nombre des cavités peut être calculée selon l'une des deux techniques suivantes. Selon une première technique, sur une partie, par exemple sur une aire de 1 mm2, voire sur la totalité de la surface de contact, le nombre de cavités est compté manuellement où à l'aide d'un outil informatique adapté. Selon une deuxième technique, dans le cas où les cavités forment un réseau périodique selon deux directions de l'espace, une maille élémentaire du réseau périodique, ainsi que le nombre de cavités présentes sur la maille élémentaire sont déterminés. Par exemple, une maille élémentaire carrée contient une unique cavité, alors qu'une maille hexagonale en contient deux. En divisant le nombre de cavités de la maille élémentaire par l'aire de la maille élémentaire, par exemple mesurée à partir d'une photographie obtenue en microscopie optique ou électronique, la densité en nombre de cavités est ainsi obtenue. The number density of the cavities can be calculated according to one of the two following techniques. According to a first technique, on a part, for example on an area of 1 mm 2 , or even on the entire contact surface, the number of cavities is counted manually or using a suitable computer tool. According to a second technique, in the case where the cavities form a periodic lattice in two directions of space, an elementary mesh of the periodic lattice, as well as the number of cavities present on the elementary mesh are determined. For example, a square elementary mesh contains a single cavity, while a hexagonal mesh contains two. By dividing the number of cavities of the elementary cell by the area of the unit cell, for example measured from a photograph obtained by optical or electronic microscopy, the density in number of cavities is thus obtained.
La densité surfacique de cavités peut être supérieure à 0,1. Elle est définie comme l'aire occupée par les ouvertures des cavités sur la surface de contact entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique, divisée par l'aire de la surface de contact. De préférence elle est supérieure ou égale à 0,2, de préférence supérieure à 0,25. La densité surfacique de cavités, exprimée en pourcents est aussi appelée taux de structuration. La densité surfacique des cavités est obtenue en multipliant la densité en nombre des cavités par l'aire d'une cavité. L'aire d'une cavité est par exemple mesurée à partir d'une photographie obtenue en microscopie optique ou électronique.  The surface density of cavities may be greater than 0.1. It is defined as the area occupied by the openings of the cavities on the contact surface between the conductive transparent oxide layer and the metal layer, divided by the area of the contact surface. Preferably it is greater than or equal to 0.2, preferably greater than 0.25. The surface density of cavities, expressed in percent is also called structuration rate. The surface density of the cavities is obtained by multiplying the number density of the cavities by the area of a cavity. The area of a cavity is for example measured from a photograph obtained by optical or electronic microscopy.
De préférence, la densité surfacique de cavités est inférieure à 0,35, de préférence inférieure à 0,3. Au-delà d'une densité surfacique de cavités de 0,35, les propriétés électriques de la structure multicouche sont dégradées et sont inadaptées à une application dans un module photovoltaïque organique en structure inverse. Une couche d'oxyde transparent conducteur comportant une densité en nombre de cavités et/ou une densité surfacique de cavités ainsi préférée(s) permet lors de la fabrication de la structure multicouche d'améliorer significativement l'homogénéité de la couche métallique, surtout lorsque la couche métallique est obtenue par impression et séchage d'une encre en une unique passe. Preferably, the surface density of cavities is less than 0.35, preferably less than 0.3. Beyond a surface density of cavities of 0.35, the electrical properties of the multilayer structure are degraded and are unsuitable for application in an organic photovoltaic module in reverse structure. A conductive transparent oxide layer having a cavity number density and / or a cavity density thus preferred during the manufacture of the multilayer structure significantly improves the homogeneity of the metal layer, especially when the metal layer is obtained by printing and drying an ink in a single pass.
Les cavités sont espacées les unes des autres. De préférence, la distance Δ entre deux cavités plus proches voisines est supérieure à 20 μιη et inférieure à 50 μιη. La distance est mesurée entre les centres 60i, 602 des ouvertures des cavités sur la surface de contact 40 entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique. Par centre d'une cavité, on entend le centre du cercle circonscrit au contour de l'ouverture d'une cavité. Des première et deuxième cavités sont plus proches voisines, dès lors que parmi toutes les cavités à l'exception de la première cavité, la distance qui la sépare la deuxième cavité de la première cavité est la plus courte. Une telle distance entre cavités plus proches voisines favorise un accrochage de la couche métallique tout en maintenant de bonnes propriétés électriques de la structure multicouche. The cavities are spaced apart from each other. Preferably, the distance Δ between two adjacent closer cavities is greater than 20 μιη and less than 50 μιη. The distance is measured between the centers 60 1 , 60 2 of the cavity openings on the contact surface 40 between the conductive transparent oxide layer and the metal layer. By center of a cavity is meant the center of the circle circumscribing the contour of the opening of a cavity. First and second cavities are closer together, since among all the cavities with the exception of the first cavity, the distance separating the second cavity from the first cavity is the shortest. Such a distance between adjacent closer cavities promotes a hooking of the metal layer while maintaining good electrical properties of the multilayer structure.
En ce qui concerne la répartition des cavités sur la zone de contact entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique, elle peut être aléatoire, ou de préférence ordonnée.  With regard to the distribution of the cavities on the contact area between the conductive transparent oxide layer and the metal layer, it may be random, or preferably ordered.
Notamment, les cavités peuvent être disposées périodiquement avec une période comprise entre 20 μιη et 50 μιη le long d'au moins une ligne directrice dr. Plus particulièrement, les cavités peuvent former un réseau bidimensionnel, notamment de maille losange, de préférence de maille carrée. Une telle disposition des cavités au sein de la couche d'oxyde transparent conducteur est particulièrement simple à fabriquer. In particular, the cavities may be arranged periodically with a period of between 20 μιη and 50 μιη along at least one guideline d r . More particularly, the cavities may form a two-dimensional network, in particular of diamond mesh, preferably of square mesh. Such an arrangement of the cavities within the conductive transparent oxide layer is particularly simple to manufacture.
Notamment, comme cela est observé sur la figure 3 selon une vue normale à la face supérieure de la couche d'oxyde transparent conducteur, les cavités sont disposées selon une maille carrée, la distance centre à centre des cavités étant comprise entre 20 μιη et 50 μιη.  In particular, as is observed in FIG. 3 according to a view normal to the upper face of the transparent conductive oxide layer, the cavities are arranged in a square mesh, the center-to-center distance of the cavities being between 20 μιη and 50 μιη.
Par ailleurs, la couche d'oxyde transparent conducteur peut présenter une résistance surfacique, mesurée à partir de la technique de mesure de résistivité quatre points sur la surface de contact, comprise entre 5 Ω/sq et 100 Ω/sq, de préférence inférieure à 20 Ω/sq. Ainsi, la couche d'oxyde transparent conducteur est adaptée pour que le transfert des charges électriques au sein de la structure multicouche puisse s'effectuer de manière optimale. Furthermore, the conductive transparent oxide layer may have a surface resistance, measured from the four-point resistivity measurement technique on the contact surface, of between 5 Ω / sq and 100 Ω / sq, preferably less than 20 Ω / sq. Thus, the transparent conductive oxide layer is adapted so that the transfer of electrical charges within the multilayer structure can be carried out optimally.
La couche métallique recouvre partiellement la couche d'oxyde transparent conducteur. Par ailleurs, comme cela est illustré sur la figure 1, elle peut être en contact avec le substrat, le contact étant établi par la surface inférieure 65 de la couche métallique. De préférence l'aire de la surface de contact représente moins de 10 % de l'aire de la surface inférieure de la couche métallique.  The metal layer partially overlies the conductive transparent oxide layer. Moreover, as illustrated in Figure 1, it may be in contact with the substrate, the contact being established by the lower surface 65 of the metal layer. Preferably the area of the contact surface is less than 10% of the area of the lower surface of the metal layer.
La couche métallique est en un matériau choisi par exemple parmi l'argent, l'or, le cuivre, l'aluminium et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation préféré, elle est en argent et peut notamment être déposée, comme cela sera décrit par la suite, par impression par jet d'encre. Un substrat en poly(téréphtalate d'éthylène) est alors préféré, l'encre d'argent et le poly(téréphtalate d'éthylène) présentant de bonnes propriétés d'adhésion entre eux.  The metal layer is of a material chosen for example from silver, gold, copper, aluminum and their mixtures. According to a preferred embodiment, it is made of silver and can in particular be deposited, as will be described later, by inkjet printing. A poly (ethylene terephthalate) substrate is then preferred, the silver ink and polyethylene terephthalate having good adhesion properties therebetween.
La couche métallique, en particulier lorsqu'elle est en argent, présente une épaisseur comprise entre 100 nm et 2000 nm, de préférence entre 200 nm et 1000 nm.  The metal layer, in particular when it is silver, has a thickness of between 100 nm and 2000 nm, preferably between 200 nm and 1000 nm.
De préférence, elle présente une épaisseur homogène. Par épaisseur de la couche métallique, on considère la distance selon une direction normale aux faces inférieure et supérieure de la couche métallique, reliant lesdites faces, dans les parties de ladite couche qui sont exempts de reliefs d'accrochage.  Preferably, it has a uniform thickness. By thickness of the metal layer, the distance is considered in a direction normal to the lower and upper faces of the metal layer, connecting said faces, in the parts of said layer which are free of attachment reliefs.
Par épaisseur homogène d'une couche, on comprend que la variation d'épaisseur sur l'ensemble de la couche est inférieure à 20 %, de préférence à 10 %.  By homogeneous thickness of a layer, it is understood that the thickness variation over the entire layer is less than 20%, preferably 10%.
De préférence, la couche métallique recouvre plus de 70 %, de préférence plus de 80 %, de préférence plus de 90 %, voire plus de 99 %, voire la totalité de l'aire de la surface délimitée par l'enveloppe convexe 70 enveloppant l'ensemble des cavités sur la surface supérieure de la couche d'oxyde transparent conducteur. Un contact optimal est ainsi assuré entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique favorisant les propriétés électriques pour effectuer une reprise de contact.  Preferably, the metal layer covers more than 70%, preferably more than 80%, preferably more than 90%, or even more than 99%, indeed the totality of the area of the surface defined by the enveloping envelope 70 enveloping all the cavities on the upper surface of the transparent conductive oxide layer. Optimal contact is thus ensured between the conductive transparent oxide layer and the metal layer favoring the electrical properties to make contact recovery.
DISPOSITIF DEVICE
L'invention concerne un dispositif choisi parmi une diode photo-organique, un module photovoltaïque organique ou perovskite, une diode électroluminescente organique, un circuit électrique, le dispositif comportant une structure multicouche selon l'invention ou obtenue à partir d'un procédé selon l'invention. Notamment, le dispositif peut être un module photovoltaïque organique ou perovskite. The invention relates to a device chosen from a photo-organic diode, an organic photovoltaic module or perovskite, an organic light-emitting diode, an electrical circuit, the device comprising a multilayer structure according to the invention. or obtained from a process according to the invention. In particular, the device can be an organic photovoltaic module or perovskite.
Comme cela est illustré sur la figure 1 , le module photovoltaïque organique ou perovskite comporte des première 75 et deuxième 80 cellules photovoltaïques reliées électriquement en série et portées par le substrat. La succession des couches constituant chacune des première et deuxième cellules est identique.  As illustrated in Figure 1, the organic photovoltaic module or perovskite comprises first 75 and second 80 photovoltaic cells electrically connected in series and carried by the substrate. The succession of layers constituting each of the first and second cells is identical.
Une cellule photovoltaïque illustrée sur la figure 1 comporte:  A photovoltaic cell illustrated in FIG. 1 comprises:
- une couche d'électrode inférieure 851 , 852, sur laquelle sont empilées successivement, a lower electrode layer 851, 85 2 , on which are stacked successively,
- une couche semi-conductrice transporteuse d'électrons 90i, 902, également appelée couche « ETL » (pour l'acronyme anglo-saxon « Electron Transport Layer ») ou encore couche N, an electron-conducting semiconductor layer 90i, 90 2 , also called "ETL" layer (or for the acronym "Electron Transport Layer") or N-layer,
- une couche active en matériau organique ou perovskite 951 , 952,an active layer made of organic material or perovskite 951, 95 2 ,
- une couche semi-conductrice transporteuse de trous 100i, 1002, également appelée couche « HTL » (pour l'acronyme anglo-saxon « Hole Transport Layer ») ou encore couche P, a semiconducting layer carrying holes 100i, 100 2 , also called "HTL" layer (for the acronym "Hole Transport Layer") or layer P,
- et une couche d'électrode supérieure 105i, 1052. and an upper electrode layer 105i, 105 2 .
La couche d'électrode inférieure 851 de la première cellule photovoltaïque 75 est une couche d'oxyde transparent conducteur et la couche d'électrode supérieure 1052 de la deuxième cellule photovoltaïque 80 est une couche métallique. The lower electrode layer 851 of the first photovoltaic cell 75 is a transparent conductive oxide layer and the upper electrode layer 105 2 of the second photovoltaic cell 80 is a metal layer.
Autrement dit, la couche d'électrode inférieure 851 de la première cellule photovoltaïque 75, la couche d'électrode supérieure 1052 de la deuxième cellule photovoltaïque 80 forment une structure multicouche selon l'invention. In other words, the lower electrode layer 851 of the first photovoltaic cell 75, the upper electrode layer 105 2 of the second photovoltaic cell 80 form a multilayer structure according to the invention.
La zone de reprise de contact 5 est la zone de connexion électrique entre les première 75 et deuxième 80 cellules photovoltaïques adjacentes.  The contact recovery zone 5 is the electrical connection zone between the first 75 and second 80 adjacent photovoltaic cells.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au module photovoltaïque en structure inverse décrit ci-dessus, et d'autres applications de la structure multicouche selon l'invention peuvent être envisagées.  Of course, the invention is not limited to the reverse structure photovoltaic module described above, and other applications of the multilayer structure according to the invention can be envisaged.
PROCEDE DE FABRICATION MANUFACTURING PROCESS
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure multicouche comportant les étapes successives suivantes consistant à : a) disposer d'un substrat isolant électriquement recouvert d'au moins une couche d'oxyde transparent conducteur, The invention relates to a method of manufacturing a multilayer structure comprising the following successive steps consisting of: a) having an electrically insulating substrate covered with at least one transparent conductive oxide layer,
b) former des cavités en surface de la couche d'oxyde transparent conducteur, c) former une couche métallique superposée partiellement et au contact de la couche d'oxyde transparent conducteur, dans des conditions telles que le matériau constitutif de la couche métallique remplisse au moins partiellement, de préférence totalement, les cavités de la couche d'oxyde transparent conducteur, de sorte à définir des reliefs d'accrochage. De manière particulièrement préférée, le procédé selon l'invention est adapté pour fabriquer une structure multicouche selon l'invention.  b) forming cavities on the surface of the conductive transparent oxide layer, c) forming a partially superposed metal layer and in contact with the transparent conductive oxide layer, under conditions such that the material constituting the metal layer fills less partially, preferably completely, the cavities of the transparent conductive oxide layer, so as to define attachment reliefs. In a particularly preferred manner, the process according to the invention is suitable for manufacturing a multilayer structure according to the invention.
A l'étape a), la couche d'oxyde transparent conducteur peut être formée par dépôt physique en phase vapeur (PVD en anglais) ou par dépôt chimique en phase vapeur (CVD en anglais).  In step a), the conductive transparent oxide layer may be formed by physical vapor deposition (PVD) or by chemical vapor deposition (CVD).
Ces techniques sont bien connues de l'homme du métier, qui sait choisir un substrat adapté, par exemple tel que décrit précédemment, pour réaliser un tel dépôt.  These techniques are well known to the skilled person, who knows how to choose a suitable substrate, for example as described above, to achieve such a deposit.
La formation de cavités dans la couche d'oxyde transparent conducteur réalisée à l'étape b) est aussi dénommée « structuration » et la couche d'oxyde transparent conducteur comportant des cavités est aussi dénommée couche d'oxyde transparent conducteur « structurée ».  The formation of cavities in the transparent conductive oxide layer made in step b) is also referred to as "structuring" and the conductive transparent oxide layer having cavities is also referred to as the "structured" conductive transparent oxide layer.
Toute technique permettant d' éroder sélectivement le matériau constitutif de la couche d'oxyde transparent conducteur peut être mise en œuvre.  Any technique for selectively eroding the constituent material of the transparent conductive oxide layer can be implemented.
En particulier, selon une première variante, la formation des cavités à l'étape b) peut être réalisée par ablation laser.  In particular, according to a first variant, the formation of the cavities in step b) can be performed by laser ablation.
L'ablation laser d'une couche est une technique bien connue de l'homme du métier qui consiste à irradier sélectivement la couche, c'est-à-dire sur une surface définie, pendant une durée adaptée de façon à éroder le matériau constitutif de la couche. Une fois l'irradiation terminée, une cavité subsiste en lieu et place de la zone située sous la surface irradiée.  Laser ablation of a layer is a technique well known to those skilled in the art which consists in selectively irradiating the layer, that is to say on a defined surface, for a period of time adapted so as to erode the constituent material of the layer. Once the irradiation is complete, a cavity remains in place of the area below the irradiated surface.
De préférence, la source laser est une source laser picoseconde ou femtoseconde.  Preferably, the laser source is a picosecond or femtosecond laser source.
Les paramètres de la source laser dépendent notamment de l'épaisseur et du matériau constitutif de la couche d'oxyde transparent conducteur à éroder. La longueur d'onde de la source laser peut être égale à 355 nm, ou peut être égale à 532 nm, ou peut être égale à 1064 nm. De préférence, elle est égale à 532 nm ou égale à 1064 nm. The parameters of the laser source depend in particular on the thickness and the constituent material of the conductive transparent oxide layer to be eroded. The wavelength of the laser source may be 355 nm, or may be 532 nm, or may be 1064 nm. Preferably, it is equal to 532 nm or equal to 1064 nm.
La puissance d'ablation de la source laser est comprise de préférence entre 0,4 W et 2 W.  The ablation power of the laser source is preferably between 0.4 W and 2 W.
Par ailleurs, le faisceau laser peut être mobile par rapport à la couche d'oxyde transparent conducteur. Le faisceau laser peut notamment se déplacer le long d'une direction rectiligne dr, de préférence avec une vitesse constante. La fréquence de tir du laser, c'est-à-dire la fréquence à laquelle l'émission du faisceau laser débute peut être fixée à une valeur constante, comprise entre 5 kHz et 200 kHz, en particulier égale à 200 kHz. Ainsi, des cavités sont formées périodiquement le long de la direction rectiligne. Le faisceau laser peut être ensuite déplacé dans une direction oblique, de préférence normale, à la direction rectiligne, d'une distance correspondant à celle parcourue par le faisceau laser selon la direction rectiligne entre deux tirs successifs. Puis le faisceau laser est déplacé selon une direction parallèle à la direction rectiligne dans des conditions de vitesse de déplacement et de fréquence de tir identiques à celles pour parcourir la direction rectiligne. Ainsi, les cavités forment un réseau de forme losange, de préférence de forme carrée. Furthermore, the laser beam may be movable relative to the transparent conductive oxide layer. The laser beam can in particular move along a rectilinear direction d r , preferably with a constant speed. The firing frequency of the laser, that is to say the frequency at which the emission of the laser beam starts can be set at a constant value between 5 kHz and 200 kHz, in particular equal to 200 kHz. Thus, cavities are formed periodically along the rectilinear direction. The laser beam can then be moved in an oblique direction, preferably normal, to the rectilinear direction, a distance corresponding to that traveled by the laser beam in the rectilinear direction between two successive shots. Then the laser beam is moved in a direction parallel to the rectilinear direction under conditions of movement speed and firing frequency identical to those to travel in the rectilinear direction. Thus, the cavities form a diamond-shaped network, preferably of square shape.
En modifiant conjointement la fréquence de tir et la vitesse de déplacement de la source laser, la densité en nombre de cavités ainsi que la densité surfacique de cavités peut être déterminée.  By jointly modifying the firing frequency and the moving speed of the laser source, the cavity number density and the surface density of cavities can be determined.
Selon un mode de réalisation particulier, illustré sur la figure 8, l'ablation laser peut être mise en œuvre pour former les cavités à l'étape b) et pour former un espace 110, exempt d'oxyde transparent conducteur et scindant la couche d'oxyde transparent conducteur en deux parties distinctes 85i, 852. L'espace 110 peut être formé par ablation laser avant ou au contraire après formation des cavités. De cette façon, l'espace 110 entre les deux parties distinctes de la couche 851 , 852 définit une zone d'isolation électrique utile pour former un dispositif selon l'invention. According to a particular embodiment, illustrated in FIG. 8, the laser ablation can be implemented to form the cavities in step b) and to form a space 110, free of transparent conductive oxide and splitting the transparent conductive oxide in two separate parts 85 1 , 85 2 . The space 110 may be formed by laser ablation before or on the contrary after formation of the cavities. In this way, the space 110 between the two distinct parts of the layer 851, 85 2 defines an electrical insulation zone useful for forming a device according to the invention.
Selon une seconde variante, à l'étape b), la formation des cavités peut être effectuée par attaque acide selon la succession des étapes suivantes consistant à :  According to a second variant, in step b), the formation of the cavities can be carried out by acid etching according to the succession of the following steps consisting of:
i. déposer sur la couche d'oxyde transparent conducteur, en particulier par sérigraphie, une résine de masquage inerte à un acide apte à attaquer le matériau formant la couche d'oxyde transparent conducteur, de sorte à former une couche de masquage comportant des évidements traversant la couche de masquage dans son épaisseur et débouchant sur la couche d'oxyde transparent conducteur, i. depositing on the conductive transparent oxide layer, in particular by screen printing, an inert masking resin capable of attacking the material forming the conductive transparent oxide layer, so as to form a masking layer having recesses passing through the masking layer in its thickness and opening on the transparent conductive oxide layer,
ii. remplir les évidements avec un acide apte à attaquer la couche d'oxyde transparent conducteur, de manière à former les cavités dans la couche d'oxyde transparent conducteur sous les évidements correspondants, après attaque du matériau de la couche d'oxyde transparent conducteur par l'acide  ii. filling the recesses with an acid capable of etching the transparent conductive oxide layer, so as to form the cavities in the transparent conductive oxide layer under the corresponding recesses, after etching of the transparent conductive oxide layer material by the 'acid
iii. optionnellement, retirer la couche de masquage par lavage chimique, iv. optionnellement, laver l'ensemble formé par le substrat et la couche d'oxyde transparent conducteur.  iii. optionally, removing the masking layer by chemical washing, iv. optionally, washing the assembly formed by the substrate and the transparent conductive oxide layer.
Notamment, la résine de masquage peut être une résine photosensible ou thermosensible, par exemple à base de polyimide, et l'acide peut être de l'acide chlorhydrique, notamment quand la couche d'oxyde transparent conducteur est en oxyde d'indium et d'étain.  In particular, the masking resin may be a photosensitive or thermosensitive resin, for example based on polyimide, and the acid may be hydrochloric acid, especially when the transparent conductive oxide layer is indium oxide and 'tin.
A l'étape c), de préférence une solution comportant le matériau constitutif de la couche métallique est déposée sur la couche d'oxyde transparent conducteur pour former la couche métallique.  In step c), preferably a solution comprising the constituent material of the metal layer is deposited on the conductive transparent oxide layer to form the metal layer.
En particulier, la solution peut comporter le matériau formant la couche métallique en solution dans un solvant. Pour le cas où le matériau formant la couche métallique est en argent, le solvant peut être un alcool ou un glycol, de préférence choisi parmi l'éthanediol, le propanediol, le glycérol, le butanol, l'isopropanol, l'éthanol et leurs mélanges.  In particular, the solution may comprise the material forming the metal layer in solution in a solvent. For the case where the material forming the metal layer is silver, the solvent may be an alcohol or a glycol, preferably chosen from ethanediol, propanediol, glycerol, butanol, isopropanol, ethanol and their mixtures.
De préférence, le rapport exprimé en pourcents de la masse de matériau formant la couche métallique dans la solution sur la masse de la solution est compris entre 5 % et 50 %, de préférence entre 10 % et 30 %.  Preferably, the ratio expressed as a percentage of the mass of material forming the metal layer in the solution to the mass of the solution is between 5% and 50%, preferably between 10% and 30%.
De préférence, la solution est choisie de sorte à présenter une bonne mouillabilité avec la couche d'oxyde transparent conducteur, notamment dans le cas où plus de 90 % en nombre, voire toutes les cavités destinées à être recouvertes par la solution sont des trous borgnes. En outre, ou de façon alternative, la solution est de préférence choisie de sorte à présenter une bonne mouillabilité avec le substrat, en particulier dans le cas où plus de 90 % en nombre, voire toutes les cavités destinées à être recouvertes par la solution sont des trous traversant et débouchent sur le substrat. Notamment, la mouillabilité de la solution sur la couche d'oxyde transparent conducteur et/ou sur le substrat peut être adaptée pour déposer une couche métallique d'épaisseur homogène. Preferably, the solution is chosen so as to have good wettability with the transparent conductive oxide layer, especially in the case where more than 90% by number, or all the cavities intended to be covered by the solution are blind holes . In addition, or alternatively, the solution is preferably chosen so as to have good wettability with the substrate, in particular in the case where more than 90% by number, or all the cavities intended to be covered by the solution are through holes and open on the substrate. In particular, the wettability of the solution on the conductive transparent oxide layer and / or on the substrate may be adapted to deposit a metal layer of uniform thickness.
Par « bonne mouillabilité » vis-à-vis d'un support, on entend au sens de l'invention l'aptitude du milieu liquide à être déposé sous forme de gouttes à la surface du support, en formant un angle de contact, dit encore angle de mouillage, inférieur à 90°.  By "good wettability" with respect to a support, is meant within the meaning of the invention the ability of the liquid medium to be deposited in the form of drops on the surface of the support, forming a contact angle, said further wetting angle, less than 90 °.
La détermination de l'angle de contact se fait, de manière connue de l'homme du métier, par mesure de l'angle Θ entre la tangente à la goutte déposée sur le support au point de contact avec le support et la surface plane du support sur laquelle est déposée la goutte.  The determination of the contact angle is made, in a manner known to those skilled in the art, by measuring the angle Θ between the tangent to the drop deposited on the support at the point of contact with the support and the flat surface of the support on which the drop is deposited.
L'homme du métier est à même de choisir de manière adéquate la nature de la solution au regard de la nature de la couche d'oxyde transparent conducteur et/ou du substrat.  Those skilled in the art are able to choose adequately the nature of the solution with regard to the nature of the transparent conductive oxide layer and / or the substrate.
La solution peut être déposée par impression par jet d'encre, notamment sous la forme de gouttes, disposées par exemple régulièrement selon un motif de maille carrée en surface de la couche d'oxyde transparent conducteur. De préférence, la distance entre deux gouttes successives est choisie de telle sorte que les gouttes coalescent entre elles pour former une couche fluide. On parle de « coalescence » des gouttes lorsque les gouttes déposées côte à côte, en s 'étalant, se réunissent du fait notamment de la tension superficielle des gouttes et éventuellement de leur mobilité sur le substrat sur lequel elles sont déposées.  The solution may be deposited by ink jet printing, in particular in the form of drops, arranged for example regularly in a square mesh pattern on the surface of the transparent conductive oxide layer. Preferably, the distance between two successive drops is chosen so that the drops coalesce with each other to form a fluid layer. We speak of "coalescence" of the drops when the drops deposited side by side, spreading, meet because of the particular surface tension of the drops and possibly their mobility on the substrate on which they are deposited.
L'opération d'impression par jet d'encre est ensuite suivie d'une opération de séchage de la solution, de préférence d'une durée comprise entre 0,5 minute et 10 minutes et à une température comprise entre 120 °C et 150 °C. Dans le cas où le substrat est en verre, la température de séchage de la solution peut être supérieure à 150 °C, tout en restant inférieure à 300 °C. Ainsi, le solvant est évaporé de la couche liquide et la couche métallique est formée.  The ink jet printing operation is then followed by a drying operation of the solution, preferably of between 0.5 minutes and 10 minutes and at a temperature of between 120 ° C. and 150 ° C. ° C. In the case where the substrate is glass, the drying temperature of the solution may be greater than 150 ° C, while remaining below 300 ° C. Thus, the solvent is evaporated from the liquid layer and the metal layer is formed.
La couche métallique peut être déposée en plusieurs passes, par exemple en effectuant successivement plusieurs séquences d'opérations d'impression par jet d'encre et de séchage de sous-couches et surcouches. Par exemple, dans le cas où la densité surfacique de cavités est inférieure à 0,25, voire inférieure à 0,20, voire inférieure à 0,15, voire inférieure à 0,10, un dépôt en plusieurs passes est particulièrement avantageux. Dans un tel cas, la densité surfacique de cavités peut s'avérer trop faible pour obtenir une couche métallique homogène en une unique passe. En effectuant au moins une passe supplémentaire, la sous-couche déposée lors de la première passe facilite l'accrochage d'une surcouche, résultant ainsi en une couche métallique d'épaisseur homogène. The metal layer may be deposited in several passes, for example by successively performing several sequences of inkjet printing operations and drying of sub-layers and overlays. For example, in the case where the surface density of cavities is less than 0.25, or even less than 0.20, or even less than 0.15, or even less than 0.10, a deposit in several passes is particularly advantageous. In in such a case, the surface density of cavities may be too low to obtain a homogeneous metal layer in a single pass. By performing at least one additional pass, the underlay deposited during the first pass facilitates the attachment of an overlayer, thus resulting in a metal layer of uniform thickness.
Le procédé selon l'invention est particulièrement versatile en ce qu'il permet d'adapter les paramètres de formation des cavités en fonction des propriétés des solutions comportant le matériau constituant la couche métallique. En particulier, la densité en nombre et/ou la densité surfacique de cavités peuvent être modifiées en fonction des propriétés de mouillabilité de la solution sur la couche d'oxyde transparent conducteur et/ou le substrat. Notamment, il est préférable que la densité de cavités soit élevée dans le cas où un oxyde transparent conducteur de faible énergie de surface est choisi pour fabriquer la structure multicouche selon l'invention. Par ailleurs, dans le cas où les cavités sont des trous borgnes, les cavités améliorent la mouillabilité de la solution d'argent sur la couche d'oxyde transparent conducteur.  The process according to the invention is particularly versatile in that it makes it possible to adapt the formation parameters of the cavities as a function of the properties of the solutions comprising the material constituting the metal layer. In particular, the number density and / or the surface density of cavities may be modified depending on the wettability properties of the solution on the conductive transparent oxide layer and / or the substrate. In particular, it is preferable that the density of cavities be high in the case where a transparent conductive oxide of low surface energy is chosen to manufacture the multilayer structure according to the invention. On the other hand, in the case where the cavities are blind holes, the cavities improve the wettability of the silver solution on the transparent conductive oxide layer.
II est ainsi possible d'utiliser une gamme de solutions liquides, par exemple d'encres d'argent, plus large que celle qui peut être mise en œuvre par exemple dans le cas où la surface de la couche d'oxyde transparent conducteur est fonctionnalisée par un traitement de surface tel que décrit ci-dessus.  It is thus possible to use a range of liquid solutions, for example silver inks, wider than that which can be implemented for example in the case where the surface of the transparent conductive oxide layer is functionalized. by a surface treatment as described above.
Bien entendu, la formation des cavités à l'étape b) n'est pas limitée à la mise en œuvre d'une ablation laser ou d'une attaque chimique. De même, le dépôt de la couche métallique à l'étape c) n'est pas limité à la technique de l'impression par jet d'encre.  Of course, the formation of cavities in step b) is not limited to the implementation of laser ablation or chemical etching. Similarly, the deposition of the metal layer in step c) is not limited to the technique of ink jet printing.
EXEMPLES EXAMPLES
Dans tous les exemples qui suivent, les échantillons présentent l'empilement suivant :  In all the examples that follow, the samples have the following stack:
Substrat PET / couche d'oxyde transparent conducteur (TCO) : oxyde d'indium dopé à l'étain (ITO) d'épaisseur de 300 nm / couche d'argent.  PET / Conductive Transparent Oxide (TCO) substrate: tin doped indium oxide (ITO) 300 nm thick / silver layer.
La préparation des échantillons suit l'ordre suivant :  Sample preparation follows the following order:
(1) ablation laser d'une couche TCO préalablement déposée sur un substrat pour former des cavités ;  (1) laser ablation of a TCO layer previously deposited on a substrate to form cavities;
(2) impression de la couche d'argent par jet d'encre; et  (2) printing the silver layer by inkjet; and
(3) séchage de la couche d'argent. Aucun traitement de surface n'est réalisé sur le substrat PET/oxyde conducteur. (3) drying the silver layer. No surface treatment is performed on the PET / conductive oxide substrate.
Formation des cavités Cavities formation
La structuration de la couche TCO est réalisée à l'aide d'une source laser picoseconde émettant à 532 nm. La puissance d'ablation choisie est de 1,1 W. Ainsi des ablations nettes, de forme circulaire, de diamètre constant et ne présentant pas de surépaisseur au niveau des bords, sont obtenues et les cavités résultantes présentent des diamètres d'ouverture compris entre 16 μιη et 18 μιη, sont toutes traversantes et débouchent sur le substrat PET.  The structuring of the TCO layer is carried out using a picosecond laser source emitting at 532 nm. The ablation power chosen is 1.1 W. Thus sharp ablations, of circular shape, of constant diameter and not having excess thickness at the edges, are obtained and the resulting cavities have opening diameters between 16 μιη and 18 μιη, are all through and open on the PET substrate.
Impression et séchage de la couche d'argent Printing and drying of the silver layer
La couche d'argent est imprimée par jet d'encre, avec une imprimante Fujifilm Dimatix équipée d'une cartouche d'encre à 16 buses, délivrant des gouttes d'un volume nominal de 10 pl. L'impression est réalisée à une température de 25 °C et à pression atmosphérique.  The silver layer is printed by inkjet, with a Fujifilm Dimatix printer equipped with a 16-nozzle ink cartridge, delivering drops of nominal volume of 10 μl. The printing is carried out at a temperature of 25 ° C and at atmospheric pressure.
Les gouttes sont disposées sur la couche TCO selon une maille carrée. The drops are arranged on the TCO layer in a square mesh.
Les encres utilisées pour les exemples sont constituées de nanoparticules d'argent dispersées dans un solvant. Les propriétés de mouillabilité des encres sont ici caractérisées par leur tension de surface. Une faible tension de surface traduit une grande mouillabilité, pour une même énergie de surface de la couche TCO. The inks used for the examples consist of silver nanoparticles dispersed in a solvent. The wettability properties of inks are here characterized by their surface tension. A low surface tension reflects a high wettability, for the same surface energy of the TCO layer.
En particulier, sans aucun traitement de surface spécifique, aucune de ces deux encres ne mouille correctement la couche TCO et la couche d'argent obtenue n'est pas homogène.  In particular, without any specific surface treatment, neither of these two inks wets the TCO layer correctly and the silver layer obtained is not homogeneous.
Après dépôt, la couche liquide de solution d'argent est séchée à 140 °C pendant 1 minute.  After deposition, the liquid silver solution layer is dried at 140 ° C for 1 minute.
Le tableau 1 ci-dessous synthétise les propriétés des encres utilisées pour les exemples. Dans le tableau, le rapport R correspond au rapport de la masse des particules d'argent sur la masse totale de solution, exprimé en pourcents. Taille des particules Tension deTable 1 below summarizes the properties of the inks used for the examples. In the table, the ratio R corresponds to the ratio of the mass of the silver particles to the total mass of solution, expressed in percentages. Particle size Voltage
Encre R (%) Solvant Ink R (%) Solvent
d'argent (nm) surface (mN/m) mélange d'éthanediol et  silver (nm) surface (mN / m) ethanediol mixture and
El < 50 30 26  El <50 30 26
d'isopropanol  isopropanol
mélange d'éthanediol et  ethanediol mixture and
E2 < 150 20 28  E2 <150 20 28
d'éthanol  ethanol
Tableau 1 Table 1
Par ailleurs, le tableau 2 indique, pour les paramètres d'ablation laser utilisés pour les exemples, la densité de cavités en nombre et la densité surfacique de cavités. Moreover, Table 2 indicates, for the laser ablation parameters used for the examples, the density of cavities in number and the surface density of cavities.
Tableau 2 Table 2
La figure 4 illustre l'augmentation de la résistance surfacique de la couche TCO dans la partie de la couche TCO comportant les cavités pour différentes valeurs de densité surfacique de cavités, exprimée en pourcents (aussi dénommée taux de structuration). Toutefois, cette augmentation reste limitée et ne représente pas un handicap pour la formation d'une reprise de contact pour un module photovoltaïque organique en structure inverse.  FIG. 4 illustrates the increase of the surface resistance of the TCO layer in the portion of the TCO layer comprising the cavities for different values of cavity surface density, expressed in percent (also called structuring rate). However, this increase is limited and does not represent a handicap for the formation of a contact recovery for an organic photovoltaic module in reverse structure.
Exemple 1 - Encre d'argent El Example 1 - El Silver Ink
Comme cela est illustré sur la figure 5a, l'encre d'argent El 120 ne mouille pas la surface de la couche TCO 125 exempte de cavités. Elle forme notamment des ilôts 130 isolés. Une augmentation de la quantité d'argent ne permet pas d'éviter ce phénomène.  As illustrated in FIG. 5a, the silver ink El 120 does not wet the surface of the cavity-free TCO layer 125. In particular, it forms isolated islands. An increase in the amount of money does not prevent this phenomenon.
Pour une densité surfacique de cavités de 0,21, comme illustré sur la figure 5b, la couche d'argent 135 obtenue, après séchage, n'est pas continue. Néanmoins, l'homogénéité de la couche d'argent est améliorée par rapport au cas pour lequel la couche TCO ne comporte aucune cavité, illustré sur la figure 5a. Notamment, la couche TCO n'est pas recouverte par des ilôts. For a surface density of cavities of 0.21, as illustrated in FIG. 5b, the silver layer 135 obtained, after drying, is not continuous. However, the homogeneity of the silver layer is improved compared to the case for which the TCO layer has no cavity, illustrated in Figure 5a. In particular, the TCO layer is not covered by islands.
Une couche d'argent 135 homogène est obtenue pour une densité surfacique de 0,36, comme cela peut être observé sur la figure 5c, qui illustre une structure multicouche comportant une couche d'argent déposée sur une couche TCO présentant une telle densité surfacique de cavités.  A homogeneous silver layer 135 is obtained for a surface density of 0.36, as can be seen in FIG. 5c, which illustrates a multilayer structure comprising a silver layer deposited on a TCO layer having such a surface density of cavities.
Exemple 2 - Encre d'argent E2 Example 2 - E2 Silver Ink
Comme cela est illustré sur la figure 6a, l'encre d'argent E2 140, bien que ne formant pas d'ilots, ne mouille pas correctement la surface de la couche TCO 125 lorsque celle-ci est exempte de cavités, certaines parties de la surface de la couche TCO n'étant pas mouillées.  As illustrated in FIG. 6a, the silver ink E2 140, although not forming islands, does not wet the surface of the TCO layer 125 correctly when it is free of cavities, some parts of the surface of the TCO layer not being wet.
Pour une densité surfacique de cavités de 0,21, comme illustré sur la figure 6b, la couche d'argent 145 obtenue, après séchage, n'est pas continue. Néanmoins, l'homogénéité de la couche d'argent est améliorée par rapport au cas pour lequel la couche TCO ne comporte aucune cavité, illustrée sur la figure 6a.  For a surface density of cavities of 0.21, as illustrated in FIG. 6b, the silver layer 145 obtained, after drying, is not continuous. Nevertheless, the homogeneity of the silver layer is improved with respect to the case for which the TCO layer has no cavity, illustrated in FIG. 6a.
Une couche d'argent homogène est obtenue pour une densité surfacique d'au moins 0,25, comme cela peut être observé sur les figures 6c à 6e, où des structures multicouche comportant des couches d'argent déposées sur des couches TCO présentant une densité surfacique de 0,25, 0,30 et 0,36 respectivement sont illustrées.  A homogeneous silver layer is obtained for a surface density of at least 0.25, as can be seen in FIGS. 6c to 6e, where multilayer structures comprising layers of silver deposited on TCO layers having a density 0.25, 0.30 and 0.36 respectively are illustrated.
Pour une densité surfacique de cavités d'au moins 0,25, l'épaisseur de la couche d'argent mesurée est d'au moins 200 nm, voire de 400 nm.  For a surface density of cavities of at least 0.25, the thickness of the measured silver layer is at least 200 nm, or even 400 nm.
Par ailleurs, les propriétés électriques de la structure multicouche obtenue pour cette encre d'argent E2, sont illustrées sur la figure 7 où la résistance d'une ligne d'argent de 5 cm est mesurée en fonction de la densité surfacique de cavités. A titre comparatif, la résistance électrique d'une structure multicouche de l'art antérieur comportant une couche de contact en chrome et en or obtenue par évaporation, et prise en sandwich entre la couche TCO et la couche d'argent est présentée.  Moreover, the electrical properties of the multilayer structure obtained for this silver ink E2 are illustrated in FIG. 7, where the resistance of a 5 cm silver line is measured as a function of the surface density of cavities. By way of comparison, the electrical resistance of a multilayer structure of the prior art comprising a chromium and gold contact layer obtained by evaporation and sandwiched between the TCO layer and the silver layer is presented.
II est observé que la structuration de la couche TCO permet d'obtenir une structure multicouche dont les propriétés électriques sont très proches des propriétés électriques d'une structure multicouche obtenue par évaporation, et bien supérieures à celles d'une structure multicouche obtenue par impression d'une encre d'argent sur une couche TCO exemptes de cavités. It is observed that the structuring of the TCO layer makes it possible to obtain a multilayer structure whose electrical properties are very close to the electrical properties of a multilayer structure obtained by evaporation, and well above those of a multilayer structure obtained by printing a silver ink on a TCO layer free of cavities.
Plus précisément, pour les conditions de procédés envisagées dans cet exemple, on observe que la résistance est sensiblement constante pour une densité surfacique de cavités comprise entre 0,25 et 0,35. Sans être liés par aucune théorie, les inventeurs considèrent, au moins dans cette plage de densité surfacique, que la baisse de conductivité électrique liée à une ablation laser d'une quantité supérieure de matière de la couche TCO est compensée par une augmentation de la mouillabilité de la couche d'argent sur la couche More specifically, for the process conditions envisaged in this example, it is observed that the resistance is substantially constant for a surface density of cavities of between 0.25 and 0.35. Without being bound by any theory, the inventors consider, at least in this area density range, that the decrease in electrical conductivity related to a laser ablation of a greater quantity of material of the TCO layer is compensated by an increase in wettability. of the silver layer on the layer
TCO. La couche d'argent ainsi obtenue est d'excellente qualité. Pour une densité surfacique de cavités plus faible, inférieure à 0,25, l'écart type de la mesure de la résistance est plus élevé, ce qui semble confirmer l'effet d'une moins bonne homogénéité de l'épaisseur de la couche d'argent. TCO. The silver layer thus obtained is of excellent quality. For a lower cavity density, less than 0.25, the standard deviation of the resistance measurement is higher, which seems to confirm the effect of a lower homogeneity of the thickness of the coating layer. 'money.
Pour les exemples présentant une densité surfacique de cavités inférieure à For examples with a surface density of cavities less than
0,25, il est possible d'obtenir une couche d'argent d'épaisseur homogène à la résistance électrique adaptée en déposant une surcouche d'argent sur celle déjà déposée sur la couche0.25, it is possible to obtain a layer of silver of uniform thickness to the adapted electrical resistance by depositing an overlay of silver on that already deposited on the layer
TCO. TCO.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à un mode de réalisation décrit et représenté. En particulier, la structure multicouche selon l'invention peut être utile pour des applications autres qu'un module photovoltaïque organique. En particulier, elle est particulièrement adaptée pour des modules photovoltaïques de type perovskite, de préférence en structure de type NIP. Of course, the invention is not limited to an embodiment described and shown. In particular, the multilayer structure according to the invention can be useful for applications other than an organic photovoltaic module. In particular, it is particularly suitable for photovoltaic modules of the perovskite type, preferably in the NIP type structure.

Claims

REVENDICATIONS
1) Structure multicouche (5) comportant un substrat (15) isolant électriquement, au moins une couche d'oxyde transparent conducteur (20) en contact avec le substrat et avec une couche métallique (25) et en partie intercalée entre le substrat et la couche métallique, la couche métallique comportant des reliefs d'accrochage (55) logés dans des cavités (45) correspondantes ménagées dans la couche d'oxyde transparent conducteur. 1) multilayer structure (5) comprising an electrically insulating substrate (15), at least one conductive transparent oxide layer (20) in contact with the substrate and with a metal layer (25) and partially interposed between the substrate and the substrate; metal layer, the metal layer having attachment reliefs (55) housed in corresponding cavities (45) formed in the transparent conductive oxide layer.
2) Structure multicouche selon la revendication 1, dans lequel au moins 80 % en nombre des cavités traversent la couche d'oxyde transparent conducteur de part en part selon l'épaisseur (e) de la couche d'oxyde transparent conducteur et les reliefs d'accrochage correspondants sont en contact avec le substrat.  2) multilayer structure according to claim 1, wherein at least 80% by number of the cavities pass through the transparent conductive oxide layer from one side to the thickness (e) of the transparent conductive oxide layer and the reliefs d corresponding snaps are in contact with the substrate.
3) Structure multicouche selon quelconque des revendications précédentes, dans lequel la densité en nombre de cavités est supérieure à 900 mm"2, la densité en nombre de cavités étant définie comme le nombre de cavités occupant la surface de contact (40) entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique, divisée par l'aire de la surface de contact. 3) Multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the density in number of cavities is greater than 900 mm "2 , the density in number of cavities being defined as the number of cavities occupying the contact surface (40) between the layer of transparent conductive oxide and the metal layer, divided by the area of the contact surface.
4) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la densité surfacique de cavités est supérieure ou égale à 0,1, de préférence supérieure à 0,25, la densité surfacique de cavités étant définie comme l'aire occupée par les ouvertures des cavités sur la surface de contact entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique, divisée par l'aire de la surface de contact.  4) multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the surface density of cavities is greater than or equal to 0.1, preferably greater than 0.25, the surface density of cavities being defined as the area occupied by the openings of the cavities on the contact surface between the conductive transparent oxide layer and the metal layer, divided by the area of the contact surface.
5) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la densité surfacique de cavités est inférieure à 0,35, de préférence inférieure à 0,30, la densité surfacique de cavités étant définie comme l'aire occupée par les ouvertures des cavités sur la surface de contact entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique, divisée par l'aire de la surface de contact.  5) Multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the surface density of cavities is less than 0.35, preferably less than 0.30, the density of cavities being defined as the area occupied by the openings. cavities on the contact surface between the conductive transparent oxide layer and the metal layer, divided by the area of the contact surface.
6) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le diamètre (Φ) d'une cavité est compris entre 5 μιη et 30 μιη, de préférence entre 15 μιη et 25 μιη.  6) Multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the diameter (Φ) of a cavity is between 5 μιη and 30 μιη, preferably between 15 μιη and 25 μιη.
7) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distance (Δ) entre deux cavités plus proches voisines est supérieure à 20 μηι et inférieure à 50 μηι, la distance étant mesurée entre les centres des ouvertures des cavités sur la surface de contact entre la couche d'oxyde transparent conducteur et la couche métallique. 7) Multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the distance (Δ) between two adjacent closer cavities is greater than 20 μηι and less than 50 μηι, the distance being measured between the centers of the openings of the cavities on the contact surface between the transparent conductive oxide layer and the metal layer.
8) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les cavités sont disposées périodiquement avec une période comprise entre 20 μιη et 50 μιη le long d'au moins une ligne directrice (dr). 8) Multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the cavities are arranged periodically with a period between 20 μιη and 50 μιη along at least one guideline (d r ).
9) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche d'oxyde transparent conducteur présente une résistance surfacique, mesurée sur la surface de contact, comprise entre 5 et 100 Ω/sq, de préférence inférieure à 20 Ω/sq.  9) multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the conductive transparent oxide layer has a surface resistance, measured on the contact surface, of between 5 and 100 Ω / sq, preferably less than 20 Ω / sq.
10) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat est en un matériau choisi dans le groupe formé par le verre, le poly(téréphtalate d'éthylène) PET, le poly(naphtalate d'éthylène) PEN, le polycarbonate PC et leurs mélanges, de préférence est en poly(téréphtalate d'éthylène) PET.  Multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the substrate is made of a material selected from the group consisting of glass, polyethylene terephthalate PET, polyethylene naphthalate PEN, PC polycarbonate and mixtures thereof, preferably polyethylene terephthalate PET.
11) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche d'oxyde transparent conducteur est en un matériau choisi parmi l'oxyde d'indium dopé à l'étain, l'oxyde d'indium dopé au zinc, l'oxyde de zinc de préférence dopé, et leurs mélanges, l'oxyde de zinc dopé étant de préférence dopé avec un dopant choisi parmi l'étain, le gallium, l'aluminium, et leurs mélanges.  11) multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the conductive transparent oxide layer is made of a material selected from indium oxide doped with tin, zinc doped indium oxide, preferably doped zinc oxide, and mixtures thereof, the doped zinc oxide being preferably doped with a dopant selected from tin, gallium, aluminum, and mixtures thereof.
12) Structure multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche métallique est en matériau choisi parmi l'argent, le cuivre, l'aluminium et leurs mélanges et leurs mélanges, de préférence est en argent.  12) multilayer structure according to any one of the preceding claims, wherein the metal layer is of a material selected from silver, copper, aluminum and mixtures thereof and mixtures thereof, preferably is silver.
13) Procédé de fabrication d'une structure multicouche comportant les étapes successives suivantes consistant à :  13) A method of manufacturing a multilayer structure comprising the following successive steps of:
a) disposer d'un substrat isolant électriquement recouvert d'au moins une couche d'oxyde transparent conducteur,  a) having an electrically insulating substrate covered with at least one transparent conductive oxide layer,
b) former des cavités en surface de la couche d'oxyde transparent conducteur, c) former une couche métallique superposée partiellement et au contact de la couche d'oxyde transparent conducteur, dans des conditions telles que le matériau constitutif de la couche métallique remplisse au moins partiellement, de préférence totalement, les cavités de la couche d'oxyde transparent conducteur, de sorte à définir des reliefs d'accrochage. b) forming cavities on the surface of the conductive transparent oxide layer, c) forming a partially superposed metal layer and in contact with the transparent conductive oxide layer, under conditions such that the material constituting the metal layer fills less partially, preferably completely, the cavities of the conductive transparent oxide layer, so as to define relief hooking.
14) Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape b) consiste à former des cavités traversant la couche d'oxyde transparent conducteur de part en part selon l'épaisseur de la couche d'oxyde transparent conducteur.  14) Method according to the preceding claim, wherein step b) consists in forming cavities passing through the transparent conductive oxide layer from one side to the other according to the thickness of the transparent conductive oxide layer.
15) Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, dans lequel la formation des cavités à l'étape b) est réalisée par ablation laser.  15) Method according to any one of claims 13 and 14, wherein the formation of the cavities in step b) is performed by laser ablation.
16) Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel la formation des cavités à l'étape b) est réalisée par attaque acide selon la succession des étapes suivantes consistant à :  16) A method according to any of claims 13 to 15, wherein the formation of the cavities in step b) is carried out by acid etching according to the succession of the following steps consisting of:
i. déposer sur la couche d'oxyde transparent conducteur, en particulier par sérigraphie, une résine de masquage inerte à un acide apte à attaquer le matériau formant la couche d'oxyde transparent conducteur, de sorte à former une couche de masquage comportant des évidements traversant la couche de masquage dans son épaisseur et débouchant sur la couche d'oxyde transparent conducteur, ii. remplir les évidements avec un acide apte à attaquer la couche d'oxyde transparent conducteur, de manière à former les cavités dans la couche d'oxyde transparent conducteur sous les évidements correspondants, après attaque du matériau de la couche d'oxyde transparent conducteur par l'acide  i. depositing on the conductive transparent oxide layer, in particular by screen printing, an inert masking resin capable of attacking the material forming the transparent conductive oxide layer, so as to form a masking layer comprising recesses passing through the masking layer in its thickness and opening on the transparent conductive oxide layer, ii. filling the recesses with an acid capable of etching the transparent conductive oxide layer, so as to form the cavities in the transparent conductive oxide layer under the corresponding recesses, after etching of the transparent conductive oxide layer material by the 'acid
iii. optionnellement, retirer la couche de masquage par lavage chimique,  iii. optionally, removing the masking layer by chemical washing,
iv. optionnellement, laver l'ensemble formé par le substrat et la couche d'oxyde transparent conducteur.  iv. optionally, washing the assembly formed by the substrate and the transparent conductive oxide layer.
17) Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel à l'étape c), une solution comportant le matériau constitutif de la couche métallique est déposée au moins en partie sur la couche d'oxyde transparent conducteur pour former la couche métallique.  17) Method according to any one of claims 13 to 16, wherein in step c), a solution comprising the material constituting the metal layer is deposited at least in part on the transparent conductive oxide layer to form the metal layer.
18) Procédé selon la revendication 17, la solution étant déposée par impression par jet d'encre, suivie d'une opération de séchage de la solution pour former la couche métallique. 19) Dispositif choisi parmi une diode photo-organique, un module photovoltaïque organique ou perovskite, une diode électroluminescente organique, un circuit électrique, le dispositif comportant une structure multicouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 ou obtenue à partir d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 18. 18) The method of claim 17, the solution being deposited by ink jet printing, followed by a drying operation of the solution to form the metal layer. 19) Device chosen from a photo-organic diode, an organic photovoltaic module or perovskite, an organic light-emitting diode, an electrical circuit, the device comprising a multilayer structure according to any one of claims 1 to 12 or obtained from a process according to any one of claims 13 to 18.
20) Dispositif selon la revendication précédente étant un module photovoltaïque (10) organique ou perovskite, comportant un substrat (15), des première et deuxième cellules photovoltaïques organiques ou perovskites (75; 80) qui comportent respectivement au moins une couche d'oxyde transparent conducteur (20) et une couche métallique (25) disposées pour former avec le substrat une structure multicouche (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.  20) Device according to the preceding claim being an organic photovoltaic module (10) or perovskite, comprising a substrate (15), first and second organic photovoltaic cells or perovskites (75; 80) which respectively comprise at least one transparent oxide layer conductor (20) and a metal layer (25) arranged to form with the substrate a multilayer structure (5) according to any one of claims 1 to 12.
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