FR2487581A1

FR2487581A1 - Assemblage de cellules photovoltaiques et procede de fabrication d'un tel assemblage

Info

Publication number: FR2487581A1
Application number: FR8114324A
Authority: FR
Inventors: Yuan Sheng Tyan; Evelio A Perez-Albuerne
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1980-07-25
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1982-01-29
Also published as: DE3129344A1; GB2080621B; AU7341181A; IL63412A0; NL8103484A; FR2487581B1; AU548699B2; JPS5753986A; IL63412A; GB2080621A; US4315096A; CA1162282A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES. L'ASSEMBLAGE COMPREND DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES ALLONGEES CONNECTEES EN SERIE SUR UN SUPPORT ISOLANT. L'ASSEMBLAGE EST CONSTITUE DE SOUS-ASSEMBLAGES, CONNECTES EN PARALLELE, DE SOUS-CELLULES CONNECTEES EN SERIE. UNE SOUS-CELLULE COMPREND DES SEGMENTS 46, 54 D'ELECTRODE ET UN SEGMENT SEMI-CONDUCTEUR 46, 48. CHAQUE SEGMENT SEMI-CONDUCTEUR COMPREND UNE COUCHE 46 DE GRANDE RESISTANCE, SUFFISANTE POUR EMPECHER UN COURT-CIRCUIT ENTRE DES ELECTRODES ADJACENTES. CHAQUE SEGMENT D'ELECTRODE 54 EST EN CONTACT AVEC DEUX SEGMENTS SEMI-CONDUCTEURS ADJACENTS. DES SEGMENTS D'ELECTRODE 54 ADJACENTS SONT SEPARES PAR UNE RAINURE 56 QUI DESCEND AU MOINS JUSQU'A LA COUCHE 46 DE GRANDE RESISTANCE. L'INVENTION CONCERNE AUSSI UN PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL ASSEMBLAGE. APPLICATION A LA REALISATION DE PANNEAUX DE CELLULES PHOTOVOLTAIQUES.

Description

La présente invention est relative à un assemblage de cellules

photovolta3ques et à un procédé de fabrication d'un tel assemblage.

Au cours des dernières années, de nombreux progrès importants ont été réalisés dans la technique des cellules solaires en matières minérales. On a pu notamment faire passer les rendements de conversion au-dessus de %. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique 4 035 197 et 4 207 119 décrivent

des exemples de telles cellules perfectionnées.

Cependant, pour que ces cellules puissent remplacer assez largement des sources d'énergie plus classiques, il faut disposer d'assemblages en série de cellules capables de fournir des tensions de sortie sensiblement supérieures à la tension en circuit ouvert de 800 mV que l'on obtient

actuellement avec une seule cellule.

Les assemblages de cellules photovolta!ques que l'on a construit jusqu'à présent souffrent de problèmes tels qu'ils n'ont pu connaître une commercialisation notable. On a construit par exemple des assemblages de cellules solaires connectées en série, dans lesquels les électrodes positives et négatives de cellules adjacentes sont reliées mécaniquement (voir le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 571 915). Cette liaison mécanique d'électrodes de signes contraires entraîne un gaspillage de place entre les cellules et donc une densité de cellules par unité de largeur de l'assemblage qui est inférieure au maximum possible. En outre, le raccordement mécanique des électrodes est coûteux en temps et en travail à fournir, par comparaison avec les techniques de dépôts successifs que l'on

peut utiliser dans le reste de la fabrication des assemblages de cellules.

Suivant une autre technique de fabrication d'assemblages intégrés de cellules, on forme les couches actives des cellules par un dépôt en phase

vapeur, sans utiliser des masques. On enlève ensuite les parties indési-

rables (voir le brevet de la République sud-africaine 78/3886). Cependant, avant le dép8t de la dernière couche formant électrode, on doit former un cordon isolant sur les bords découverts des bandes semi-conductrices, pour empêcher un contact entre cette électrode et les parties semiconductrices de deux cellules adjacentes, comme cela se ferait autrement lors d'une

enduction par dépôt complet sans masques. Ce cordon est nécessaire notam-

ment du fait que les électrodes inférieures de deux cellules adjacentes sont découvertes par l'enlèvement du matériau semi-conducteur. En outre,

la conductivité d'au moins une partie du matériau semi-conducteur (ordinai-

rement le matériau de type p dans une cellule à jonction hétérogène) est telle qu'elle ne peut empêcher un court-circuit si l'électrode externe de deux cellules adjacentes vient en contact avec le matériau de faible résistance. Cependant, la mise en place de ces cordons exige une étape supplémentaire dans le procédé de fabrication, étape qui demande du soin et de la précision et qui accroît par conséquent notablement les coûts de fabrication et ceux des matériaux. En outre, il est difficile de détecter un court-circuit dans une cellule particulière, avant son installation dans un assemblage intégré à montage simultané. L'assemblage étant fait, un court-circuit se manifeste

par une perte de puissance mais sa position dans l'assemblage est indé-

terminable, ce qui empêche sa réparation.

La présente invention a donc pour but de réaliser un assemblage de cellules photovoltaiques, et d'établir un procédé pour fabriquer un tel assemblage, à un coût réduit, permettant l'isolation électrique des

court-circuits qui peuvent se former dans l'assemblage.

On atteint ce but de l'invention avec un assemblage de cellules

photovoltaïques comprenant un support isolant et des cellules photovol-

talques allongées connectées en série sur le support, ces cellules étant en majorité constituées ensemble par A) plusieurs segments, séparés les uns des autres, en un matériau de première électrode, B) plusieurs segments semi-conducteurs dont chacun 1) est en contact avec un segment de première électrode qu'il recouvre entièrement à l'exception d'une partie d'un bord de celui-ci, ce segment semi-conducteur étant aussi en contact avec une partie du support, 2) comprend une couche de matériau semi-conducteur présentant

une résistance suffisamment grande pour emp&cher un court-cir-

cuit entre des segments d'électrode adjacents, et 3) présente des surfaces latérales écartées de celles des segments semi-conducteurs adjacents, C) plusieurs segments, séparés les uns des autres, constitués en un matériau de deuxième électrode, chacun de ces segments recouvrant au moins une partie d'un segment semi-conducteur et venant au contact de ladite partie d'un bord-d'un segment de première

électrode d'une cellule adjacente.

Chaque segment de deuxième électrode est au contact de deux segments semiconducteurs adjacents et des segments de deuxième électrode adjacents sont séparés

par une rainure qui descend au moins jusqu'à la couche semi-

conductrice de grande résistance.

L'invention fournit aussi un procédé de fabrication de cet assemblage, lequel assemblage est muni de contacts électriques établis sur les première et deuxième électrodes aux bornes opposées de l'assemblage pour collecter le courant. On applique, en couches successives, le matériau de première électrode, le matériau semi-conducteur et le matériau de deuxième électrode sur le support isolant, de manière que le matériau de deuxième électrode

de chaque cellule soit connecté en série avec le matériau de première élec-

trode d'une seule cellule adjacente, et on divise chacune de ces cellules, sans diviser les contacts électriques aux bornes de l'assemblage, en plusieurs sous-cellules isolées électriquement, de manière à établir une connexion en parallèle de sous-assemblages de sous-cellules connectées

en série.

L'assemblage intégré de cellules photovoltaiques suivant l'invention est conçu pour permettre sa fabrication par enduction de toute la surface de l'assemblage, sans exiger des bandes isolantes de protection sur les bords des bandes semi-conductrices individuelles, telles que les bandes

isolantes de l'assemblage du brevet sud-africain 78/3886.

L'assemblage et le procédé de fabrication suivant l'invention sont améliorés en ce qu'ils ne comportent aucun moyen pour empêcher le pontage de segments semi-conducteurs adjacents par la deuxième électrode, pontage qui

existe de fait dans l'assemblage terminé. Chaque segment de deuxième élec-

trode est isolé par une rainure qui descend jusqu'à la couche semi-conduc-

trice de grande résistance, au moins. C'est la grande résistance de ce matériau dans cette structure qui permet d'éviter un recours au cordon isolant. Suivant un autre aspect de l'invention, on réalise un assemblage qui permet d'isoler automatiquement les court-circuits accidentels, de

manière à réduire la perte de puissance de l'assemblage. Plus particulière-

ment, outre les étapes qui consistent à déposer des couches sur le support et à retirer des parties de ces couches, comme cela est nécessaire pour déposer simultanément, pour toutes les cellules, la première électrode, le matériau semi-conducteur et la deuxième électrode, l'assemblage et le procédé de fabrication suivant l'invention se distinguent en ce qu'on divise chacune des cellules reliées en série en plusieurs sous-cellules électriquement isolées. Des groupes de sous- cellules forment ainsi des sous-assemblages connectés en série, les sous- assemblages étant reliés en parallèle par des contacts électriques formés aux bornes de chaque

sous-assemblage.

Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, on réalise un assemblage de cellules photovoltaïques comprenant un support isolant et des cellules photovoltaïques allongées connectées en série sur le support, ces cellules étant en majorité constituées ensemble par A) plusieurs segments, espacés les uns des autres, en un matériau de première électrode, B) plusieurs segments semi-conducteurs dont chacun 1) est en contact et recouvre un segment du matériau de première électrode et est en contact avec une partie du support, 2) comprend une couche d'un matériau semi-conducteur présentant

une résistance suffisamment grande pour empêcher un court-

circuit entre des segments d'électrode adjacents et 3) présente des surfaces latérales écartées des surfaces latérales des segments semiconducteurs adjacents, C) plusieurs segments, espacés les uns des autres, d'un matériau de deuxième électrode, chacun de ces segments recouvrant entièrement un segment semi-conducteur à l'exception d'une partie d'un bord de celui-ci et étant en contact avec une seulement des parties latérales du segment de première électrode d'une cellule adjacente. Chacun des segments (54a) de deuxième électrode est en contact avec deux segments semi-conducteurs adjacents (46a) qui forment une jonction redresseuse et des segments de deuxième électrode adjacents (54a) sont séparés par une rainure (56a) qui

descend au moins jusqu'à la couche semi-conductrice de grande résistance.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, la couche semi-conductrice

choisie est une couche de grande résistance.

Dans la présente description on entend par "cellule photovoltaique"

un dispositif "à l'état solide" qui produit un courant électrique en répon-

se à un rayonnement de longueur d'onde appropriée venue d'une source quelconque. Une 'sous -cellule" est une partie d'une telle cellule, isolée électriquement des autres sous-cellules de la cellule et réalisée de

préférence par un procédé décrit ci-dessous.

On a trouvé que l'on pouvait fabriquer un assemblage intégré de cellules qui sont assemblées simultanément, par couchage de chaque couche sur la totalité des cellules, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des cordons isolants de protection ou de réaliser des mises en place critiques de rainures séparatrices, pourvu qu'au moins une partie de chacun des segments semi-conducteurs soit une couche de grande résistance et que les électrodes externes de cellules adjacentes soient séparées par une rainure qui descend au moins jusqu'au matériau semi-conducteur pour former

un intervalle d'air isolant.

On a trouvé aussi que la division de cellules reliées en série en plusieurs sous-cellules reliées en série pour former des sous-assemblages qui sont eux-mêmes connectés en parallèle pour constituer l'assemblage,

réduit l'effet des court-circuits.

Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple - la figure I est une vue en plan d'un assemblage suivant la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe prise suivant le trait de coupe II-II de la figure I - les figures 3 à 6 sont des vues en coupe semblables à celles de la figure 2, qui illustrent les étapes du procédé de fabrication,suivant l'invention, de l'assemblage de la figure I; - la figure 7 est une vue en perspective et en coupe partielle d'une partie d'un autre mode de réalisation de l'assemblage suivant l'invention, et - la figure 8 est une vue en coupe similaire à celle de la figure 2 d'une partie d'un troisième mode de réalisation de l'assemblage suivant l'invention. Comme représenté à la figure 1, et suivant une caractéristique de

l'invention, un assemblage 10 suivant l'invention comprend plusieurs sous-

assemblages 12, 14, 16, 18 et 20 de sous-cellules reliées en série. Bien

entendu, on pourrait avoir des sous-assemblages en nombre différents de 5.

De préférence, chaque sous-assemblage se présente sous la forme d'une

rangée et est électriquement isolé des assemblages adjacents par une rainu-

re 22 qui descend au moins jusqu'à un support isolant 40, représenté sur

la figure 2, et de préférence dans ce support isolant sur lequel sont mon-

tées toutes les sous-cellules. Cependant, les sous-assemblages sont reliés en parallèle du fait de leur structure de contact électrique commun. On entend par "structure de contact électrique" la structure qui établit la liaison électrique d'un assemblage à d'autres organes électriques. Dans ce mode de réalisation, cette structure comprend les contacts 24 et 26 qui sont montés tranversalement aux extrémités opposées de l'assemblage, avec une faible résistance ohmique, au contact des électrodes opposées respectives

de chaque sous-assemblage.

Chacune des sous-cellules d'un sous-assemblage appartient de préférence aussi à l'une de plusieurs cellules "mères" 32, 34, 36 et 38. On entend par "cellule mère" une cellule réalisée avant les sous-cellules dans le

cours du procédé de fabrication suivant l'invention, et dont les souscellu-

les dérivent par division.

Le nombre de sous-assemblages et de cellules mères n'est pas critique excepté en ce que plus il y a de cellules mères, plus grande est la tension de sortie de l'assemblage de même que plus grand est le nombre de cellules reliées en série. En outre, plus le nombre de sous-assemblages est grand, plus faible est l'effet d'un certain court-circuit, dans l'une quelconque

des sous-cellules, sur la puissance de sortie.

Chaque sous-cellule de chaque sous-assemblage comprend (figure 2) un segment de première électrode 42 (ou segment inférieur), séparé des segments 42 correspondants des sous-cellules des sous-assemblages adjacents

par des rainures 22 et séparé des cellules mères adjacentes par des rainu-

res 44. Les segments 42 sont de préférence formés à partir d'une couche

unique 42', comme on l'expliquera dans la suite. Ensuite, chaque souscellu-

le comprend des segments semi-conducteurs. qui, comme représenté sur la figure 2, sont de préférence divisés en deux couches 46 et 48 de deux matériaux différents avec une jonction redresseuse 50 entre elles. Le matériau constituant la couche 46 peut être par exemple du CdS du type n de grande résistance, tandis que le matériau constituant la couche 48 peut être du CdTe du type p. Les matériaux qui conviennent sont décrits en particulier dans le brevet des Etats Unis d'Amérique 4 207 119 auquel on se référera pour plus de détails. Le sélénium amorphe et le GaAs/GaAlAs sont d'autres matériaux qui conviennent. La couche 46 est au contact d'au moins une partie de la surface exposée du segment d'électrode 42 aussi bien que du support 40, par les rainures 44. La résistance du matériau semi-conducteur, au moins dans la couche 46, est suffisamment élevée pour empêcher des court-circuits dans le matériau semi-conducteur entre des segments d'électrode 42 adjacents. On entend ici par "court-circuit" l'état qui prévaut quand la perte en puissance ou en courant due au court-circuit atteint au moins 50% de la puissance totale ou 50% du

courant que l'on tirerait d'une cellule si elle n'était pas courtcircuitée.

Chacun des segments semi-conducteurs formé par les couches 46 et 48 est séparé des segments semi-conducteurs des sous-assemblages adjacents

par des rainures 22, et des segments semi-conducteurs des colonnes adjacen-

tes par un intervalle "y" (figure 2) qui laisse découverte une partie 52 de chaque segment 42 de première électrode. De préférence, chaque partie d'électrode découverte 52 est adjacent à un bord, toujours le même, de

chaque segment d'électrode, de cellule mère en cellule mère.

Finalement, on recouvre chaque sous-cellule avec un segment 54 en un matériau de deuxième électrode, placé à l'extérieur. A l'exception de la cellule mère 38, les segments d'électrode 54 sont en contact avec (a) au

moins une partie de la surface découverte d'une paire de segments semicon-

ducteurs dans deux sous-cellules adjacentes d'un même sous-assemblage et (b) avec la partie découverte 52 du segment 42 de première électrode de la sous-cellule voisine de ce sous-assemblage, pour établir une liaison en série dans ce sous-assemblage. Du fait que l'intervalle "y",entre les

segments semi-conducteurs de sous-cellules adjacentes d'un sous-assembla-

gene contient pas de matériau isolant, les segments d'électrode 54 viennent aussi au contact d'au moins une, et de préférence de deux couches

46 et 48 sur des surfaces latérales 55 de celles-ci. Les segments d'élec-

trode 54 de la cellule mère 38 ne demandent de contact avec aucune couche,

sauf avec les segments semi-conducteurs de cette cellule.

Pour isoler électriquement et séparer les segments 54 les uns des autres dans un sous-assemblage donné de sous-cellules, on forme une rainure 56 dans l'épaisseur de la couche d'électrode utilisée pour former les segments. Pour empêcher des court-circuits entre des segments 54 adjacents d'un sous-assemblage, par la couche semi-conductrice 48, les rainures 56 descendent jusqu'à la couche 46 de grande résistance et de préférence jusque dans cette couche. On évite ainsi des cordons isolants sur les

surfaces latérales 55.

Le choix du matériau particulier à utiliser pour chaque segment d'élec-

trode et pour chaque couche semi-conductrice n'est pas crucial et peut être fait parmi de nombreux matériaux classiques, de préférence capables d'être formés en couches. Du fait des avantages que l'on tire des films minces, on utilise de préférence pour les couches 46 et 48 un matériau polycristallin, comme on le décrit par exemple dans le brevet des Etats Unis d'Amérique 4 207 119 précité. On choisit les matériaux de segments d'électrode 42 et 54 de manière à réaliser, au moins dans l'assemblage de la figure 2, un contact de faible résistance ohmique avec la couche semiconductrice adjacente. Ainsi, les matériaux semi-conducteurs et les matériaux d'électrode agissent efficacement pour fournir un effet

photovolta que.

La longueur effective de chaque sous-cellule de chaque sous-assemblage est repérée par "x" (figure 2), lettre qui repère la distance entre les rainures 44 et 56 d'une sous-cellule particulière. Ainsi, les parties 58 du matériau semi-conducteur qui se trouvent entre les rainures 56 et les rainures qui découvrent les parties 52 de la première électrode, sont

court-circuitées par l'électrode 54.

Suivant un autre aspect de l'invention, on fournit un procédé de

fabrication d'un tel assemblage, procédé suivant lequel on applique succes-

sivement diverses couches les unes sur les autres, pour former les sous-

cellules (voir les figures 3 à 6). Entre chaque application de couche, on supprime des parties de la couche qui vient d'&tre déposée pour définir des sous-cellules dans chaque sous-assemblage et pour connecter en série

les sous-cellules.

Plus particulièrement, comme représenté à la figure 3, on applique une couche 42' d'un matériau de première électrode, par exemple par dépôt sur toute la surface d'un support 40. Ensuite on forme des rainures 44 (figure 4) en supprimant des parties de la couche 42' et éventuellement du

support sous-jacent, de préférence suivant des lignes pratiquement paral-

lèles. On définit ainsi les segments d'électrode 42 allongés et isolés, et des parties découvertes du support. Après cela on applique une couche 46 d'un matériau semi-conducteur de grande résistance sur tous les segments

42 et sur les parties découvertes du support, dans le fond des rainures 44.

On applique par dessus tout cela, éventuellement par dépôt, une couche 48 d'un matériau semi-conducteur capable de former une jonction redresseuse 50 avec la couche 46. Ultérieurement, on supprime des parties des deux couches semi-conductrices (figure 6), de préférence suivant des lignes pratiquement parallèles, pour réaliser des rainures 60 pratiquement parallèles aux rainures 44 mais décalées de celles-ci. Les rainures 60 sont suffisamment profondes pour découvrir des parties 52 des segments d'électrode 42. Les rainures 60 s'étendent sur toute la longueur de l'assemblage, comme les rainures 44, mais cela n'est pas nécessaire. Les

rainures 60 ont pour fonction d'établir une connexion en série des sous-

cellules d'un sous-assemblage. Par conséquent, il n'est pas nécessaire que chaque rainure 60 soit continue, transversalement a chaque sousassemblage entre les rainures d'isolation 22. Cependant, chaque rainure 60 doit

découvrir au moins une partie 52 de segment 42 pour chacun des sous-assem-

blages 12, 14, etc... de sous-cellules. Il n'est pas nécessaire de prévoir une rainure 60 sur le bord gauche de l'assemblage (figure 6), o se trouvera

formée la cellule mère 32.

Après cela, on applique une couche du matériau de deuxième électrode sur toute la surface de l'assemblage, de manière à ponter et à venir en contact avec les segments semi-conducteurs des cellules mères adjacentes,

- - avec au moins une des couches semi-

les conductrices 46 et 48, et de préférence avec/Ueux couches, sur les surfaces latérales 55, et- avec des parties 52 des segments de première électrode (figure 2), parties qui sont découvertes dans les rainures 60, comme décrit en liaison avec la figure 6. On forme ensuite les rainures 56 (figure 2) en supprimant au moins des parties de la couche de deuxième électrode et de toute couche semi-conductrice qui ne présente pas une grande résistance électrique. Les rainures 56 sont pratiquement parallèles aux rainures 60 et décalées par rapport à celles-ci, pour découvrir au moins le matériau semi-conducteur de grande résistance. Il est préférable que les rainures 56 soient plus proches des rainures 60 qui découvrent les parties d'électrode 52, qu'elles ne le sont les rainures 44. On forme

ainsi plusieurs cellules mères connectéps en série.

Finalement, on fixe les contacts électriques 24 et 26 aux segments 42

de la cellule mère 32 et aux segments 54 de la cellule mère 38, respecti-

vement. L'assemblage est alors prêt à fonctionner et les cellules 32, 34, 36 et 38 ainsi formées sont connectées en série. On obtient une amélioration supplémentaire en supprimant des parties de tous les segments d'électrode

42, des couches 46 et 48 et des segments d'électrode 54, suivant des rainu-

res parallèles 22 qui s'enfoncent dans le support 40 pratiquement perpen-

diculairement aux rainures 44 et 46. Les cellules sont alors ainsi divisées mais non pas les contacts 24 et 26, en sous-assemblages 12, 14, 16, 18 et 20 reliés en parallèle. Si, par la suite, un court-circuit apparaît dans une

des sous-cellules,repérée "S" à la figure 1, seule la puissance du sous-

assemblage 18 sera réduite plutôt que la sorti ede la cellule mère 34.

Des conducteurs 66 peuvent relier l'assemblage à d'autres appareils

électriques.

D'une autre façon, on peut construire l'assemblage 10 de manière que la première cellule mère, vue de la gauche vers la droite du point de vue de la figure 2, soit la cellule 34 plutôt que la cellule 32. Le bord gauche de l'assemblage tombe alors sur le trait mixte A. Un tel agencement permet au segment d'électrode 54, au trait A de constituer la structure de contact pour les segments d'électrode négative 42, le segment 54 n'étant pas découpé

alors par des rainures 22 dans ce mode de réalisation. Cet agencement présen-

te l'avantage de permettre la fixation du conducteur 66 sur une face

supérieure plutôt que sur le côté de l'assemblage.

De préférence, on applique chacune des couches par un dépôt du matériau en phase vapeur, tel que par dépôt sous videdes couches d'électrode et par

sublimation en vase clos des couches semi-conductrices. On opère de préfé-

rence la sublimation à une pression située entre 1,3.10-4 Pa (10-6 torr) et 1,3.104 Pa (100 torr). Plus préférablement encore, on choisit la pression entre 1,3.10-3 Pa (10-5 torr) et 1,3.10 Pa (10 torr). La distance entre la source de matériau semi-conducteur et le substrat sur lequel on le dépose (tel qu'un segment 42) est de préférence comprise entre 0,5 et 5 mm. On dépose le matériau semi-conducteur pendant un intervalle de temps compris entre 0,1 s et 10 mn, le substrat étant maintenu à une température comprise

entre 300'C et 6500C. Comme cela est usuel dans la technique de la sublima-

tion, on maintient la température de la source dans chaque cas à une valeur supérieure de 10 à 5000C à la température du segment d'électrode. Le chauffage peut s'obtenir par des techniques classiques telles que, par

exemple, le chauffage par résistance et le chauffage par induction.

On peut utiliser diverses méthodes pour former les rainures 44, 60, 56 et 22. De préférence on creuse ces rainures par des moyens mécaniques tels que la gravure ou par des moyens utilisant une énergie rayonnante

telle qu'un pinceau laser. On peut aussi utiliser une technique de photo-

gravure pour former ces rainures, à l'aide d'une couche protectrice apte à former des réserves. La largeur des rainures, telle que la largeur 'V' des rainures 44 (figures 2 et 4), n'est pas de première importance. On peut

choisir pour w une valeur comprise entre 5 ym et 100 ym.

On choisit la position des rainures 44 de manière que la distance qui sépare la rainure 44 de la colonne 32 du contact électrique 24 soit plus petite que la distance qui sépare la rainure 44 de la colonne 38 du contact 26, de -ère que la largeur effective "x" de chaque colonne

de sous-cellules soit à peu près la même.

La position exacte des rainures 56 peut être légèrement modifiée.

En principe, on doit réduire au minimum les parties 58 inutilisées du matériau semi-conducteur (figure 2). Cependant, si une rainure 56 venait à coïncider accidentellement avec la rainure 60 qui établit un contact entre les segments d'électrode 54 et 42, la liaison en série pourrait être détruite. Par conséquent, pour la facilité de la fabrication, on préfère qu'une certaine partie de chaque segment semi-conducteur soit en

contact avec le segment d'électrode 54 de la cellule voisine.

Le mode de réalisation de la figure 7 illustre une possibilité de réalisation d'une connexion en série des sous-cellules adjacentes d'un sous-assemblage, par la surface latérale découverte du segment d'électrode inférieur. Il illustre aussi le fait que, dans certains cas, les rainures qui séparent les segments de deuxième électrode n'ont pas besoin de supprimer du matériau semi-conducteur. Les éléments similaires à des

éléments déjà décrits sont repérés par le même nombre affecté d'un 'a".

Ainsi, comme dans le mode de réalisation précédent, chaque sous-assemr-

blage 10a comprend, sur un support 40a, des segments d'électrode 42a séparés par des rainures 44a. Les segments semi-conducteurs comprennent une seule couche 46a très résistante. Les rainures 60a descendent jusqu'au support a, ce qui nécessite la suppression d'une partie des segments d'électrode 42a. Une partie de la couche qui forme les segments d'électrode 54a vient ainsi en contact avec le support découvertAeaec le bord 100 des segments d'électrode 42a. Tous les segments semi-conducteurs 46a sont formés de manière à constituer une couche très résistante, et les rainures 56a ne

traversent que la couche constituant la deuxième électrode. La grande résis-

tance de la couche 46a empêche les court-circuits entre les segments 54a.

Du fait qu'on n'utilise qu'un seul matériau semi-conducteur pour constituer la couche 46a, les segments d'électrode 54a sont formés àpartir d'un métal qui établit une jonction redresseuse avec les segments semi-conducteurs 46a. Par exemple, les segments de cellule peuvent être des cellules à barrière de Schottky dans lesquelles la couche 46a est du CdTe du type n alors que les segments 44a sont constitués de métaux formant barrière appropriés. La partie 110 du segment d'électrode 42a peut être utilisée pour établir un contact alors que l'autre contact 26a peut être établi

comme décrit en liaison avec le mode de réalisation précédent.

Le mode de réalisation de la figure 8 représente une structure de contact électrique aux extrémités opposées de l'assemblage, cette structure comprenant des segments d'électrode positive et négative, sans qu'il soit besoin de prévoir des bandes de contact additionnelles. Les éléments similaires à des éléments déjà décrits sont repérés par le même nombre additionné d'un "b". Ainsi, commie pour le mode de réalisation de la figure 2, chaque sous-cellule de l'assemblage lOb comprend, sur un support

b, un premier segment d'électrode 42b, une ou plusieurs couches semi-con-

ductrices 46b et 48b et des segments 54b de deuxième électrode. Les rainu-

res 56b sont formées conme décrit précédemment, de la même façon que les autres rainures d'isolation qui établissent la liaison en-série des segments

d'électrode 54b et 42b de sous-cellules adjacentes d'un même sousassembla-

ge. Cependant, on forme une rainure 120 qui suit au moins une partie de la cellule mère 32b pour supprimer tous les matériaux dans cette rainure sauf

celui du segment d'électrode 42b, du bord externe de cette cellule mère.

Les rainures 22b sont ensuite formées comme on l'a vu plus haut, à l'excep-

tion du fait qu'elles s'arrêtent un peu en avant des extrémités opposées du sous-assemblage pour que les parties 122 et 124,respectivement>,des segments d'électrode 52b et 54b puissent s'étendre sur toute la dimension correspondante de l'assemblage. Ce sont ces parties qui constituent la structure de contact électrique pour les conducteurs 66b de ce mode de réalisation.

EXEMPLE -

On réalise un assemblage conforme à celui de la figure 1, les cellules étant du type à jonction hétérogène. Les matériaux et les procédés de dépôt de ces matériaux sont choisis comme indiqué à l'exemple 1 du brevet des

Etats Unis d'Amérique 4 207 119 précité, pour former un assemblage à éclai-

rer à travers le support. Les parties pertinentes de l'exemple 1 de ce

brevet sont les suivantes: sur un substrat en verre Nésatron (marque dépo-

sée) on dépose une couche de CdS à une température d'environ 550'C sous une atmosphère contenant de l'oxygène à une pression d'oxygène de 0,4 torr (53,3 Pa) jusqu'à obtenir une épaisseur d'environ 0,2 lm. On dépose ensuite une couche de CdTe d'environ 2 pm sur la couche de CdS qui est chauffée à une température d'environ 590'C dans une atmosphère contenant une pression d'argon de 1,5 torr (200 Pa). On dépose enfin une couche d'électrode en or

de 500 A sur la couche de CdTe.

Il y a douze cellules connectées en série dans chaque sous-assemblage et la surface totale de l'assemblage est de 30 cm. Par un jour ensoleillé de mars, l'assemblage a produit une tension en circuit ouvert de 7,86 V

et un courant de court-circuit de 33,4 mA, l'assemblage étant placé horizon-

talement. Le rayonnement incident total mesuré était de 55,2 mWlcm, et on a établit que les cellules avaient un "facteur de charge" éeill factor" suivant la terminologie américaine) d'environ 0,528, mesuré en éclairage solaire simulé AM2* de même intensité. Par conséquent, le rendement de

conversion de l'assemblage complet était d'environ 8% sous éclairage solaire.

On définit "AM2" comme étant le spectre solaire à la surface terrestre dans des conditions climatiques moyennes (techniquement il s'agit du spectre reçu à la surface de la terre suivant deux axes transversaux traversant l'atmosphère). Pour plus de détails sur ce point, on pourra consulter l'ouvrage intitulé "Semiconductor and Semimetals',Vol. 11,Solar Cells,page

XV, édité aux Etats Unis d'Amérique par Academic Press, New York, en 1975.

Ce même ouvrage définit le "fill factor" comme étant la fraction du pro-

duit du courant de court-circuit et de la tension en circuit ouvert qui

est disponible comme puissance de sortie.

Claims

REVENDICATIONS - Assemblage de cellules photovoltaiques comprenant un support isolant et des cellules photovoltaïques allongées connectées en série sur le support, ces cellules étant en majorité constituées ensembles par A) plusieurs segments, séparés les uns des autres, en un matériau de première électrode, B) plusieurs segments semi-conducteurs dont chacun 1) est en contact avec un segment de première électrode qu'il recouvre entièrement à l'exception d'une partie d'un bord de celui-ci, ce segment semiconducteur étant aussi en contact avec une partie du support, 2) comprend une couche de matériau semi-conducteur présentant une résistance suffisamment grande pour empêcher un court- circuit entre des segments d'électrode adjacents, et 3) présente des surfaces latérales écartées de celles des segments semi-conducteurs adjacents, C) plusieurs segments, séparés les uns des autres, constitués en un matériau de deuxième électrode, chacun de ces segments recouvrant au moins une partie d'un segment semi-conducteur et venant au contact de ladite partie d'un bord d'un segment de première électrode d'une cellule adjacente, caractérisé en ce que chaque segment de deuxième électrode (54; 54b) est au contact de deux segments semi-conducteurs adjacents (46, 48; 46b, 48b) et en ce que des segments de deuxième électrode adjacents (54; 54b) sont séparés par une rainure (56; 56b) qui descend au moins jusqu'à la couche semi-conductrice de grande résistance.

2 - Assemblage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les-

dits segments semi-conducteurs (46, 48; 46b, 48b) comprennent un

composé du cadmium du type n.
3 - Assemblage conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ce composé est du CdS et en ce que l'assemblage comprend en outre des segments (48; 48b) du type p interposés entre les segments de CdS du type n (46; 46b) et les segments de deuxième électrode (54; 54b) 4 - Assemblage conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les dits segments semi-conducteurs sont constitués par une seule couche comprenant du CdTe du type n et en ce que les segments de deuxième électrode (54; 54b) sont choisis de manière à constituer

une jonction 50 redresseuse avec ladite couche en CdTe.

- Assemblage de cellules photovolta!ques comprenant un support isolant et des cellules photovoltaïques allongées connectées en série sur le support, ces cellules étant en majorité constituées ensemble par A) plusieurs segments, espacés les uns des autres, en un matériau de première électrode, B) plusieurs segments semi-conducteurs dont chacun

1) est en contact et recouvre un segment du matériau de premiè-

re électrode et est en contact avec une partie du support,

2) comprend une couche d'un matériau semi-conducteur présen-

tant une résistance suffisamment grande pour empêcher un court-circuit entre des segments d'électrode adjacents et 3) présente des surfaces latérales écartées des surfaces latérales des segments semi-conducteurs adjacents, C) plusieurs segments, espacés les uns des autres, d'un matériau de deuxième électrode, chacun de ces segments recouvrant entièrement un segment semi-conducteur à l'exception d'une partie d'un bord de celui-ci et étant en contact avec une

seulement des parties latérales du segment de première élec-

trode d'une cellule adjacente, caractérisé en ce que chacun des segments (54a) de deuxième électrode est en contact avec deux segments semiconducteurs adjacents (46a) qui forment une jonction redresseuse et en ce que des segments de deuxième électrode adjacents (54a) sont séparés par une rainure (56a) qui descend au moins jusqu'à la couche semi-conductrice de

grande résistance.
6 - Assemblage conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 5,

caractérisé en ce que les dits segments de première et deuxième élec-

trodes (42, 54; 42a, 54a; 42b, 54b) et les dits segments semi-

conducteurs (46, 48; 46a, 48a; 46b, 48b) sont parallèles les uns

aux autres.
7 - Assemblage conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 5,

caractérisé en ce que les segments de deuxième électrode (54; 54a 54b) sont agencés de manière à être décalés par rapport aux segments

semi-conducteurs sous-jacents.
8 - Assemblage conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2, 5, 6

ou 7, caractérisé en ce que les dits segments prennent la forme de bandes.
9 - Assemblage conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 5,

caractérisé en ce que les dites cellules se présentent sous la forme de sous-cellules distribuées suivant plusieurs sous-assemblages (12, 14,

16, 18 et 20), les sous-cellules de chaque sous-assemblage étant connec-

tées en série et isolées électriquement des sous-cellules des sous-assem-

blages adjacents par des rainures (22) qui descendent jusqu'au support (40; 40a; 40b), l'assemblage comprenant en outre des premier et deuxième contacts électriques (24, 26; 26a) qui connectent ensemble

tous les sous-assemblages à leurs bornes opposées, ce par quoi l'assem-

blage est constitué par des sous-assemblages connectés en parallèle

de sous-cellules connectées en série.

- Assemblage conforme à l'une quelconque des revendications I ou 5,

caractérisé en ce qu'il comprend en outre des premier et deuxième con-

tacts (24, 26; 26a) connectés à ces première et deuxième électrodes, respectivement, aux bornes de l'assemblage, pour collecter le courant, les dits segments de deuxième électrode (54; 54a; 54b) qui sont connectés au dit deuxième contact (26; 26a) étant en contact de recouvrement avec les segments semi-conducteurs de l'une seulement

de deux cellules adjacentes.

Il - Procédé de fabrication d'un assemblage de cellules photovoltaïques

suivant l'une quelconque des revendications I à 10, assemblage muni

de contacts électriques établis sur les première et deuxième électro-

des aux bornes opposées de l'assemblage pour collecter le courant, Caractérisé en ce qu'on applique, en couches successives, le matériau de première électrode, le matériau semi-conducteur et le matériau de deuxième électrode sur le support isolant, de manière que le matériau de deuxième électrode de chaque cellule soit connecté en série avec le matériau de première électrode d'une seule cellule adjacente, et en ce qu'on divise chacune de ces cellules, sans diviser les contacts électriques aux bornes de l'assemblage, en plusieurs sous-cellules

isolées électriquement, de manière à établir une connexion en paral-

lèle de sous-assemblages de sous-cellules connectées en série.
12 - Procédé conforme à la revendication 11, caractérisé en ce qu' (a) on dépose une couche du matériau semi-conducteur de grande résistance sur des segments du matériau de première électrode formés sur un support isolant et on dépose aussi cette couche sur des parties de ce support, (b) on supprime, pour la majorité des cellules, des parties de ce matériau semi-conducteur pour découvrir une partie du matériau de

première électrode et des surfaces latérales de cette couche semi-

conductrice (e) on dépose le matériau de deuxième électrode sur toute la surface de l'assemblage pour qu'il vienne en contact avec les surfaces découvertes de la couche semi-conductrice et avec les parties découvertes du matériau de première électrode et (d) on supprime, pour chacune des cellules, au moins une partie du matériau de deuxième électrode pour découvrir au moins le matériau semi-conducteur de

grande résistance.