EP4449506A1 - Elément de cellule photovoltaïque, cellule photovoltaïque et procédés de fabrication de tels élément et cellule - Google Patents

Elément de cellule photovoltaïque, cellule photovoltaïque et procédés de fabrication de tels élément et cellule

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EP4449506A1
EP4449506A1 EP22823603.0A EP22823603A EP4449506A1 EP 4449506 A1 EP4449506 A1 EP 4449506A1 EP 22823603 A EP22823603 A EP 22823603A EP 4449506 A1 EP4449506 A1 EP 4449506A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
trench
internal
separation
photovoltaic cell
Prior art date
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Pending
Application number
EP22823603.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Enjalbert
Samuel Harrison
Christine DENIS
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
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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
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Pending legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10—Semiconductor bodies
    • H10F77/14—Shape of semiconductor bodies; Shapes, relative sizes or dispositions of semiconductor regions within semiconductor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to the field of photovoltaic cells. It finds a particularly advantageous application for the production of photovoltaic cells having unconventional geometric shapes such as shapes having a hollowed-out internal part, for example rings.
  • a photovoltaic cell converts part of the light radiation into electrical energy.
  • a photovoltaic cell comprises a substrate configured to generate electrons upon reception of light radiation, a first electrically conductive structure on a first surface of the substrate and a second electrically conductive structure on a second surface of the substrate, opposite the first surface.
  • Each surface layer generally allowing the privileged collection of a type of carrier (electrons or holes).
  • the substrate mainly used comprises silicon.
  • a cell of the HET type is a cell comprising a layer of a crystalline substrate and at least one layer of hydrogenated amorphous silicon in contact with the layer of crystalline substrate.
  • the devices integrating photovoltaic cells are very numerous, and require photovoltaic cells of very variable sizes and also of very variable shape.
  • photovoltaic cell shapes are generally discs or squares, with raised or rounded edges.
  • photovoltaic cells for various and varied devices, such as roller shutters or connected objects, in particular for small devices, such as calculators, etc.
  • cutting leads to electrical losses, which are relatively high for high-efficiency cells. This is even more true for small cells, where the effect of the cut edge becomes very important with respect to the total surface of the cell. Indeed, it is observed that the more the size of a cell obtained by cutting decreases, the more the electrical losses increase. Moreover, the greater the incident energy of the laser used for cutting, the more the final performance of the cell is degraded. Indeed, the impact of the temperature generated by the laser is significant, and the use of a high-power laser, necessary to ensure good cutting, does not make it possible to obtain cells with sufficient electrical performance. Cutting optimization can consist of using successive passes to reduce the impact of each laser shot. Nevertheless, a final degradation is observed, all the more important as the trench to be generated for a clean cut will have to be deep.
  • An object of the invention consists in proposing means for providing a photovoltaic cell element exhibiting satisfactory performance.
  • Another object consists in providing means for providing a photovoltaic cell element adapted to be integrated within a device of small size.
  • a method for manufacturing at least one photovoltaic cell element comprising:
  • the method further comprises:
  • a so-called internal separation comprising a mechanical separation of the second part with the third part so as to obtain at least one photovoltaic cell element from the third part of the substrate.
  • a method is provided that is particularly suitable for obtaining photovoltaic cell elements having complex shapes, in particular unconventional geometric shapes, such as of the round, triangle, ring, hexagon, etc. type.
  • a method makes it possible to obtain elements having a hollow part of material, for example at the heart of the element.
  • the proposed process makes it possible to obtain a possibly complex shape, for example hollowed out, with a considerably reduced risk of breakage.
  • this process including a starter trench facilitates in particular the mechanical separation of the second and third part, and therefore allows a significant reduction in the depth of the trench necessary for the separation of the different parts of the substrate. Consequently, the incident laser power necessary to produce the internal and/or external trench(es) is also greatly reduced.
  • the proposed method thus makes it possible to reduce the degradation of the substrate caused by the power of the laser. In the end, the proposed process thus makes it possible to improve the performance, in particular the yield, of photovoltaic cells with complex shapes.
  • a method of manufacturing a cell photovoltaic comprising a manufacture of at least one photovoltaic cell element as defined above and at least one metallization, carried out before or after the internal separation, the metallization comprising a formation of a first electrically conductive structure on a first surface of the substrate and a second electrically conductive structure on a second surface of the substrate, opposite the first surface.
  • a photovoltaic cell element comprising a photovoltaic cell substrate configured to generate electrons on reception of light radiation, an external contour and an internal contour delimiting the substrate, the element being devoid of material outside the outer contour and inside the inner contour and the substrate includes a leader trench formed at least partially on a surface of the substrate.
  • a photovoltaic cell comprising a photovoltaic cell element as defined above, and a first electrically conductive structure located on a first surface of the substrate and a second electrically conductive structure located on a second surface of the substrate, opposite the first surface.
  • Figures 1 to 9 schematically illustrate the main steps of a mode of implementation of a method of manufacturing a photovoltaic cell element
  • Figures 10 to 18 schematically illustrate other modes of implementation of a method of manufacturing a photovoltaic cell element.
  • the initiator trench emerges in a main zone of the internal trench and the internal separation comprises a generation of a crack which propagates along the initiator trench and along the internal trench.
  • the starter trench extends into the third part of the substrate, opening into the outer trench.
  • the starter trench is partially formed in the second and third parts of the substrate.
  • the starter trench extends in the second part of the substrate from the main zone towards a secondary zone of the internal trench, the starter trench also opening out into the secondary zone.
  • the starter trench extends in the second and third parts of the substrate from a first zone of the outer trench towards a second zone of the outer trench, the starter trench also opening out into the first and second zones.
  • the internal separation comprises a mechanical separation of the third part of the substrate into at least two distinct portions of the substrate so as to obtain at least two photovoltaic cell elements respectively from said at least two distinct portions of the substrate.
  • the method comprises a connection between at least two distinct portions of the substrate to provide the same photovoltaic cell element.
  • the initiating trench is partially formed in the third part of the substrate by opening into the outer trench and the internal separation includes generation of a crack which propagates along the inner trench.
  • At least one trench among the external, internal and primer trenches is a trench made in a non-through manner within the substrate.
  • the generation of the internal trench forms a closed internal contour.
  • the generation of the outer trench forms a closed outer contour.
  • the generation of the seed trench creates a partly straight seed trench.
  • the method comprises, after the generation of the external trench and before the generation of the starter trench, a so-called external separation, comprising a mechanical separation of the first part with the third part.
  • the method comprises, after the internal separation, a so-called external separation, comprising a mechanical separation of the first part with the third part.
  • the method comprises, before the external separation, a generation of an initial trench on the surface of the substrate, in the first part of the substrate and opening into the external trench.
  • the method comprises, after the supply of the substrate and before the internal separation, a generation of an additional trench on the surface of the substrate and in the second part of the substrate to form an additional contour delimiting a fourth part of the substrate inside the additional contour, and a mechanical separation of the fourth part with the second part.
  • the starter trench emerges in the internal trench and in the additional trench.
  • FIGS. 1 to 18 the main steps of a method for manufacturing at least one photovoltaic cell element 1 to 3 have been represented.
  • a cell element 1 to 3 is intended to manufacture a photovoltaic cell 30, in particular a very high efficiency cell of the HET or TOPCon type.
  • the method comprises a supply of a photovoltaic cell substrate 4 configured to generate electrons on reception of light radiation, illustrated in FIG. 1.
  • the dimensions of the substrate 4, in length along an axis X, and in width along a Y axis perpendicular to the X axis, are at least greater than those of the elements 1 to 3 to be manufactured.
  • the substrate 4 can come from a "wafer", in English, that is to say a slice or a plate of a monocrystalline semiconductor material, preferably silicon, used to manufacture microelectronic components. After a cleaning step, layers of amorphous silicon can be deposited on each surface of the wafer. For example, the thickness of the substrate 4, along an axis Z perpendicular to the axes X and Y, is between 70 and 200 ⁇ m.
  • the method includes generation of a so-called external trench 10 and a generation of a so-called internal trench 11, as shown in Figure 2.
  • the outer trench 10 is made on a first surface 5 of the substrate 4 to form an outer contour delimiting a first part 20 of the substrate 4 outside the outer contour.
  • the internal trench 11 is made on the first surface 5 of the substrate 4 to form an internal contour delimiting a second part
  • the internal trench 11 can be made after, or before, the making of the external trench 10.
  • FIG. 2 an example has been shown in which several internal trenches 11 and several external trenches 10 are generated, so as to generate several third parts 22 from the same substrate 4.
  • the method comprises a generation of a seed trench 12 on the first surface 5 of the substrate 4, as illustrated in FIGS. 8 and 10 to 15, the seed trench 12 being formed at least partially in at least a part of the substrate 4 among the second and third parts 21, 22 of the substrate 4.
  • the starter trench 12 is intended to facilitate mechanical separation of the second and third parts 21, 22.
  • the starter trench 12 can be made before or after the outer 10 and inner 11 trenches have been made, or after one of the outer 10 or inner 11 trenches.
  • the method further comprises a so-called internal separation S1, as illustrated in FIG. 9.
  • the internal separation S1 comprises a mechanical separation of the second part 21 with the third part 22 so as to obtain at least one photovoltaic cell element 1 at 3 from the third part 22 of the substrate 4.
  • the internal separation S1 comprises a generation of a crack which propagates at least along the internal trench 11 and causes the physical separation of the second part 21 with the third part 22.
  • a mechanical separation leads to a physical separation of two elements.
  • a physical separation of two elements makes it possible to obtain two elements distinct from each other.
  • the internal separation S1 therefore causes a physical separation of the second part 21 with the third part 22 so as to obtain a third part
  • the starter trench 12 makes it possible to facilitate the internal separation S1. More particularly, the starter trench 12 makes it possible to limit the formation of cracks at the level of the third part 22, also denoted the active part, that is to say the part of the substrate 4 intended to manufacture the photovoltaic cell element 1 to 3.
  • One cracking corresponds to an untimely cracking on the surface of the substrate 4, can greatly reduce the capacities of the third part 22 or break the photovoltaic cell 1 to 3 in the case where the cracks are too great. Indeed, during the internal separation S1 and in the absence of the starter trench 12, cracks can spread at the level of the third part 22.
  • the starter trench 12 thus makes it possible to limit the rate of breakage of the third part 22 during the internal separation S1.
  • an element 1 to 3 which may have an unconventional geometric shape, such as of the round, triangle, ring, hexagon type, etc., as illustrated in FIG. 18.
  • an unconventional geometric shape such as of the round, triangle, ring, hexagon type, etc.
  • a quadrilateral shape such as a square, rectangle, or diamond.
  • an element having a recessed part that is to say a free space devoid of material, in the heart of element 1 to 3.
  • At least one trench among the external 10, internal 11 and primer 12 trenches is a trench made in a non-through manner within the substrate 4.
  • the trenches 10 to 12 are non-through within the substrate.
  • non-through trench is meant a trench having a depth within the substrate 4, along the Z axis, of between 1/3 and % of the thickness of the substrate 4, preferably of between 14 and % of the thickness of the substrate 4.
  • a width of a trench 10 to 12, taken along the X axis can be between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m, preferably between 10 ⁇ m and 25 ⁇ m.
  • the starter trench 12 makes it possible to avoid making internal and external trenches 10, 11 crossing, or more generally makes it possible to reduce the depth of the internal and external trenches 10 and 11 necessary for an easier separation of the second and third parts 21 and 22 while minimizing the generation of cracks or untimely breakage and the degradation of the performance of the photovoltaic cells by the method of generating the trenches.
  • trenches 10 to 12 are made from a laser. The starter trench 12 therefore makes it possible to reduce the energy of the laser used to produce the trenches 10 to 12 and to limit the associated degradation.
  • the internal and external trenches 10, 11 are made from a laser whose wavelength is green, for example the wavelength is equal to 532 nm, the speed is included between 10 and 25 mm/s and the power is between 2.2 and 2.8 W.
  • the outer and inner trenches 10, 11 are generated using four to eight successive passes of the laser.
  • the seed trench 12 it is possible to use a laser whose wavelength is green, for example the wavelength is equal to 532 nm, the speed is between 20 and 25 mm/s, the power is between 2.9 and 3.1 W, with two to three successive passages of the laser.
  • the primer trench 12 makes it possible to limit the number of passes of the laser to make the trenches 10 to 12 to limit untimely degradations on the substrate 4. It is possible, for example, to use laser powers greater than 3 W.
  • the generation of the seed trench 12 also makes it possible to reduce the depth of the outer 10 and inner 11 trenches, and also of the seed trench 12 itself, and therefore to reduce the energy of the laser used in reducing the number of passes.
  • the leader trench 12 therefore makes it possible to reduce the energy of the laser used, in particular by reducing the number of passages and by increasing the speed of passages, while preserving the electrical performance of the third part 22.
  • the generation of the internal trench 11 forms a closed internal contour.
  • the generation of the outer trench 10 forms a closed outer contour.
  • the generation of the seed trench 12 creates a partly rectilinear seed trench 12.
  • the starter trench 12 is straight. Thus, it is not necessary to stop the firing of the laser to change direction.
  • FIGS. 8 and 11 to 15 various embodiments of a starter trench 12 have been shown, in which the starter trench 12 opens out into a main zone 13 of the internal trench 11 and the internal separation S1 comprises generation of a crack which propagates along the initiator trench 12 and along the internal trench 11.
  • the generation of the initiator trench 12 can be carried out between the step of generation of several third parts 22 from the same substrate 4, as illustrated in FIG. 2, and the so-called external separation step, illustrated in FIG. 7.
  • the primer trench 12 is partially formed in the second and third parts 21, 22 of the substrate 4.
  • the starter trench 12 extends in the second part of the substrate from the main zone 13 towards a secondary zone 14 of the internal trench 11, the starter trench 12 also opening out into the secondary zone 14.
  • the primer trench 12 is partially formed in the third part 22 of the substrate 4 by opening out into the outer trench 10 and the internal separation S1 comprises a generation of a crack which propagates along the internal trench 11.
  • the primer trench 12 also opening out into the first and second zones 15, 16.
  • the internal separation S1 comprises a mechanical separation of the third part 22 of the substrate 4 into at least two distinct portions 23, 24 of the substrate 4 so as to obtain at least two photovoltaic cell elements 2, 3 respectively from said at least least two distinct portions 23, 24 of the substrate 4.
  • the method can further comprise a connection S3 between at least two distinct portions 23, 24 of the substrate 4 to provide the same photovoltaic cell element 1.
  • a so-called external separation S2 comprising a mechanical separation of the first part 20 with the third part 22.
  • the external separation S2 comprises a generation of a crack which propagates at least the along the outer trench 10 and causes the physical separation of the first part 20 with the third part 22.
  • the external separation S2 therefore causes a physical separation of the first part 20 with the third part 22 so as to obtain a third part 22 distinct of the first part 20.
  • the external separation S2 is carried out after the generation of the external trench 11.
  • the external separation S2 is carried out before the generation of the primer trench 12. In order to facilitate the physical separation of the first part 20 with the third part
  • the method may comprise, before the external separation S2, a generation of an initial trench 17 on the first surface 5 of the substrate 4, in the first part 20 of the substrate 4 and opening into the external trench 11, as illustrated in the Figures 3 and 18.
  • the initial trench 17 provides a local fracture initiation to facilitate the propagation of the crack along the initial trench 17.
  • the initial trench 17 therefore facilitates the physical separation of the first part 20 of substrate 4, for example to obtain a sample comprising a substrate 4, several internal trenches 11 and several external trenches 10, as illustrated in FIG. 4.
  • the generation of the initial trench 17 can be carried out before, or after, the generation of the trench internal 11.
  • the generation of the internal trench 11 is performed after the external separation S2. Indeed, this makes it possible to limit the propagation of untimely cracks and to facilitate the internal separation S1.
  • Figure 5 there is shown an embodiment, in which the method comprises a generation of additional trenches 60 to facilitate the separation of the substrate 4 into several devices, each device comprising at least a third part 22.
  • the generation of the seed trench 12 is carried out during the step of obtaining a sample, as illustrated in FIG. 4, or during the step of generating additional trenches 60, illustrated in Figure 5.
  • the method comprises, after the supply of the substrate 4 and before the generation of the primer trench 12, a generation of a trench additional 18 on the surface 5 of the substrate 4 and in the second part 21 of the substrate 4 to form an additional contour delimiting a fourth part 25 of the substrate 4 inside the additional contour, and a mechanical separation S4 of the fourth part 25 with the second part 21.
  • the crack can propagate inside the free space left after the removal of the fourth part 25.
  • the initiating trench 12 opens out into the internal trench 11 and into the additional trench 18, as illustrated in FIG. 14. This promotes the propagation of the crack in the free space which does not correspond not to an area of interest to manufacture a photovoltaic cell element 1 to 3.
  • the method for manufacturing a photovoltaic cell element 1 to 3 makes it possible to manufacture an element 1 to 3 comprising a photovoltaic cell substrate 4 configured to generate electrons on reception of light radiation, an external contour and an internal contour delimiting the substrate 4, in particular a surface 5 of the substrate 4, so that the element 1 to 3 is devoid of material outside the external contour and inside the internal contour and the substrate comprises a trench of primer 12 formed at least partially on the surface 5 of the substrate.
  • Such an element 1 to 3 makes it possible to provide a method for manufacturing a photovoltaic cell 30.
  • the method for manufacturing the cell 30 comprises manufacturing at least one photovoltaic cell element 1 to 3 and metallization, after supplying of the substrate 4, the metallization comprising a formation of a first electrically conductive structure on a first surface 5 of the substrate 4 and of a second electrically conductive structure on a second surface 50 of the substrate 4, opposite to the first surface 5.
  • the first and second electrically conductive structures are not shown for the purposes of simplification.
  • the metallization can be carried out before the generation of the internal 11 and external 10 trenches, or after the manufacture of the photovoltaic cell element 1 to 3.
  • the first electrically conductive structure can be made based on silver, printed on the first surface 5, by screen printing.
  • the second electrically conductive structure may be a transparent conductive layer on the second surface 50.
  • photovoltaic cell elements having unconventional shapes, in particular hollow ones.
  • Such elements are particularly suitable for manufacturing photovoltaic cells, in particular with very high yields, intended to be integrated into small devices, such as smart portable telephones, etc.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Elément de cellule photovoltaïque, comprenant un substrat (4) de cellule photovoltaïque configuré pour générer des électrons à réception d'un rayonnement lumineux, un contour externe et un contour interne délimitant le substrat (4), l'élément étant dépourvu de matière à l'extérieur du contour externe et à l'intérieur du contour interne, le substrat (4) comprenant une tranchée d'amorce (12) formée au moins partiellement sur une surface (5) du substrat (4).

Description

« Elément de cellule photovoltaïque, cellule photovoltaïque et procédés de fabrication de tels élément et cellule »
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention concerne le domaine des cellules photovoltaïques. Elle trouve une application particulièrement avantageuse pour la réalisation de cellules photovoltaïques présentant des formes géométriques non conventionnelle telles que des formes présentant une partie interne évidées, par exemple des anneaux.
ETAT DE LA TECHNIQUE
De manière générale, une cellule photovoltaïque convertit une partie du rayonnement lumineux en énergie électrique. Une cellule photovoltaïque comprend un substrat configuré pour générer des électrons à réception d’un rayonnement lumineux, une première structure électriquement conductrice sur une première surface du substrat et une deuxième structure électriquement conductrice sur une deuxième surface du substrat, opposée à la première surface. Chaque couche de surface permettant en général la collection privilégiée d’un type de porteur (électrons ou trous). Le substrat principalement utilisé comprend du silicium.
On peut citer certaines cellules photovoltaïques à très haut rendement, par exemple les cellules du type HET (c’est-à-dire du type à hétérojonction) et du type TOPCon (« Tunnel Oxide Passivated Contact » en langue anglaise, c’est-à-dire à contact passivé par oxyde tunnel). En particulier, une cellule du type HET, est une cellule comprenant une couche d’un substrat cristallin et au moins une couche de silicium amorphe hydrogéné au contact de la couche de substrat cristallin.
Les dispositifs intégrant des cellules photovoltaïques sont très nombreux, et nécessitent des cellules photovoltaïques de tailles très variables et de forme également très variable.
Il existe donc un besoin général consistant à réaliser des cellules photovoltaïques de formes non conventionnelles. Les formes conventionnelles de cellule photovoltaïque sont généralement des disques ou des carrés, aux bords saillants ou arrondis.
On peut également être amené à utiliser des cellules photovoltaïques pour des dispositifs divers et variés, comme des volets roulants ou des objets connectés, en particulier pour des dispositifs de petites tailles, tels que des calculatrices, etc.
Nombre de solutions industrielles existent pour la découpe de cellules photovoltaïques. La technologie la plus utilisée reste l’utilisation du laser pour générer une tranchée dans le silicium, suivi d’une découpe avec clivage mécanique, c’est-à- dire une séparation physique des deux parties de la cellule.
Cependant, la découpe entraîne des pertes électriques, qui sont relativement importantes pour les cellules à haut-rendement. Ceci est encore plus vrai pour des cellules de faible taille, ou l’effet du bord découpé devient très important vis-à-vis de la surface totale de la cellule. En effet, on observe que plus la taille d’une cellule obtenue par découpe diminue et plus les pertes électriques augmentent. Par ailleurs, plus l’énergie incidente du laser utilisé pour la découpe est importante, plus les performances finales de la cellule sont dégradées. En effet, l’impact de la température générée par le laser est important, et l’utilisation d’un laser à haute puissance, nécessaire pour assurer une bonne découpe, ne permet pas d’obtenir des cellules avec des performances électriques suffisantes. Une optimisation de la découpe peut consister à utiliser des passes successives pour diminuer l’impact de chaque tir de laser. Néanmoins, une dégradation finale est observée, d’autant plus importante que la tranchée à générer pour une découpe propre devra être profonde.
Un objet de l’invention consiste à proposer des moyens pour fournir un élément de cellule photovoltaïque présentant des performances satisfaisantes.
Un autre objet consiste à fournir des moyens pour fournir un élément de cellule photovoltaïque adapté pour être intégré au sein d’un dispositif de petite taille. RESUME DE L’INVENTION
Pour atteindre ces objectifs, il est proposé un procédé de fabrication d’au moins un élément de cellule photovoltaïque, comprenant :
- une fourniture d’un substrat de cellule photovoltaïque configuré pour générer des électrons à réception d’un rayonnement lumineux ; et
- une génération d’une tranchée dite externe sur une surface du substrat pour former un contour externe délimitant une première partie du substrat à l’extérieur du contour externe.
Le procédé comprend en outre :
- une génération d’une tranchée dite interne sur la surface du substrat pour former un contour interne délimitant une deuxième partie du substrat à l’intérieur du contour interne et une troisième partie du substrat entre les contours externe et interne ;
- une génération d’une tranchée d’amorce sur la surface du substrat, la tranchée d’amorce étant formée au moins partiellement dans au moins une partie du substrat parmi les deuxième et troisième parties du substrat ; et
- une séparation dite interne comprenant une séparation mécanique de la deuxième partie avec la troisième partie de manière à obtenir au moins un élément de cellule photovoltaïque à partir de la troisième partie du substrat.
Ainsi, on fournit une méthode particulièrement adaptée pour obtenir des éléments de cellule photovoltaïque ayant des formes complexes, notamment des formes géométriques non conventionnelles, telles que du type rond, triangle, anneau, hexagone, etc. En outre, une telle méthode permet d’obtenir des éléments ayant une partie évidée de matière, par exemple au cœur de l’élément. Le procédé proposé permet d’obtenir une forme possiblement complexe, par exemple évidée, avec un risque de casse considérablement réduit. Par ailleurs, ce procédé incluant une tranchée d’amorce facilite en particulier la séparation mécanique de la deuxième et troisième partie, et permet donc une diminution significative de la profondeur de tranchée nécessaire pour la séparation des différentes parties du substrat. En conséquence, la puissance laser incidente nécessaire pour réaliser la ou les tranchées internes et/ou externes est également fortement réduite. Le procédé proposé permet ainsi de réduire la dégradation du substrat causée par la puissance du laser. Au final, le procédé proposé permet ainsi d’améliorer les performances, en particulier le rendement de cellules photovoltaïques présentant des formes complexes.
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque, comprenant une fabrication d’au moins un élément de cellule photovoltaïque tel que défini ci-avant et au moins une métallisation, effectuée avant ou après la séparation interne, la métallisation comprenant une formation d’une première structure électriquement conductrice sur une première surface du substrat et d’une deuxième structure électriquement conductrice sur une deuxième surface du substrat, opposée à la première surface.
Selon un autre aspect, il est proposé un élément de cellule photovoltaïque, comprenant un substrat de cellule photovoltaïque configuré pour générer des électrons à réception d’un rayonnement lumineux, un contour externe et un contour interne délimitant le substrat, l’élément étant dépourvu de matière à l’extérieur du contour externe et à l’intérieur du contour interne et le substrat comprend une tranchée d’amorce formée au moins partiellement sur une surface du substrat.
Selon un autre aspect, il est proposé une cellule photovoltaïque, comprenant un élément de cellule photovoltaïque tel que défini ci-avant, et une première structure électriquement conductrice située sur une première surface du substrat et une deuxième structure électriquement conductrice située sur une deuxième surface du substrat, opposée à la première surface.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en œuvre de cette dernière, illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
Les figures 1 à 9, illustrent de façon schématique les principales étapes d’un mode de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’un élément de cellule photovoltaïque ; et
Les figures 10 à 18, illustrent de façon schématique d’autres modes de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’un élément de cellule photovoltaïque.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : - Selon un exemple, la tranchée d’amorce est débouchante dans une zone principale de la tranchée interne et la séparation interne comprend une génération d’une fissure qui se propage le long de la tranchée d’amorce et le long de la tranchée interne.
- Selon un exemple, la tranchée d’amorce s’étend dans la troisième partie du substrat en débouchant dans la tranchée externe.
- Selon un exemple, la tranchée d’amorce est formée partiellement dans les deuxième et troisième parties du substrat.
- Selon un exemple, la tranchée d’amorce s’étend dans la deuxième partie du substrat depuis la zone principale vers une zone secondaire de la tranchée interne, la tranchée d’amorce étant en outre débouchante dans la zone secondaire.
- Selon un exemple, la tranchée d’amorce s’étend dans les deuxième et troisième parties du substrat depuis une première zone de la tranchée externe vers une deuxième zone de la tranchée externe, la tranchée d’amorce étant en outre débouchante dans les première et deuxième zones.
- Selon un exemple, la séparation interne comprend une séparation mécanique de la troisième partie du substrat en au moins deux portions du substrat distinctes de manière à obtenir au moins deux éléments de cellule photovoltaïque à partir respectivement desdites au moins deux portions du substrat distinctes.
- Selon un exemple, le procédé comprend une connexion entre au moins deux portions du substrat distinctes pour fournir un même élément de cellule photovoltaïque.
- Selon un exemple, la tranchée d’amorce est formée partiellement dans la troisième partie du substrat en débouchant dans la tranchée externe et la séparation interne comprend une génération d’une fissure qui se propage le long de la tranchée interne.
- Selon un exemple, au moins une tranchée parmi les tranchées externe, interne et d’amorce, est une tranchée réalisée de manière non traversante au sein du substrat.
- Selon un exemple, la génération de la tranchée interne forme un contour interne fermé.
- Selon un exemple, la génération de la tranchée externe forme un contour externe fermé. - Selon un exemple, la génération de la tranchée d’amorce crée une tranchée d’amorce en partie rectiligne.
- Selon un exemple, le procédé comprend, après la génération de la tranchée externe et avant la génération de la tranchée d’amorce, une séparation dite externe, comprenant une séparation mécanique de la première partie avec la troisième partie.
- Selon un exemple, le procédé comprend, après la séparation interne, une séparation dite externe, comprenant une séparation mécanique de la première partie avec la troisième partie.
- Selon un exemple, le procédé comprend, avant la séparation externe, une génération d’une tranchée initiale sur la surface du substrat, dans la première partie du substrat et débouchant dans la tranchée externe.
- Selon un exemple, le procédé comprend, après la fourniture du substrat et avant la séparation interne, une génération d’une tranchée additionnelle sur la surface du substrat et dans la deuxième partie du substrat pour former un contour additionnel délimitant une quatrième partie du substrat à l’intérieur du contour additionnel, et une séparation mécanique de la quatrième partie avec la deuxième partie.
- Selon un exemple, la tranchée d’amorce est débouchante dans la tranchée interne et dans la tranchée additionnelle.
Sur les figures 1 à 18, on a représenté les principales étapes d’un procédé de fabrication d’au moins un élément de cellule photovoltaïque 1 à 3. Un élément de cellule 1 à 3 est destiné à fabriquer une cellule photovoltaïque 30, notamment une cellule à très haut rendement du type HET ou TOPCon. De manière générale, le procédé comporte une fourniture d’un substrat 4 de cellule photovoltaïque configuré pour générer des électrons à réception d’un rayonnement lumineux, illustrée à la figure 1. Les dimensions du substrat 4, en longueur selon un axe X, et en largeur selon un axe Y perpendiculaire à l’axe X, sont au moins supérieures à celles des éléments 1 à 3 à fabriquer. Le substrat 4 peut provenir d’un « wafer », en langue anglaise, c’est-à-dire une tranche ou une plaque d’un matériau semi-conducteur monocristallin, de préférence du silicium, utilisée pour fabriquer des composants de microélectronique. Après une étape de nettoyage, des couches de silicium amorphe peuvent être déposées sur chaque surface du wafer. Par exemple, l’épaisseur du substrat 4, selon un axe Z perpendiculaire aux axes X et Y, est comprise entre 70 et 200 pm.
En outre, le procédé comporte une génération d’une tranchée dite externe 10 et une génération d’une tranchée dite interne 11 , comme illustré sur la figure 2.
La tranchée externe 10 est réalisée sur une première surface 5 du substrat 4 pour former un contour externe délimitant une première partie 20 du substrat 4 à l’extérieur du contour externe. La tranchée interne 11 est réalisée sur la première surface 5 du substrat 4 pour former un contour interne délimitant une deuxième partie
21 du substrat 4 à l’intérieur du contour interne et une troisième partie 22 du substrat 4 entre les contours externe et interne. La tranchée interne 11 peut être réalisée après, ou avant, la réalisation de la tranchée externe 10.
Sur la figure 2, on a représenté un exemple dans lequel on génère plusieurs tranchées internes 11 et plusieurs tranchées externes 10, de manière à générer plusieurs troisièmes parties 22 à partir d’un même substrat 4.
Plus particulièrement, le procédé comprend une génération d’une tranchée d’amorce 12 sur la première surface 5 du substrat 4, comme illustré sur les figures 8 et 10 à 15, la tranchée d’amorce 12 étant formée au moins partiellement dans au moins une partie du substrat 4 parmi les deuxième et troisième parties 21, 22 du substrat 4. La tranchée d’amorce 12 est destinée à faciliter une séparation mécanique des deuxième et troisième parties 21 , 22. La tranchée d’amorce 12 peut être réalisée avant ou après la réalisation des tranchées externe 10 et interne 11 , ou après l’une des tranchées externe 10 ou interne 11.
Le procédé comprend, en outre, une séparation dite interne S1, comme illustré sur la figure 9. La séparation interne S1 comprend une séparation mécanique de la deuxième partie 21 avec la troisième partie 22 de manière à obtenir au moins un élément de cellule photovoltaïque 1 à 3 à partir de la troisième partie 22 du substrat 4. De manière générale, la séparation interne S1 comprend une génération d’une fissure qui se propage au moins le long de la tranchée interne 11 et entraine la séparation physique de la deuxième partie 21 avec la troisième partie 22. En d’autres termes, une séparation mécanique entraine une séparation physique de deux éléments. Une séparation physique de deux éléments permet d’obtenir deux éléments distincts l’un de l’autre. La séparation interne S1 entraine donc une séparation physique de la deuxième partie 21 avec la troisième partie 22 de sorte à obtenir une troisième partie
22 distincte de la deuxième partie 21.
La tranchée d’amorce 12 permet de faciliter la séparation interne S1. Plus particulièrement, la tranchée d’amorce 12 permet de limiter la formation de craquelures au niveau de la troisième partie 22, notée également partie active, c’est-à-dire la partie du substrat 4 destinée à fabriquer l’élément de cellule photovoltaïque 1 à 3. Une craquelure correspond à un fendillement intempestif en surface du substrat 4, peut diminuer fortement les capacités de la troisième partie 22 ou briser la cellule photovoltaïque 1 à 3 dans le cas où les craquelures sont trop importantes. En effet, lors de la séparation interne S1 et en l’absence de la tranchée d’amorce 12, des craquelures peuvent se propager au niveau de la troisième partie 22. La tranchée d’amorce 12 permet ainsi de limiter le taux de casse de la troisième partie 22 lors de la séparation interne S1.
Ainsi, on obtient un élément 1 à 3 pouvant avoir une forme géométrique non conventionnelle, telle que du type rond, triangle, anneau, hexagone, etc., comme illustré sur la figure 18. On entend par forme géométrique conventionnelle d’une cellule photovoltaïque, une forme en quadrilatère, telle qu’un carré, un rectangle ou un losange. En outre, on peut facilement obtenir un élément ayant une partie évidée, c’est-à-dire un espace libre dépourvu de matière, au cœur de l’élément 1 à 3.
De manière générale, au moins une tranchée parmi les tranchées externe 10, interne 11 et d’amorce 12, est une tranchée réalisée de manière non traversante au sein du substrat 4. De préférence, les tranchées 10 à 12 sont non traversantes au sein du substrat 4. On entend par tranchée non traversante, une tranchée ayant une profondeur au sein du substrat 4, selon l’axe Z, comprise entre 1/3 et % de l’épaisseur du substrat 4, de préférence comprise entre 14 et % de l’épaisseur du substrat 4. Par exemple, une largeur d’une tranchée 10 à 12, prise selon l’axe X, peut être comprise entre 5 pm et 50 pm, de préférence entre 10 pm et 25 pm. Par ailleurs, la tranchée d’amorce 12 permet d’éviter de réaliser des tranchées interne et externe 10, 11 traversantes, ou plus généralement permet de diminuer la profondeur des tranchées interne et externe 10 et 11 nécessaire pour une séparation facilitée des deuxième et troisième parties 21 et 22 tout en minimisant la génération des craquelures ou des casses intempestives et la dégradation des performances de la cellules photovoltaïque par le procédé de génération des tranchées. Par exemple, les tranchées 10 à 12 sont réalisées à partir d’un laser. La tranchée d’amorce 12 permet donc de diminuer l’énergie du laser utilisé pour réaliser les tranchées 10 à 12 et limiter la dégradation associée. Selon un mode de mise en œuvre, les tranchées interne et externe 10, 11 sont réalisées à partir d’un laser dont la longueur d’onde est verte, par exemple la longueur d’onde est égale à 532 nm, la vitesse est comprise entre 10 et 25 mm/s et la puissance est comprise entre 2.2 et 2.8 W. Avantageusement, on génère les tranchées externe et interne 10, 11 à l’aide de quatre à huit passages successifs du laser. Pour réaliser la tranchée d’amorce 12, on peut utiliser un laser dont la longueur d’onde est verte, par exemple la longueur d’onde est égale à 532 nm, la vitesse est comprise entre 20 et 25 mm/s, la puissance est comprise entre 2.9 et 3.1 W, avec deux à trois passages successifs du laser. En outre, la tranchée d’amorce 12 permet de limiter le nombre de passages du laser pour réaliser les tranchées 10 à 12 pour limiter les dégradations intempestives sur le substrat 4. On pourra, par exemple, utiliser des puissances laser supérieures à 3 W.. La génération de la tranchée d’amorce 12 permet, en outre de diminuer la profondeur des tranchées externe 10 et interne 11 , et également de la tranchée d’amorce 12 elle-même, et donc de diminuer l’énergie du laser utilisé en diminuant le nombre de passages. La tranchée d’amorce 12 permet donc de diminuer l’énergie du laser utilisé, notamment en diminuant le nombre de passages et en augmentant la vitesse de passages, tout en préservant les performances électriques de la troisième partie 22.
Par exemple, la génération de la tranchée interne 11 forme un contour interne fermé. Avantageusement, la génération de la tranchée externe 10 forme un contour externe fermé. Selon un mode de mise en œuvre, la génération de la tranchée d’amorce 12 crée une tranchée d’amorce 12 en partie rectiligne. De préférence, la tranchée d’amorce 12 est rectiligne. Ainsi, il n’est pas nécessaire d’arrêter le tir du laser pour changer de direction.
Sur les figures 8 et 11 à 15, on a représenté différents modes de réalisation d’une tranchée d’amorce 12, dans lesquels la tranchée d’amorce 12 est débouchante dans une zone principale 13 de la tranchée interne 11 et la séparation interne S1 comprend une génération d’une fissure qui se propage le long de la tranchée d’amorce 12 et le long de la tranchée interne 11. De façon générale, la génération de la tranchée d’amorce 12 peut être réalisée entre l’étape de la génération de plusieurs troisièmes parties 22 à partir d’un même substrat 4, comme illustré sur la figure 2, et l’étape de la séparation dite externe, illustré à la figure 7.
Sur la figure 8, on a représenté un mode de réalisation dans lequel la tranchée d’amorce 12 s’étend dans la troisième partie 22 du substrat 4 en débouchant dans la tranchée externe 10.
Sur la figure 11 , la tranchée d’amorce 12 est formée partiellement dans les deuxième et troisième parties 21 , 22 du substrat 4.
Sur la figure 12, la tranchée d’amorce 12 s’étend dans la deuxième partie du substrat depuis la zone principale 13 vers une zone secondaire 14 de la tranchée interne 11 , la tranchée d’amorce 12 étant en outre débouchante dans la zone secondaire 14. Selon un autre mode de mise en œuvre, représenté à la figure 10, la tranchée d’amorce 12 est formée partiellement dans la troisième partie 22 du substrat 4 en débouchant dans la tranchée externe 10 et la séparation interne S1 comprend une génération d’une fissure qui se propage le long de la tranchée interne 11.
Sur les figures 15 à 17, on a représenté un mode de mise en œuvre du procédé dans lequel, la tranchée d’amorce 12 s’étend dans les deuxième et troisième parties
21 , 22 du substrat depuis une première zone 15 de la tranchée externe 10 vers une deuxième zone 16 de la tranchée externe 10, la tranchée d’amorce 12 étant en outre débouchante dans les première et deuxième zones 15, 16.
En outre, la séparation interne S1 comprend une séparation mécanique de la troisième partie 22 du substrat 4 en au moins deux portions 23, 24 distinctes du substrat 4 de manière à obtenir au moins deux éléments de cellule photovoltaïque 2, 3 à partir respectivement desdites au moins deux portions 23, 24 distinctes du substrat 4.
Le procédé peut en outre comprendre une connexion S3 entre au moins deux portions 23, 24 distinctes du substrat 4 pour fournir un même élément de cellule photovoltaïque 1.
Sur la figure 7, on a représenté une séparation dite externe S2, comprenant une séparation mécanique de la première partie 20 avec la troisième partie 22. De manière générale, la séparation externe S2 comprend une génération d’une fissure qui se propage au moins le long de la tranchée externe 10 et entraine la séparation physique de la première partie 20 avec la troisième partie 22. La séparation externe S2 entraine donc une séparation physique de la première partie 20 avec la troisième partie 22 de sorte à obtenir une troisième partie 22 distincte de la première partie 20. La séparation externe S2 est réalisée après la génération de la tranchée externe 11. De préférence, la séparation externe S2 est réalisée avant la génération de la tranchée d’amorce 12. Afin de faciliter la séparation physique de la première partie 20 avec la troisième partie
22, le procédé peut comprendre, avant la séparation externe S2, une génération d’une tranchée initiale 17 sur la première surface 5 du substrat 4, dans la première partie 20 du substrat 4 et débouchant dans la tranchée externe 11 , comme illustré sur les figures 3 et 18. La tranchée initiale 17 fournit une amorce de rupture locale pour faciliter la propagation de la fissure le long de la tranchée initiale 17. La tranchée initiale 17 facilite donc la séparation physique de la première partie 20 de substrat 4, par exemple pour obtenir un échantillon comprenant un substrat 4, plusieurs tranchées interne 11 et plusieurs tranchées externes 10, comme illustré sur la figure 4. La génération de la tranchée initiale 17 peut être effectuée avant, ou après, la génération de la tranchée interne 11. De préférence, la génération de la tranchée interne 11 est effectuée après la séparation externe S2. En effet, cela permet de limiter les propagations de craquelures intempestives et de faciliter la séparation interne S1.
Sur la figure 5, on a représenté un mode de mise en œuvre, dans lequel, le procédé comprend une génération de tranchées supplémentaires 60 pour faciliter la séparation du substrat 4 en plusieurs dispositifs, chaque dispositif comprenant au moins une troisième partie 22.
De préférence, la génération de la tranchée d’amorce 12 est réalisée lors de l’étape d’obtention d’un échantillon, comme illustré sur la figure 4, ou lors de l’étape de la génération de tranchées supplémentaires 60, illustrée à la figure 5.
On a également représenté sur les figures 13 et 14, d’autres modes de mise en œuvre, dans lesquels le procédé comprend, après la fourniture du substrat 4 et avant la génération de la tranchée d’amorce 12, une génération d’une tranchée additionnelle 18 sur la surface 5 du substrat 4 et dans la deuxième partie 21 du substrat 4 pour former un contour additionnel délimitant une quatrième partie 25 du substrat 4 à l’intérieur du contour additionnel, et une séparation mécanique S4 de la quatrième partie 25 avec la deuxième partie 21. Ainsi, lors de la séparation interne S1 , la fissure peut se propager à l’intérieur de l’espace libre laissé après le retrait de la quatrième partie 25. On empêche davantage la formation de craquelures intempestives au sein de la troisième partie 22. De préférence, la tranchée d’amorce 12 est débouchante dans la tranchée interne 11 et dans la tranchée additionnelle 18, comme illustré sur la figure 14. On favorise ainsi la propagation de la fissure dans l’espace libre qui ne correspond pas à une zone d’intérêt pour fabriquer un élément de cellule photovoltaïque 1 à 3.
Le procédé de fabrication d’un élément de cellule photovoltaïque 1 à 3 permet de fabriquer un élément 1 à 3 comprenant un substrat 4 de cellule photovoltaïque configuré pour générer des électrons à réception d’un rayonnement lumineux, un contour externe et un contour interne délimitant le substrat 4, en particulier une surface 5 du substrat 4, de sorte que l’élément 1 à 3 est dépourvu de matière à l’extérieur du contour externe et à l’intérieur du contour interne et que le substrat comprend une tranchée d’amorce 12 formée au moins partiellement sur la surface 5 du substrat.
Un tel élément 1 à 3 permet de fournir un procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque 30. Le procédé de fabrication de la cellule 30 comprend une fabrication d’au moins un élément de cellule photovoltaïque 1 à 3 et une métallisation, après la fourniture du substrat 4, la métallisation comprenant une formation d’une première structure électriquement conductrice sur une première surface 5 du substrat 4 et d’une deuxième structure électriquement conductrice sur une deuxième surface 50 du substrat 4, opposée à la première surface 5. Les première et deuxième structures électriquement conductrices ne sont pas représentées à des fins de simplification. La métallisation peut être effectuée avant la génération des tranchées interne 11 et externe 10, ou après la fabrication de l’élément de cellule photovoltaïque 1 à 3. Par exemple, la première structure électriquement conductrice peut être réalisée à base d’argent, imprimée sur la première surface 5, par sérigraphie. La deuxième structure électriquement conductrice peut être une couche conductrice transparente sur la deuxième surface 50.
Les moyens qui viennent d’être décrits permettent de fabriquer des éléments de cellule photovoltaïque ayant des formes non conventionnelles, notamment évidée. De tels éléments sont particulièrement adaptés pour fabriquer des cellules photovoltaïques, notamment à très hauts rendements, destinées à être intégrées dans des dispositifs de petite taille, tels que des téléphones portables intelligents, etc.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d’au moins un élément de cellule photovoltaïque, comprenant : une fourniture d’un substrat (4) de cellule photovoltaïque configuré pour générer des électrons à réception d’un rayonnement lumineux ; et une génération d’une tranchée dite externe (10) sur une surface (5) du substrat (4) pour former un contour externe fermé délimitant une première partie (20) du substrat (4) à l’extérieur du contour externe ; caractérisé en ce qu’il comprend : une génération d’une tranchée dite interne (11) sur la surface (5) du substrat (4) pour former un contour interne fermé délimitant une deuxième partie (21) du substrat (4) à l’intérieur du contour interne et une troisième partie (22) du substrat (4) entre les contours externe et interne ; une génération d’une tranchée d’amorce (12) sur la surface (5) du substrat (4), la tranchée d’amorce (12) étant formée, au moins partiellement dans au moins une partie du substrat (4) parmi les deuxième et troisième parties (21, 22) du substrat (4) pour faciliter une séparation mécanique des deuxième et troisième parties (21, 22) ; et une séparation dite interne (S1) comprenant une séparation mécanique entrainant une séparation physique de la deuxième partie (21) avec la troisième partie (22) de manière à obtenir au moins un élément de cellule photovoltaïque à partir de la troisième partie (22) du substrat (4).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la tranchée d’amorce (12) est débouchante dans une zone principale (13) de la tranchée interne (11) et la séparation interne (S1) comprend une génération d’une fissure qui se propage le long de la tranchée d’amorce (12) et le long de la tranchée interne (11).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la tranchée d’amorce (12) s’étend dans la troisième partie (22) du substrat (4) en débouchant dans la tranchée externe (10).
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la tranchée d’amorce (12) est formée partiellement dans les deuxième et troisième parties (21, 22) du substrat (4).
5. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la tranchée d’amorce (12) s’étend dans la deuxième partie (21) du substrat (4) depuis la zone principale (13) vers une zone secondaire (14) de la tranchée interne (11), la tranchée d’amorce (12) étant en outre débouchante dans la zone secondaire (14).
6. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la tranchée d’amorce (12) s’étend dans les deuxième et troisième (21 , 22) parties du substrat (4) depuis une première zone (15) de la tranchée externe (10) vers une deuxième zone (16) de la tranchée externe (10), la tranchée d’amorce (12) étant en outre débouchante dans les première et deuxième zones (15, 16).
7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la séparation interne (S1) comprend une séparation mécanique entrainant une séparation physique de la troisième partie (22) du substrat (4) en au moins deux portions (23, 24) du substrat (4) distinctes de manière à obtenir au moins deux éléments de cellule photovoltaïque à partir respectivement desdites au moins deux portions (23, 24) du substrat (4) distinctes.
8. Procédé selon la revendication précédente, comprenant une connexion (S3) entre au moins deux portions (23, 24) du substrat (4) distinctes pour fournir un même élément de cellule photovoltaïque.
9. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la tranchée d’amorce (12) est formée partiellement dans la troisième partie (22) du substrat (4) en débouchant dans la tranchée externe (10) et la séparation interne (S1) comprend une génération d’une fissure qui se propage le long de la tranchée interne (11).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une tranchée parmi les tranchées externe (10), interne (11) et d’amorce (12), est une tranchée réalisée de manière non traversante au sein du substrat (4).
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la génération de la tranchée d’amorce (12) crée une tranchée d’amorce (12) en partie rectiligne.
12. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant, après la génération de la tranchée externe (10) et avant la génération de la tranchée d’amorce (12), une séparation dite externe (S2), comprenant une séparation mécanique 15 entrainant une séparation physique de la première partie (20) avec la troisième partie (22).
13. Procédé selon l’une des revendications 1 à 11 , comprenant, après la séparation interne (S1), une séparation dite externe (S2), comprenant une séparation mécanique entrainant une séparation physique de la première partie (20) avec la troisième partie (22).
14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, comprenant, avant la séparation externe (S2), une génération d’une tranchée initiale (17) sur la surface (5) du substrat (4), dans la première partie (20) du substrat (4) et débouchant dans la tranchée externe (10).
15. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant, après la fourniture du substrat (4) et avant la séparation interne (S1), une génération d’une tranchée additionnelle (18) sur la surface (5) du substrat (4) et dans la deuxième partie (21) du substrat (4) pour former un contour additionnel délimitant une quatrième partie (25) du substrat (4) à l’intérieur du contour additionnel, et une séparation mécanique entrainant une séparation physique de la quatrième partie (25) avec la deuxième partie (22).
16. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la tranchée d’amorce (12) est débouchante dans la tranchée interne (11) et dans la tranchée additionnelle (18).
17. Procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque, comprenant une fabrication d’au moins un élément de cellule photovoltaïque selon l’une des revendications 1 à 16 et au moins une métallisation, avant ou après la séparation interne (S1), la métallisation comprenant une formation d’une première structure électriquement conductrice sur une première surface (5) du substrat (4) et d’une deuxième structure électriquement conductrice sur une deuxième surface (50) du substrat (4), opposée à la première surface (5).
18. Elément de cellule photovoltaïque, comprenant : un substrat (4) de cellule photovoltaïque configuré pour générer des électrons à réception d’un rayonnement lumineux, caractérisé en ce que l’élément comprend un contour externe et un contour interne délimitant une surface (5) du substrat (4), en ce que l’élément est dépourvu de matière à l’extérieur du contour externe et à l’intérieur du contour interne et en ce que le substrat (4) comprend une tranchée d’amorce (12) formée au moins partiellement sur la surface (5) du substrat (4). 16
19. Cellule photovoltaïque, comprenant un élément de cellule photovoltaïque selon la revendication 18, et une première structure électriquement conductrice située sur une première surface (5) du substrat (4) et une deuxième structure électriquement conductrice située sur une deuxième surface (50) du substrat (4), opposée à la première surface (5).
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7170001B2 (en) * 2003-06-26 2007-01-30 Advent Solar, Inc. Fabrication of back-contacted silicon solar cells using thermomigration to create conductive vias
GB0807211D0 (en) * 2008-04-21 2008-05-28 Univ Denmark Tech Dtu Photvolotaic device
KR101103706B1 (ko) * 2009-12-23 2012-01-11 주식회사 효성 후면접합 태양전지의 제조방법
CN107845688A (zh) * 2016-09-19 2018-03-27 联相光电股份有限公司 太阳能电池镂空电路及太阳能电池显示装置
US11145774B2 (en) * 2018-05-30 2021-10-12 Solar Inventions Llc Configurable solar cells
CN110176506B (zh) * 2019-05-31 2024-05-07 信利半导体有限公司 薄膜光伏电池串联结构及薄膜光伏电池串联的制备工艺

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