FR2474242A1 - Integrated multicell photovoltaic generator - uses semiconductor wafer with two major surfaces, one having several discrete areas covered by oxide layer - Google Patents
Integrated multicell photovoltaic generator - uses semiconductor wafer with two major surfaces, one having several discrete areas covered by oxide layer Download PDFInfo
- Publication number
- FR2474242A1 FR2474242A1 FR8001168A FR8001168A FR2474242A1 FR 2474242 A1 FR2474242 A1 FR 2474242A1 FR 8001168 A FR8001168 A FR 8001168A FR 8001168 A FR8001168 A FR 8001168A FR 2474242 A1 FR2474242 A1 FR 2474242A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- wafer
- zones
- impurity
- photovoltaic generator
- conductivity
- 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- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0475—PV cell arrays made by cells in a planar, e.g. repetitive, configuration on a single semiconductor substrate; PV cell microarrays
-
- 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
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
La présente invention concerne de façon générale les cellules photovoltaïques communément appelées cellules solaires et se rapporte plus particulièrement à des générateurs photovoltaïques intégrés contenant au moins deux cellules photovoltaïques. The present invention relates generally to photovoltaic cells commonly called solar cells and relates more particularly to integrated photovoltaic generators containing at least two photovoltaic cells.
Comme cela est bien connu, les cellules photovoltaïques sont des dispositifs semiconducteurs possédant des jonctions électriques capables de convertir la lumière incidente en énergie électrique. Avec des cellules photovoltaïques du type silicium une seule cellule est notamment capable d'engendrer un potentiel électrique jusqu'à environ 0,5 volt avec suffisamment de lumière incidente. Du fait que la plupart des applications des cellules photovoltaïques nécessitent une tension supérieure à 0,5 volt, il est devenu usuel de connecter électriquement plusieurs cellules en série pour ainsi former un générateur photovoltaïque capable de produire la tension désirée. As is well known, photovoltaic cells are semiconductor devices with electrical junctions capable of converting incident light into electrical energy. With photovoltaic cells of the silicon type, a single cell is in particular capable of generating an electrical potential up to approximately 0.5 volts with sufficient incident light. Since most applications of photovoltaic cells require a voltage greater than 0.5 volts, it has become customary to electrically connect several cells in series to thereby form a photovoltaic generator capable of producing the desired voltage.
Un procédé usuel pour fabriquer un tel générateur photovoltaïque, possédant en particulier une taille aussi faible que possible pour être utilisée dans l'industrie des montres numériques pour recharger la pile d'une montre, consiste à prévoir une pluralité de cellules possédant chacune une surface de contact métallisée coplanaire avec chaque surface principale de la cellule, puis à relier les cellules en un assemblage de type "bardeau". A usual method for manufacturing such a photovoltaic generator, in particular having a size as small as possible to be used in the industry of digital watches to recharge the battery of a watch, consists in providing a plurality of cells each having a surface of metallized coplanar contact with each main surface of the cell, then connecting the cells in a "shingle" type assembly.
Dans un tel assemblage, la portion métallisée de la surface supérieure d'une cellule est reliée par soudure à la portion métallisée de la surface inférieure d'une autre cellule, la portion supérieure métallisée de cette dernière cellule étant reliée à la portion inférieure d'une autre cellule etc... de telle manière que chaque cellule du générateur recouvre partiellement les cellules adjacentes. De cette manière, le nombre de cellules voulu pour réaliser la tension requise pour le générateur peut être obtenu sous la forme d'un assemblage compact et massif de cellules.In such an assembly, the metallized portion of the upper surface of a cell is connected by welding to the metallized portion of the lower surface of another cell, the upper metallized portion of this latter cell being connected to the lower portion of another cell etc ... so that each cell of the generator partially overlaps the adjacent cells. In this way, the number of cells required to achieve the voltage required for the generator can be obtained in the form of a compact and massive assembly of cells.
Le désavantage d'un tel assemblage pour un générateur photovoltaïque réside entre autres dans le fait que les cellules doivent généralement être reliées les unes aux autres manuellement. The disadvantage of such an assembly for a photovoltaic generator lies inter alia in the fact that the cells must generally be connected to each other manually.
Même avec des supports spécialement conçus et des outils d'assemblage sophistiqués, la part de main d'oeuvre dans le coût total du générateur photovoltaïque du type décrit est inacceptablement élevée.Even with specially designed supports and sophisticated assembly tools, the share of labor in the total cost of the photovoltaic generator of the type described is unacceptably high.
La présente invention se propose en conséquence de réaliser un générateur photovoltaïque susceptible d'être fabriqué avec des coûts de main d'oeuvre sensiblement réduits. The present invention therefore proposes to produce a photovoltaic generator capable of being manufactured with substantially reduced labor costs.
La présente invention se propose également de réaliser un générateur photovoltaïque possédant de bonnes caractéristiques et un bon rendement électriques. The present invention also proposes to produce a photovoltaic generator having good characteristics and good electrical efficiency.
La présente invention se propose également de fournir un procédé pour fabriquer des générateurs photovoltaïques dans lequel les coûts de fabrication correspondant à la main d'oeuvre sont sensiblement réduits. The present invention also proposes to provide a method for manufacturing photovoltaic generators in which the manufacturing costs corresponding to the workforce are significantly reduced.
La présente invention a pourzobjet un générateur photovoltaque susceptible de produire une tension supérieure à celle engendrée par une cellule photovoltaïque unique de composition chimique comparable, ledit générateur comprenant une plaquette d'un matériau semiconducteur possédant deux surfaces principales dont l'une au moins comprend une pluralité de zones discrètes contenant une impureté d'un type de conductivité, au moins la partie du reste de la plaquette contigüe auxdites zones contenant une impureté d'un type de conductivité opposé, des moyens de conduction électrique étant prévus entre l'une au moins desdites zones et la portion associée contigüe de la plaquette contenant l'impureté du type de conductivité opposé. The present invention relates to a photovoltaic generator capable of producing a voltage greater than that generated by a single photovoltaic cell of comparable chemical composition, said generator comprising a wafer of a semiconductor material having two main surfaces, at least one of which comprises a plurality of discrete zones containing an impurity of a conductivity type, at least the part of the rest of the wafer contiguous to said zones containing an impurity of an opposite conductivity type, electrical conduction means being provided between at least one of said zones and the associated contiguous portion of the wafer containing the impurity of the opposite conductivity type.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un générateur photovoltaïque dans lequel on utilise une plaquette d'un matériau semiconducteur possédant deux surfaces principales, la plaquette contenant une impureté d'un type de conductivité et dans lequel on forme au moins deux zones contenant une impureté d'un type de conductivité opposé sur une surface principale de la plaquette, une zone au moins étant connectée électriquement au reste de la plaquette. The present invention also relates to a method of manufacturing a photovoltaic generator in which a wafer of a semiconductor material having two main surfaces is used, the wafer containing an impurity of a conductivity type and in which at least one forms two zones containing an impurity of an opposite conductivity type on a main surface of the wafer, at least one zone being electrically connected to the rest of the wafer.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation en se référant au dessin annexé dans lequel
La figure 1 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un générateur photovoltaïque selon l'invention
la figure 2 est une vue en coupe d'un générateur selon
II-II de la figure i
la figure 3 est un schéma électrique d'une portion du générateur des figures 1 et 2
la figure 4 est un graphique tension/intensité de lumière pour différents générateurs selon l'invention possédant des caractéristiques de résistivité différentes et,
la figure 5 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation du générateur photovoltaïque selon l'invention.Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following description of embodiments with reference to the appended drawing in which
Figure 1 is a top view of an embodiment of a photovoltaic generator according to the invention
Figure 2 is a sectional view of a generator according to
II-II of figure i
Figure 3 is an electrical diagram of a portion of the generator of Figures 1 and 2
FIG. 4 is a light voltage / intensity graph for different generators according to the invention having different resistivity characteristics and,
Figure 5 is a top view of another embodiment of the photovoltaic generator according to the invention.
En se référant maintenant aux figures 1 et 2, on voit un générateur photovoltaïque 10 comprenant une plaquette 12 de silicium. La plaquette 12 présente une forme rectangulaire dont la longueur et la largeur sont relativement grandes par rapport à l'épaisseur. Ainsi la plaquette 12 possède deux surfaces principales, à savoir une surface supérieure 14 et une surface inférieure 16. Referring now to Figures 1 and 2, there is shown a photovoltaic generator 10 comprising a wafer 12 of silicon. The plate 12 has a rectangular shape whose length and width are relatively large compared to the thickness. Thus the plate 12 has two main surfaces, namely an upper surface 14 and a lower surface 16.
Sur la surface supérieure 14 sont réalisées trois zones 18 possédant une impureté d'un type de conductivité, telle que le phosphore, le reste de la plaquette 12 contigüe à ces zones contenant une impureté de type conductivité opposé, telle que le bore. Chaque zone 18 est ainsi séparée des zones adjacentes par des bandes 20 #de silicium possédant une impureté de conductivité de type opposé s'étendant jusqu'à la surface supérieure 14. De cette manière, une pluralité de jonctions 21 sont formées entre les portions contigües de la plaquette de silicium 12 possédant un type de conductivité et les portions possédant le type de conductivité opposé.On the upper surface 14 are formed three zones 18 having an impurity of a type of conductivity, such as phosphorus, the rest of the wafer 12 contiguous to these zones containing an impurity of opposite conductivity type, such as boron. Each zone 18 is thus separated from the adjacent zones by bands 20 # of silicon having an impurity of conductivity of opposite type extending up to the upper surface 14. In this way, a plurality of junctions 21 are formed between the contiguous portions. of the silicon wafer 12 having a type of conductivity and the portions having the opposite type of conductivity.
Directement au-dessus de chacune des bandes 20, se trouve une mince couche 22 d'un matériau de masquage tel que du dioxyde de silicium développé thermiquement. Au-dessus d'une portion de chaque couche 22 et d'une portion de chaque zone 18, se trouve un conducteur électrique 24 qui pénètre à travers la couche 22 pour réaliser une connection électrique directe entre une zone et une bande. Des fils électriques 26 et 28 fournissent la connection électrique externe pour le générateur 10. Directly above each of the strips 20 is a thin layer 22 of a masking material such as thermally developed silicon dioxide. Above a portion of each layer 22 and a portion of each zone 18 is an electrical conductor 24 which penetrates through the layer 22 to make a direct electrical connection between a zone and a strip. Electrical wires 26 and 28 provide the external electrical connection for generator 10.
Ainsi le générateur 10, tel que représenté, comprend trois cellules photovoltaïques dans une seule plaquette de silicium, les cellules étant connectées en série par des conducteurs électriques 24. Naturellement la plaquette 12 peut contenir plus de 3 cellules distinctes pour produire la tension de sortie désirée pour le générateur 10, le nombre particulier de cellules représentées ne l'ayant été qu'à titre uniquement d'illustration. Thus the generator 10, as shown, comprises three photovoltaic cells in a single silicon wafer, the cells being connected in series by electrical conductors 24. Naturally the wafer 12 can contain more than 3 separate cells to produce the desired output voltage for generator 10, the particular number of cells represented has only been shown by way of illustration.
De préférence, comme représenté dans la figure 2, la zone 18 à laquelle est attaché le fil électrique 28 n'est pas connectée électriquement par un conducteur 24 au reste de la plaquette 12. Ainsi cette portion du générateur 10 est capable de fonctionner à la manière d'une cellule solaire conventionnelle comme sera expliqué ci-dessous, le générateur dans son ensemble pouvant ainsi avoir grâce à cette portion une capacité de sortie améliorée à de faibles niveaux d'éclairement. Preferably, as shown in FIG. 2, the zone 18 to which the electric wire 28 is attached is not electrically connected by a conductor 24 to the rest of the wafer 12. Thus this portion of the generator 10 is capable of operating at the like a conventional solar cell as will be explained below, the generator as a whole can thus have, thanks to this portion, an improved output capacity at low levels of illumination.
La figure 3 est un schéma électrique d'une cellule du générateur 10. Si l'on retire les connecteurs électriques 24 reliant les zones 18 aux bandes 20, chaque cellule du générateur fonctionne simplement comme la combinaison d'un générateur de courant 30 et d'une diode 32. Par l'addition de conducteurs électriques de pontage 24 pour produire. la connection en série d'une pluralité de cellules une résistance 34 apparaît en parallèle avec la diode 32. Pour que le générateur 10 fonctionne de manière efficace comme générateur photovoltaïque, la résistance 34 de chaque cellule doit être aussi grande que possible. FIG. 3 is an electrical diagram of a cell of the generator 10. If the electrical connectors 24 connecting the zones 18 to the strips 20 are removed, each cell of the generator functions simply as the combination of a current generator 30 and d a diode 32. By the addition of electrical bridging conductors 24 to produce. when a plurality of cells are connected in series, a resistor 34 appears in parallel with the diode 32. In order for the generator 10 to function effectively as a photovoltaic generator, the resistor 34 of each cell must be as large as possible.
Les facteurs qui déterminent la résistance 34 de chaque cellule du générateur 10 incluent la résistivité inhérente du matériau semiconducteur de la plaquette 12, la distance entre les bandes 20, c'est-à-dire la largeur des zones 18 et l'épaisseur de la plaquette. En général, la résistivité du matériau semiconducteur augmente avec la pureté du matériau. Ainsi lorsque l'on utilise le silicium comme matériau semiconducteur, celui-ci doit être aussi pur que possible compte tenu du coût d'un tel matériau. De plus, la résistance de chaque cellule est accrue en augmentant la distance entre les bandes 20 ou en réduisant l'épaisseur de la plaquette 12.Ainsi pour obtenir une tension maximale pour le générateur 10, la résistivité du matériau semiconducteur et la largeur des zones 18 doivent être aussi grandes que possible, tandis que l'épaisseur de la plaquette 12 doit être aussi faible que possible. The factors which determine the resistance 34 of each cell of the generator 10 include the inherent resistivity of the semiconductor material of the wafer 12, the distance between the strips 20, i.e. the width of the zones 18 and the thickness of the brochure. In general, the resistivity of the semiconductor material increases with the purity of the material. Thus when silicon is used as a semiconductor material, it must be as pure as possible taking into account the cost of such a material. In addition, the resistance of each cell is increased by increasing the distance between the strips 20 or by reducing the thickness of the wafer 12. Thus to obtain a maximum voltage for the generator 10, the resistivity of the semiconductor material and the width of the zones 18 should be as large as possible, while the thickness of the wafer 12 should be as small as possible.
Par exemple, on a trouvé qu'un générateur photovoltaïque formé de silicium possédant une résistivité d'environ 100 ohm-cm et possédant un rapport largeur de zone/épaisseur d'environ 10:1 fournit une résistance suffisante pour que le générateur fonctionne efficacement. En variante, est également acceptable un générateur photovoltaïque formé de silicium possédant une résistivité de 50 ohm-cm et un rapport largeur de zone/épaisseur de 20:1. For example, it has been found that a photovoltaic generator formed of silicon having a resistivity of approximately 100 ohm-cm and having a zone width / thickness ratio of approximately 10: 1 provides sufficient resistance for the generator to function effectively. Alternatively, a photovoltaic generator formed from silicon is also acceptable, having a resistivity of 50 ohm-cm and a zone width / thickness ratio of 20: 1.
Le matériau utilisé pour former les conducteurs électriques 24 peut être pratiquement tout matériau électriquement conducteur susceptible d'être appliqué facilement et économiquement à la plaquette. Les matériaux actuellement préférés sont l'aluminium et le matériau titane-palladium-argent décrit dans le brevet U.S. The material used to form the electrical conductors 24 can be practically any electrically conductive material capable of being applied easily and economically to the wafer. Currently preferred materials are aluminum and the titanium-palladium-silver material described in the U.S. Patent
4.082.568. Bien que le dioxyde de silicium thermiquement développé soit actuellement le matériau préféré pour réaliser les zones de masquage 18, d'autres matériaux tels que l'oxyde de tantale, le nitrure de silicium et analogues peuvent être utilisés.4,082,568. Although thermally developed silicon dioxide is currently the preferred material for making the masking zones 18, other materials such as tantalum oxide, silicon nitride and the like can be used.
La figure 4 illustre qualitativement l'effet de la résistance sur les caractéristiques de sortie du générateur selon la présente invention. Chaque courbe du graphique représente la tension de sortie en fonction d'un éclairement croissant pour différents générateurs photovoltaïques possédant différentes résistances. Les courbes de droite correspondent à des générateurs possédant une résistance relativement basse tandis que les courbes de gauche correspondent à ceux possédant une résistance relativement élevée. Comme on le voit, le générateur possédant une résistance relativement élevée doit être utilisé pour optimiser la tension de sortie à de faibles niveaux d'éclairement. FIG. 4 qualitatively illustrates the effect of the resistance on the output characteristics of the generator according to the present invention. Each curve of the graph represents the output voltage as a function of an increasing illumination for different photovoltaic generators having different resistances. The right curves correspond to generators having a relatively low resistance while the left curves correspond to those having a relatively high resistance. As can be seen, the generator having a relatively high resistance should be used to optimize the output voltage at low levels of illumination.
Le générateur photovoltaïque 10 représenté aux figures 1 et 2, peut être fabriqué selon un grand nombre de procédés comme cela est évident à un spécialiste des dispositifs à semiconduct
Un procédé actuellement préféré consiste à prévoir une plaque 12 de dimensions appropriées constituée de silicium monocristallin -munie d'une impureté de type p telle que le bore. Après un nettoyage soigne de la plaquette 12 une couche mince de dioxyde de silicium est développée thermiquement sur la totalité de la surface supérieure 14 puis un masque est réalisé par photolithographie sur la couche de dioxyde de silicium. La couche 22 correspondant aux bandes 20 est épargnée tandis que le reste de la couche de dioxyde de silicium correspondant aux zones 18 est retiré chimiquement. Le masque photolithographique (non représenté) est ensuite également retiré.The photovoltaic generator 10 shown in Figures 1 and 2, can be manufactured according to a large number of methods as is obvious to a specialist in semiconductor devices
A currently preferred method consists in providing a plate 12 of suitable dimensions made of monocrystalline silicon - provided with a p-type impurity such as boron. After careful cleaning of the wafer 12, a thin layer of silicon dioxide is thermally developed over the entire upper surface 14 and then a mask is produced by photolithography on the layer of silicon dioxide. The layer 22 corresponding to the strips 20 is spared while the rest of the layer of silicon dioxide corresponding to the zones 18 is chemically removed. The photolithographic mask (not shown) is then also removed.
Après l'enlèvement du masque, une impureté de type n telle que le phosphore est diffusée dans la surface supérieure 14 de la plaquette 12 pour réaliser une pluralité de zones 18 possédant une conductivité de type opposé à celui du reste de la plaquette 12. Un masque photolithographique est appliqué de telle manière qu'une portion de chaque couche 22 soit couverte par le masque de même qu'une portion des zones 18. Des conducteurs électriques 24 sont ensuite appliqués à la surface supérieure 14 par dépot de vapeur d'un métal ou par d'autres procédés conventionnels. Le métal des conducteurs électriques 24 est ensuite amené à pénétrer à travers la couche d'oxyde 22 par chauffage à environ 7000C de façon à réaliser une connection électrique entre les surfaces 18 de conductivité de type n et les bandes 20 de conductivité de type p.Le générateur photovoltaïque 10 est achevé en coupant la plaquette 12 aux dimensions voulues, le long de lignes telles que la ligne 2-2 de la figure 1 et la- ligne 3-3 de la figure 2, puis en fixant les connections externes 26 et 28. After removing the mask, an n-type impurity such as phosphorus is diffused into the upper surface 14 of the wafer 12 to produce a plurality of zones 18 having a conductivity of the type opposite to that of the rest of the wafer 12. A photolithographic mask is applied in such a way that a portion of each layer 22 is covered by the mask as well as a portion of the zones 18. Electrical conductors 24 are then applied to the upper surface 14 by vapor deposition of a metal or by other conventional methods. The metal of the electrical conductors 24 is then caused to penetrate through the oxide layer 22 by heating to about 7000C so as to make an electrical connection between the surfaces 18 of n-type conductivity and the strips 20 of p-type conductivity. The photovoltaic generator 10 is completed by cutting the wafer 12 to the desired dimensions, along lines such as the line 2-2 of FIG. 1 and the line 3-3 of FIG. 2, then fixing the external connections 26 and 28.
La figure 5 illustre une variante de réalisation de générateur photovoltaïque selon la présente invention. Dans ce mode de réalisation, les conducteurs électriques 24 se présentent sous la forme de bandelettes discrètes plutôt que des bandes continues comme représenté aux figures 1 et 2. De plus, les zones 18 ne s'étendent pas sur la totalité de la largeur de la plaquette 12. En choisissant de façon appropriée l'emplacement des conducteurs discrets 24 et la forme des zones 18, on peut former des motifs et/ou des caractères sur la surface supérieure 14 de la plaquette 12 pour ainsi accroître l'aspect esthétique du générateur 10. Il est clair que des configurations autres que celle représentée dans la figure 5 sont possibles pour les zones 18 et les-conducteurs 24 et il en est de même pour les différents emplacements des conducteurs les uns par rapport aux autres. FIG. 5 illustrates an alternative embodiment of a photovoltaic generator according to the present invention. In this embodiment, the electrical conductors 24 are in the form of discrete strips rather than continuous strips as shown in Figures 1 and 2. In addition, the zones 18 do not extend over the entire width of the plate 12. By appropriately choosing the location of the discrete conductors 24 and the shape of the zones 18, patterns and / or characters can be formed on the upper surface 14 of the plate 12 so as to increase the aesthetic appearance of the generator. 10. It is clear that configurations other than that shown in FIG. 5 are possible for the zones 18 and the conductors 24 and it is the same for the different locations of the conductors with respect to each other.
Des détails spécifiques d'un générateur photovoltaïque intégré et particulier et son procédé de fabrication sont décrits dans l'exemple suivant. On doit bien comprendre que cet exemple n'est donné qu'à titre seulement d'illustration et que l'invention n'y est nullement limitée. Specific details of an integrated and particular photovoltaic generator and its manufacturing process are described in the following example. It should be understood that this example is given only by way of illustration and that the invention is in no way limited thereto.
EXEMPLE
On a réalisé selon l'invention un générateur photovoltaïque susceptible d'être utilisé dans des montres-bracelets de type numérique, actionnées électriquement, pour recharger la pile de la montre.EXAMPLE
A photovoltaic generator capable of being used in digital type wristwatches, electrically actuated, for recharging the watch battery has been produced according to the invention.
On utilise une plaquette circulaire de silicium possédant un diamètre d'environ 7,62 cm et une épaisseur d'environ 0,25 mm comportant à titre d'impureté du bore dispersé sur la totalité du volume de la plaquette. Le silicium utilisé pour réaliser la plaquette possède une résistivité d'environ 100 ohm-cm. Après nettoyage, la plaquette est placée dans un four maintenu à environ 9000C et contenant une atmosphère à base de vapeur de façon à développer thermiquement une couche de dioxyde de silicium sur la surface principale de la plaquette. Après 30 minutes environ, la plaquette est retirée du four. Un masque photolithographique possédant 31 fenêtres allongées est ensuite appliqué sur la couche de dioxyde de silicium de telle manière que les fenêtres s'étendent sur toute la largeur de la plaquette.Les portions de la couche de dioxyde de silicium qui ne sont pas recouvertes par le masque sont ensuite enlevées par attaque chimique puis le masque est retiré par lavage à l'acétone. La surface supérieure de la plaquette est ainsi divisée en 30 zones par les bandes de dioxyde de silicium développées. A circular silicon wafer is used having a diameter of approximately 7.62 cm and a thickness of approximately 0.25 mm comprising, as an impurity, boron dispersed over the entire volume of the wafer. The silicon used to make the wafer has a resistivity of around 100 ohm-cm. After cleaning, the wafer is placed in an oven maintained at around 9000C and containing a vapor-based atmosphere so as to thermally develop a layer of silicon dioxide on the main surface of the wafer. After about 30 minutes, the wafer is removed from the oven. A photolithographic mask having 31 elongated windows is then applied to the layer of silicon dioxide in such a way that the windows extend over the entire width of the wafer. The portions of the layer of silicon dioxide which are not covered by the mask are then removed by chemical attack and the mask is removed by washing with acetone. The upper surface of the wafer is thus divided into 30 zones by the strips of developed silicon dioxide.
La plaquette est ensuite placée dans un four de diffusion à environ 9000C possédant une circulation de gaz de diffusion comportant 100 parties d'argon, 10 parties d'oxygène, 0,5 partie de PH 3, de façon à diffuser du phosphore dans les zones de la plaquette délimitées par les bandes de dioxyde de silicium. La diffusion est poursuivie pendant environ 20 minutes pour réaliser des zones possédant une pluralité de jonctions n-p creuses sous la surface principale de la plaquette. The wafer is then placed in a diffusion furnace at approximately 9000C having a circulation of diffusion gas comprising 100 parts of argon, 10 parts of oxygen, 0.5 part of PH 3, so as to diffuse phosphorus in the zones of the wafer delimited by the bands of silicon dioxide. Diffusion is continued for approximately 20 minutes to produce zones having a plurality of hollow n-p junctions under the main surface of the wafer.
Un masque photolithographique est ensuite appliqué à la plaquette de telle manière qu'une portion de chaque bande de dioxyde de silicium et une partie notable de chaque surface soit couverte par le masque. La plaquette munie du masque est placée dans un dispositif de revêtement du type à vide contenant une source d'aluminium à l'intérieur d'une nacelle. L'aluminium est ensuite chauffé à environ 15000C sous vide pour vaporiser l'aluminium qui se dépose alors sur les portions de la plaquette exposées par le masque pour former des conducteurs électriques entre les surfaces de types de conductivité différents pour ainsi ponter les jonctions n-p. Le masque est ensuite retiré. A photolithographic mask is then applied to the wafer so that a portion of each strip of silicon dioxide and a substantial portion of each surface is covered by the mask. The plate fitted with the mask is placed in a coating device of the vacuum type containing a source of aluminum inside a nacelle. The aluminum is then heated to around 15000C under vacuum to vaporize the aluminum which is then deposited on the portions of the wafer exposed by the mask to form electrical conductors between the surfaces of different conductivity types to thereby bridge the n-p junctions. The mask is then removed.
La plaquette est ensuite ébarbée et découpée en plusieurs générateurs possédant chacun une dimension d'environ 0,25 x 0,50 x 1,25 mm et cinq zones ou cellules. La plaquette est coupée le long de lignes similaires à la ligne 2-2 de la figure 1 et la ligne 3-3 de la figure 2 pour réaliser chaque générateur. Le générateur est ensuite achevé en y fixant un fil électrique en contact électrique avec une zone diffusée à une extrémité et un autre fil électrique en contact électrique avec une zone de conductivité différente à l'autre extrémité du générateur, les fils réalisant la connection électrique externe pour le générateur. The wafer is then deburred and cut into several generators each having a dimension of approximately 0.25 x 0.50 x 1.25 mm and five zones or cells. The wafer is cut along lines similar to line 2-2 in Figure 1 and line 3-3 in Figure 2 to make each generator. The generator is then completed by fixing an electrical wire in electrical contact with a diffused area at one end and another electrical wire in electrical contact with a different conductivity area at the other end of the generator, the wires making the external electrical connection. for the generator.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation préférés, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée, qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. Although the invention has been described in connection with preferred embodiments, it is obvious that it is in no way limited thereto, that it can be brought to many variations and modifications without departing from its scope or nor of his mind.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8001168A FR2474242A1 (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Integrated multicell photovoltaic generator - uses semiconductor wafer with two major surfaces, one having several discrete areas covered by oxide layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8001168A FR2474242A1 (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Integrated multicell photovoltaic generator - uses semiconductor wafer with two major surfaces, one having several discrete areas covered by oxide layer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2474242A1 true FR2474242A1 (en) | 1981-07-24 |
Family
ID=9237675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8001168A Withdrawn FR2474242A1 (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Integrated multicell photovoltaic generator - uses semiconductor wafer with two major surfaces, one having several discrete areas covered by oxide layer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2474242A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2875505A (en) * | 1952-12-11 | 1959-03-03 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductor translating device |
GB1010476A (en) * | 1962-01-15 | 1965-11-17 | Secr Aviation | Improved photo-electric generators |
US4156309A (en) * | 1977-12-23 | 1979-05-29 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method of construction of a multi-cell solar array |
-
1980
- 1980-01-21 FR FR8001168A patent/FR2474242A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2875505A (en) * | 1952-12-11 | 1959-03-03 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductor translating device |
GB1010476A (en) * | 1962-01-15 | 1965-11-17 | Secr Aviation | Improved photo-electric generators |
US4156309A (en) * | 1977-12-23 | 1979-05-29 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method of construction of a multi-cell solar array |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0038238B1 (en) | Method of manufacturing of a semiconductor device having an inset grid accessible from the surface | |
FR2503457A1 (en) | SYSTEM OF SOLAR CELLS CONNECTED IN SERIES ON A SINGLE SUBSTRATE | |
EP0127239B1 (en) | Semi-conductor crystal display panel element and display panel comprising such an element | |
EP1839341A1 (en) | Semiconductor device with heterojunctions and an inter-finger structure | |
FR2741196A1 (en) | THERMOELECTRIC CONVERSION MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A MODULE | |
FR2487581A1 (en) | ASSEMBLY OF PHOTOVOLTAIC CELLS AND METHOD OF MANUFACTURING SUCH ASSEMBLY | |
FR2703869A1 (en) | Electrically modulable thermal radiation source and process for its production. | |
FR2481519A1 (en) | PHOTOVOLTAIC DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURE | |
EP2009682A1 (en) | FinFET field-effect transistor isolated from the substrate | |
EP0221616A1 (en) | Optoelectronic component for surface mounting, and method of manufacturing it | |
FR2985606A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING A PHOTOVOLTAIC MODULE WITH TWO ETCHES OF ETCHING P2 AND P3 AND CORRESPONDING PHOTOVOLTAIC MODULE. | |
FR2641646A1 (en) | SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF | |
EP1586122B1 (en) | Photovoltaic module comprising external connector pins | |
FR2549642A1 (en) | SOLAR CELL | |
EP0392944B1 (en) | High voltage spiral resistor | |
CA2352513A1 (en) | Manufacturing process for a power electronic component, and power electronic component thus obtained | |
EP0217471B1 (en) | Semiconductor power device for surface mounting | |
US4184894A (en) | Integrated photovoltaic generator | |
FR2488734A1 (en) | ZENER DIODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
EP0007878A1 (en) | Photoelectric generator | |
FR2474242A1 (en) | Integrated multicell photovoltaic generator - uses semiconductor wafer with two major surfaces, one having several discrete areas covered by oxide layer | |
BE881234A (en) | INTEGRATED PHOTOVOLTAIC GENERATOR AND ITS MANUFACTURING METHOD | |
FR2750247A1 (en) | Field emission cold cathode device | |
CH633908A5 (en) | Integrated photovoltaic generator and its method of manufacture | |
FR2556882A1 (en) | FAST SEMICONDUCTOR COMPONENT, IN PARTICULAR DIODE PIN HIGH VOLTAGE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |