FR2523768A1 - Systeme permettant de reflechir un rayonnement non utilise et le renvoyer dans une region active d'une matiere semi-conductrice d'un dispositif photovoltaique et dispositifs utilisant un tel systeme - Google Patents

Abstract

UN SYSTEME REFLECTEUR ARRIERE NOUVEAU ET PERFECTIONNE PAR EXEMPLE POUR DISPOSITIFS PHOTOVOLTAIQUES, COMPREND UNE COUCHE DE MATERIAU REFLECHISSANT 118 PAR EXEMPLE UN METAL CONDUCTEUR COMME LE CUIVRE, L'OR, L'ARGENT OU L'ALUMINIUM, OU LEURS ALLIAGES. ENTRE LA COUCHE TRES REFLECHISSANTE ET LES REGIONS SEMI-CONDUCTRICES DU DISPOSITIF EST DISPOSEE UNE COUCHE CONDUCTRICE TRANSPARENTE 115, PAR EXEMPLE UN OXYDE COMME L'OXYDE D'ETAIN ET D'INDIUM, LE STANNATE DE CADMIUM OU L'OXYDE D'ETAIN DOPE, QUI FAVORISE LA REFLEXION ET TIENT LIEU DE BARRIERE EMPECHANT LA DIFFUSION DU MATERIAU TRES REFLECHISSANT DANS LES REGIONS SEMI-CONDUCTRICES. LES SYSTEMES REFLECTEURS ARRIERE DE L'INVENTION S'APPLIQUENT AUX CELLULES PHOTOVOLTAIQUES P-I-N. DE PREFERENCE LA COUCHE P A UNE BANDE INTERDITE LARGE, ET LA REGION INTRINSEQUE ACTIVE EST UN ALLIAGE DE SILICIUM AMORPHE FLUORE. UNE CONFIGURATION P-I-N EN TANDEM EST EGALEMENT ENVISAGEE.

Description

conductivité de type N et de type P Ceci a été accompli en diffusant dans

un matériau cristallin de ce genre des parties pour un million de matériaux dopants donneurs (N) ou récepteurs (P) introduits comme impuretés de substitution dans les matériaux cristallins sensiblement purs, pour aug- menter leur conductivité électrique et pour contrôler leur type de conduction en le rendant P ou N Les procédés de fabrication de cristaux à jonction P-N font appel à des

procédures extrêmement complexes, longues et coûteuses.

Ainsi ces matériaux cristallins utiles dans les cellules solaires et dans les appareils de contrôle du courant sont produits sous des conditions très strictement contrôlées en développant des monocristaux de silicium ou de germanium et, lorsque des jonctions P-N sont requises, en dopant de tels monocristaux avec des quantités extrêmement faibles et

critiques de dopants.

Ces processus de développement de cristaux produi-

sent des cristaux relativement si petits que les cellules solaires nécessitent l'association de nombreux monocristaux

pour couvrir la surface souhaitée d'un seul panneau de mono-

cellule solaire La quantité d'énergie nécessaire pour fa-

briquer une cellule solaire par' ce procédé, les limites in-

duites par la limitation de taille du cristal de silicium et la nécessité de couper et d'assembler un tel matériau cristallin ont eu pour conséquence une barrière économique

infranchissable pour l'utilisation à grande échelle de cel-

lules solaires semi-conductrices cristallines à des fins de conversion d'énergie En outre le silicium cristal présente un flanc optique indirect qui a pour conséquence une faible absorption de la lumière dans le matériau A cause de cette

faible absorption de lumière, les cellules solaires cristal-

lines doivent avoir une épaisseur d'au moins 50 microns pour absorber la lumière du soleil incidente Hème si le matériau monocristal est remplacé par du silicium polycristallin, avec

des procédés de production plus économiques, le flanc opti-

que indirect ne disparaît pas; ainsi l'épaisseur du matériau

n'est pas réduite Un matériau polycristallin fait égale-

ment appel à l'addition de frontières granulaires, et à d'au-

La présente invention concerne les systèmes ré-

flecteurs arrière et les dispositifs photovoltalques les utilisant La présente invention s'applique en particulier aux dispositifs photovoltalques formés de couches d'alliages semi-conducteurs amorphes Les systèmes réflecteurs arriè- re de la présente invention procurent une réflexion accrue

de la lumière non absorbée pour la renvoyer dans les dis-

positifs dans lesquels ils sont utilisés Un avantage de cette approche est qu'une absorption de photons accrue et

une génération de porteurs électrisés dans les couches ac-

tives sont possibles pour créer des courants de court-cir-

cuit plus élevés Un autre avantage est que la caractéris-

tique de réponse améliorée des alliages de silicium amorphe

< ffluorés peut être plus complètement réalisée dans les dispo-

sitifs photovoltalques en mettant en oeuvre la présente in-

vention L'application ia plus importante de l'invention est la fabrication de dispositifs photovoltaïques à alliage de silicium amorphe de configuration P-I-N, soit comme mono cellules, soit comme cellules multiples comportant plusieurs

mono cellules De préférence, les couches dopées des cel-

lules P-I-N ont des coefficients d'absorption faibles dans les régions des longueurs d'onde concernées, afin de mieux

utiliser le réflecteur arrière de la présente invention.

Le silicium est la base de l'énorme industrie des semi-conducteurs cristallins et est le matériau qui a permis l'obtention de cellules solaires cristallines onéreuses à

haut rendement ( 18 pour cent) pour les applications spatia-

les Pour les applications terrestres, les cellules solaires cristallines ont typiquement des rendements beaucoup plus

faibles, de l'ordre de 12 pour cent au moins Quand la tech-

nologie des semi-conducteurs cristallins a atteint un niveau

commercial, elle est devenue la base de la présente indus-

trie de fabrication gigantesque des dispositifs à semi-con-

ducteurs Ceci était dé a la capacité par les scientifiques de développer du germanium sensiblement sans défauts, et en

particulier les cristaux de silicium, puis de les transfor-

mer en des matériaux extrinsèques comprenant des régions à

tres défauts, qui sont généralement nuisibles.

En résumé, les dispositifs à cristaux de silicium ont des paramètres fixes qui ne peuvent Otre variés comme on le souhaite, font appel à de grandes quantités de matière, ne peuvent être produits que sur des surfaces relativement

petites, et sont onéreux et longs à produire Les disposi-

tifs basés sur des alliages de silicium amorphe peuvent éli-

miner les inconvénients de ces cristaux de silicium Un allia-

ge de silicium amorphe présente un effet d'absorption de flanc op-

tique dont les propriétés sont similaires à celles d'un semi-

conducteur à lacune directe, et seule une épaisseur de ma-

tériau inférieure ou égale à un micron peut absorber la mê-

me quantité de lumière solaire que le silicium cristallin

de 50 microns d'épaisseur En outre les alliages de sili-

cium amorphe peuvent être fabriqués plus rapidement, plus

facilement et sur des surfaces plus importantes que le si-

licium cristallin.

Ainsi un effort considérable a été fourni pour développer des procédés pour facilement déposer des alliages ou films de semi-conducteur amorphe, qui puissent chacun

couvrir des surfaces relativement importantes, de façon sou-

haitée, uniquement limités par la dimension des équipements de dépôt, et qui puissent être facilement dopés pour former des matériaux de type P et de type N, pour réaliser à partir de cela des jonctions P-N équivalentes à celles

produites par les cristaux correspondants Pendant de nom-

breuses années, un tel travail s'est avéré sensiblement im-

productif Les film de silicium ou de germanium amorphe (groupe IV) sont normalement coordonnés en quatre étapes, et

se sont avérés présenter des microvides et des liaisons ins-

tables, ainsi que d'autres défauts qui engendrent une gran-

de densité d'états localisés dans leur bande d'énergie La présence d'une densité d'états importante dans la bande d'énergie des films de semiconducteur silicium amorphe a pour conséquences un degré de photoconductivité faible et une durée de vie des porteurs plus courte, ce qui rend de

tels films inappropriés aux applications photoélectriques.

En outre, de tels films ne peuvent être successivement dopés ou autrement modifiés pour élever le niveau de Fermi à une valeur proche des bandes de conduction ou de valence, ce qui les rend inappropriés à l'obtention de jonctions P-N pour des applications à cellules solaires ou de con-

trôle de courant.

Lors d'une tentative pour minimiser les problè-

mes mentionnés plus haut inhérents au silicium am Drphe (estimés à l'origine élémentaire), W E Spear et P G Le Comber,

du Laboratoire de Physique de Carnegie, Université de Dun-

dee, Ecosse, ont effectué certains travaux sur le 'Dopage par substitution du Silicium Amorphe", tels que rapportés par une publication dans "Solid state Communications", vol.

17, p 1193-1196, 1975, afin de réduire les états locali-

sés situés dans la bande interdite du silicium amorphe, pcur

faire s'approcher celui-ci au maximum du silicium cristal-

lin intrinsèque, et de doper par substitution les matériaux amorphes avec des dopants classiques appropriés, comme pour

le dopage de matériaux cristallins, pour les rendre extrin-

sèques et de type de conduction N ou P. La réduction des états localisés a été accomplie

par dépôt à décharge luminescente de films de silicium amor-

phe, un gaz de silane (Si H 4) traversant un tube de réaction o le gaz se décomposait par une décharge luminescente à haute fréquence, et se déposait sur un substrat, avec une température de substrat d'environ 227 à 3270 C Le matériau ainsi déposé sur le substrat était un matériau intrinsèque amorphe consistant en du silicium et de l'hydrogène Afin de produire un matériau amorphe dopé, un gaz de phosphène (PH 3) pour une conduction de type N, ou un gaz de diborane (B 286) pour une conduction de type P était mélangé avec

le gaz de silane pour traverser le tube de réaction à déchar-

ge luminescente sous les mêmes conditions d'opération La concentration gazeuse des dopants utilisés était comprise entre 5 x 10 6 et 10-2 parties par volume Le matériau ainsi déposé s'est avéré extrinsèque et d'un type de conduction N ou P.

Bien que ces chercheurs l'ignoraient, on sait main-

tenant, par d'autres travaux, que l'hydrogène de silane se

combine à une température optimale avec de nombreuses liai-

sons instables du silicium pendant le dépôt par décharge luminescente, pour sensiblement réduire la densité des états

localisés dans la bande interdite, afin de rendre les pro-

priétés électroniques du matériau amorphe les plus proches

possibles de celles du matériau cristallin correspondant.

L'incorporation d'hydrogène dans le procédé ci-

dessus est cependant soumise à des limitations basées sur

un taux fixe hydrogène/silicium dans le silane, et sur di-

verses configurations de liaisons Si:H qui introduisent de nouveaux états anti-liants C'est pourquoi il existe des limitations de base quant à la réduction de la densité des

états localisés dans ces matériaux.

Des alliages de silicium amorphe grandement amé-

liorés ont réduit de façon significative les concentrations

d'états localisés dans leurs bandes interdites, et des pro-

priétés électroniques de bonne qualité ont été obtenues par décharge luminescente, comme décrit plus en détail dans le

brevet US N 4 226 898 pour "Semi-conducteurs amorphes équi-

valents à des semi-conducteurs cristallins", de Stanford R Ovshinsky et Arun Madan, publié le 7 octobre 1980, et par dépôt en phase vapeur, comme décrit plus en détail dans le

brevet US N 4 217 374, de Stanford R Ovshinsky et Mazatzu-

gu Izu, publié le 12 ao It 1980 sous le méme titre Comme

l'enseignent ces brevets, qui sont incorporés ici par réfé-

rence, du fluor est introduit dans l'alliage semi-conducteur de silicium amorphe afin de réduire sensiblement la densité des états localisés dans celui-ci En particulier du fluor

activé se lie facilement avec le silicium dans le corps amor-

phe pour sensiblement diminuer la densité des états de dé-

faut localisés, car la réactivité élevée sous faibles di-

mensions pour la liaison chimique des atomes de fluor permet à ceux-ci de procurer un alliage de silicium amorphe plus pur Le fluor se lie aux liaisons instables du silicium et

forme ce que l'on pense être une liaison stable à prédomi-

nance ionique, avec des angles de liaison flexibles, ce qui a pour conséquence une compensation et une altération plus

stables et plus efficaces que celles obtenues par l'hydro-

gène et les autres agents de compensation ou d'altération.

Le fluor se combine également de préférence avec le silicium et l'hydrogène, en utilisant l'hydrogène de la façon la plus souhaitable, puisque l'hydrogène présente plusieurs options de liaison Sans le fluor, l'hydrogène ne peut pas se lier de la façon souhaitée dans le matériau, ce qui provoque des

états de défaut supplémentaires dans la bande interdite ain-

si que dans le matériau lui-même C'est pourquoi le fluor

est considéré comme étant un élément de compensation ou d'al-

tération plus efficace que l'hydrogène, lorsqu'il est uti-

lisé seul ou avec de l'hydrogène, à cause de sa plus grande

réactivité et de sa plus grande spécificité en liaison chi-

mique,et de son électronégativité élevée.

Par exemple, la compensation peut être réalisée avec du fluor seul ou en combinaison avec de l'hydrogène,

en ajoutant cet (ces) élément (s) en de très faibles quan-.

tités (par exemple des fractions de un pour cent atomique).

Cependant les quantités de fluor et d'hydrogène les plus

souhaitables sont bien supérieures à de tels faibles pour-

centages, de façon à former un alliage silicium-hydrogène-

fluor De telles quantités d'alliage de fluor et d'hydro-

gène peuvent, par exemple, être situées dans la gamme des 1 à 5 pour cent, ou plus On pense que l'alliage ainsi formé a une plus faible densité d'états de défaut dans la

bande interdite que celle obtenue par la simple neutralisa-

tion des liaisons instables et d'états de défaut similaires.

De telles quantités plus importantes de fluor, en particulier,

semblent participer substantiellement à une nouvelle confi-

guration de structure d'un matériau amorphe contenant du si-

licium, et facilitent l'addition d'autres matériaux d'allia-

ge, comme le germanium Le fluor, en plus de ses autres ca-

ractéristiques mentionnées ici, semble être l'organisateur d'une structure locale dans l'alliage contenant du silicium, par des effets inductifs et ioniques Il semble que le fluor influence également la liaison de l'hydrogène en agissant de façon bénéfique pour diminuer la densité des états de défaut auxquels l'hydrogène contribue, tout en agissant comme un élément réducteur de la densité de ces états Le rôle ionique que joue le fluor dans un tel alliage semble être un facteur important en ce qui concerne les relations

avec le voisin le plus proche.

Les alliages de silicium amorphe contenant du fluor ont ainsi démontré des caractéristiques grandement

améliorées pour les applications photovoltalques par rap-

port aux alliages de silicium amorphes contenant simplement de l'hydrogène comme élément réducteur de la densité des

états Cependant, afin d'optimiser complètement ces allia-

ges de silicium amorphes contenant du fluor lorsqu'ils sont

utilisés pour former les régions actives d'appareils pho-

tovoltalques, il est nécessaire d'assurer qu'une proportion

la plus grande possible des photons disponibles y sont ab-

sorbés, pour effectivement engendrer des paires électron-

trou. Ce qui précède est important, par exemple dans les dispositifs photovoltalques de configuration P-I-N Les dispositifs de ce type comportent des couches dopées P et N de part et d'autre d'une couche intrinsèque active, o les paires électron-trou sont engendrées Elles établissent un gradient de potentiel à travers l'appareil pour faciliter

la séparation des électrons et des trous et présentent éga-

lement des couches de contact destinées à faciliter la récu-

pération des électrons et des trous en tant que courant élec-

trique. Les photons disponibles ne sont pas tous absorbés par les régions actives Bien que la plupart des photons de longueur d'onde courte sont absorbés, une grande partie des photons de longueur d'onde plus élevée, dont l'énergie

est proche du flanc d'absorption du matériau semi-conduc-

teur intrinsèque, ne sont pas absorbés La perte de ces photons non absorbés réduit les courants qui peuvent être produits Pour éviter la perte de ces photons de longueur d'onde plus élevée, des réflecteurs arrière formés de matériaux conducteurs métalliques ont été employés pour réfléchir la lumière non utilisée ou non absorbée et la

renvoyer dans les régions actives des appareils.

Les couches de type P et N sont conductrices et présentent de préférence un coefficient d'absorption faible pour les longueurs d'onde situées à proximité du bord de la bande, pour diminuer l'absorption de photons

dans ces couches Un réflecteur arrière est donc extrême-

ment avantageux lorsqu'utilisé en conjonction avec une cou-

che de type P ayant Par exmple une bande interdite large for-

mant l'une des couches dopées d'un tel dispositif Les couches réflectrices arrière servent donc à réfléchir la

lumière inutilisée pour la renvoyer dans la région intrin-

sèque du dispositif et permettre une plus grande utilisa-

tion de l'énergie solaire pour engendrer des paires élec-

tron-trou supplémentaires Une couche réflectrice arrière permet à une plus grande partie des photons disponibles de passer dans la couche intrinsèque active, et d'y être

absorbés.

Malheureusement, les réflecteurs arrière opti-

maux de la technique antérieure n'étaient capables de ré-

fléchir qu'environ 80 pour cent de la lumière inutilisée de longueurs d'onde concernées pour les renvoyer dans les dispositifs dans lesquels elle est utilisée Les métaux nobles comme le cuivre et l'argent, ainsi que les métaux comme l'aluminium, parce qu'ils sont bons conducteurs, ont

été suggérés comme matériaux possibles de réflecteurs ar-

rière Cependant ces métaux peuvent diffuser dans le semi-

conducteur des appareils dans lesquels ils sont utilisés et, en le faisant, détériorent la caractéristique de réponse photoélectrique des appareils En conséquence, des couches

minces d'autres métaux moins conducteurs et moins réfléchis-

sants ont été employées comme barrières de diffusion pour

de tels réflecteurs arrière De tels métaux moins conduc-

teurs et moins réfléchissants comprennent le molybdène et le chrome Bien que ces métaux empêchent la diffusion dans

le semi-conducteur des dispositifs, leur pouvoir de réfle-

xion est inférieur à celui des métaux plus conducteurs.

Ainsi il estnécessaire de prévoir des systèmes réfléchis-

sants arrière meilleurs, qui procurent non seulemnt une réflexion plus importante de la lumière inutilisée, mais empêchent également la diffusion du matériau du réflecteur arrière

dans les dispositifs.

Les inventeurs de la présente demande ont décou-

vert des systèmes réflecteurs arrière nouveaux et perfec-

tionnés, qui procurent à la fois une réflexion supérieure

de la lumière inutilisée par rapport aux réflecteurs ar-

rière de la technique antérieure, et une protection contre la diffusion des matériaux du réflecteur arrière dans le semi-conducteur des dispositifs Les réflecteurs arrière de la présente invention peuvent être utilisés à la fois

dans des dispositifs photovoltaïques monocellule de confi-

guration P-I-N et dans les dispositifs à cellules multiples

comportant plusieurs monocellules.

La présente invention crée des systèmes réflec-

teurs arrière nouveaux et perfectionnés destinés à être utilisés dans des appareils photovoltalques Les systèmes réflecteurs arrière de la présente invention procurent une réflexion supérieure de la lumière non absorbée, pour la

renvoyer dans les régions actives des dispositifs dans les-

quels elle est utilisée, tout en empêchant la diffusion des

matériaux du réflecteur arrière dans les dispositifs.

Les systèmes réflecteurs arrière comprennent une couche d'un matériau très réfléchissant et une couche d'un conducteur transparent La couche conductrice transparente est disposée entre le dispositif et la couche de matériau

très réfléchissant.

Le matériau très réfléchissant peut être un maté-

riau métallique très réfléchissant comme l'or, l'argent, le

cuivre ou l'aluminium, ou des alliages de ceux-ci Le ma-

tériau métallique très réfléchissant peut également être un

composé métallique comme WN, Ti N, Zr N, Hf Nxl ou Mo Nx.

Le conducteur transparent peut être un oxyde con-

ducteur transparent comme l'oxyde d'étain et d'indium, le

stannate de cadmium, l'oxyde d'étain dopé, l'oxyde de va-

nadium, l'oxyde d'étain et de germanium, l'oxyde ferrique,

l'oxyde de zinc et l'oxyde de cuivre Le conducteur trans-

parent peut également être un chalcogénide conducteur - transparent comme le séléniurede zinc, ou le sulfure de

cadmium Il peut également être du carbure de silicium.

Le conducteur transparent sert à favoriser la réflexion de la lumière non absorbée pour la renvoyer dans

les dispositifs et sert également de couche formant bar-

rière transparente destinée à éviter la diffusion des ma-

tériaux très réfléchissants dans les régions semi-conduc-

trices des appareils Les systèmes réflecteurs arrière

de la présente invention procurent ainsi une réflexion ar-

rière accrue de la lumière non absorbée, sans dégrader les caractéristiques de réponse photoélectrique des matériaux

semi-conducteurs des dispositifs.

Les réflecteurs arrière de la présente invention

sont particulièrement applicables aux dispositifs photovol-

talques de configuration P-I-N De tels dispositifs com-

prennent une région semi-conductrice active intrinsèque

dans laquelle les paires électron-trou engendrés par photo-

électricité sont créées, et des régions dopées de conduc-

tivités opposées sur les côtés opposés respectifs de la région intrinsèque La région intrinsèque active est de

préférence un corps ou couche en alliage de silicium amor-

phe contenant du fluor comme élément réducteur de la densité

des états Les régions dopées comprennent également de fa-

çon préférée une couche d'alliage de silicium amorphe de type P à bande interdite large, formant l'une ou l'autre des couches semi-conductrices supérieure ou inférieure du dispositif Dans les deux cas, les régions semi-conductrices amorphes sont de préférence déposées sur un substrat, la couche de métal très conducteur étant adjacente au substrat, et l'oxyde conducteur transparent étant disposé entre la couche de matériau très réfléchissant et la couche inférieure dopée il Sensiblement tous les photons de longueurs d'onde

les plus courtes sont absorbés dans les régions intrinsè-

ques actives, tandis que seule une partie des photons ayant des longueurs d'onde plus élevées et des énergies proches du flanc d'absorption du matériau intrinsèque sont

absorbées C'est pourquoi l'épaisseur du conducteur trans-

parent est ajustée de façon à optimiser la réflexion des photons de longueurs d'onde les plus élevées A cet effet, l'épaisseur du conducteur transparent est de préférence

déterminée par la relation: -

d = -Àk/4 n o: d est l'épaisseur de la couche;

k est la longueur d'onde minimale des photons à ré-

fléchir; n est l'indice de réfraction du conducteur transparent; et

k est un multiplicateur entier impair.

Les systèmes réflecteurs arrières de la présente

invention peuvent également être utilisés dans les disposi-

tifs à cellules multiples, comme les cellules en tandem.

Ainsi un premier objet de l'invention est de pro-

poser des moyens réflecteurs arrières perfectionnés pour ré-

fléchir un rayonnement inutilisé et le renvoyer dans la ré-

gion active d'un dispositif photovoltalque constitué d'un matériau semiconducteur qui comporte au moins une région active que peut heurter un rayonnement, afin d'engendrer des porteurs électrisés Les moyens réflecteurs arrières sont caractérisés par une première couche constituée d'un matériau transparent, et par une seconde couche adjacente à ladite première couche et située sur le côté de celle-ci

opposé à la région active, la seconde couche étant consti-

tuée d'un matériau très réfléchissant.

Un second objet de l'invention est de proposer un dispositif photovoltaïque à cellules multiples constitué de

couches multiples d'alliages semi conducteurs amorphes dé-

* posés sur un substrat Le dispositif comporte plusieurs

monocellules disposées en série, comprenant une cellule in-

férieure, chaque monocellule comprenant: une première cou-

che d'un alliage semi-conducteur amorphe dopé; un corps en un alliage semi-conducteur amorphe intrinsèque déposé sur la première couche dopée; une autre couche d'alliage semi- conducteur amorphe dopé déposée sur le corps intrinsèque, et de conductivité opposée par rapport à la première couche d'alliage semi-conducteur amorphe dopé; et est caractérisé par un réflecteur arrière entre la cellule du bas et le substrat, ledit réflecteur arrière comportant une première couche formée d'un conducteur transparent, adjacente à la

cellule du bas, et une seconde couche située entre la pre-

mière couche et le substrat, la seconde couche étant cons-

tituée d'un matériau très réfléchissant.

La forme de réalisation préférée de l'invention est décrite ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la fig 1 est une représentation schématique d'un dispositif de dépôt par décharge luminescente qui peut

être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de la pré-

sente invention pour fabriquer les dispositifs photovoltal-

ques de l'invention; la fig 2 est une vue en coupe d'une partie du dispositif de la fig 1, selon les lignes 2-2 de cette figure; la fig 3 est une vue en coupe d'un dispositif photovoltalque P-I-N illustrant la présente invention; et la fig 4 est une vue en coupe d'un assemblage

à cellules multiples comportant plusieurs cellules photovol-

talques P-I-N disposées en configuration tandem, illustrant

la présente invention.

En référence particulière à la fig 1, un dispo-

sitif de dépôt par décharge luminescente 10 comprenant un carter 12 est représenté Le carter 12 abrite une chambre à vide 14 et comprend une chambre d'entrée 16 et une chambre de sortie 18 Un organe cathodique arrière 20 est monté dans la chambre arrière 11 par l'intermédiaire d'un isolant 22. L'organe arrière 20 comprend un manchon isolant 24 abritant circonférentiellement l'organe arrière 20 Un écran d'obscurité 26 est espacé du manchon 24 et l'entoure

circonférentiellement Un substrat 28 est fixé à une ex-

trémité intérieure 30 de l'organe arrière 20 par un support

32 Le support 32 peut être vissé ou autrement convention-

nellement fixé à l'organe arrière 20, en contact électri-

que avec lui.

L'organe cathodique arrière 20 comprend un puits 34 à l'intérieur duquel est inséré un chauffage électrique

36 destiné à chauffer l'organe arrière 20, et donc le subs-

trat 28 L'organe cathodique arrière 20 comprend également une sonde sensible à la température 38 destinée à mesurer

la température de l'organe arrière 20 La sonde de tempé-

rature 38 est utilisée pour contrôler l'alimentation du chauffage 36 et maintenir l'organe arrière 20 et le substrat

28 à toute température souhaitée.

Le dispositif 10 comporte également une électrode qui s'étend à partir du carter 12 dans la chambre à vide

14, en étant espacée de l'organe cathodique arrière 20.

L'électrode 40-comprend un écran 42 entourant l'électrode , et qui porte lui-même, monté sur lui, un substrat 44.

L'électrode 40 comprend un puits 46 dans lequel est inséré

un chauffage d'électrode 48 L'électrode 40 comprend éga-

lement une sonde sensible à la température 50 destinée à mesurer la température de l'électrode 40 et donc du substrat 44 La sonde 50 est utilisée pour contrôler l'alimentation

du chauffage 48 afin de maintenir l'électrode 40 et le subs-

trat 44 à toute température souhaitée, indépendamment de

celle de l'organe 20.

Un plasma à décharge luminescente est développé dans un espace 52 situé entre les substrats 28 et 44, par la puissance engendrée par une source d'alimentation régulée à haute fréquence, courant alternatif ou courant continu, reliée à l'organe cathodique arrière 20 à travers l'espace

52 vers l'électrode 40, qui est reliée à la masse La cham-

bre à vide 14 est vidée à la pression souhaitée par une pompe à vide 54 reliée à la chambre 14 via un piège à particules 56 Un manomètre 58 est relié au système sous vide et est utilisé pour contrôler la pompe 54, afin de maintenir le

dispositif 10 à la pression souhaitée.

La chambre d'entrée 16 du carter 12 est de pré-

férence munie de plusieurs conduits 60, destinés à l'intro-

duction de matériaux dans le dispositif 10, pour qu'ils y

soient mélangés et déposés dans la chambre 14, dans l'es-

pace 52 du plasma de décharge luminescente, sur les subs-

trats 28 et 44 Si on le souhaite, la chambre d'entrée 16 peut être située en un endroit éloigné, et les gaz peuvent être prémélangés avant leur alimentation dans la chambre 14 Les matériaux gazeux sont alimentés dans les conduits à travers un filtre ou tout autre système de purification

62, à un débit contrôlé par une valve 64.

Lorsqu'un matériau n'est initialement pas sous forme gazeuse, mais qu'il est à la place sous forme liquide ou solide, il peut être disposé dans un récipient étanche 66, comme indiqué en 68 Le matériau 68 est alors chauffé par un chauffage 70, pour augmenter sa pression de vapeur dans le récipient 66 Un gaz approprié, comme l'argon, est

alimenté à travers un tube immergé 72 à l'intérieur du ma-

tériau 68, de façon à enfermer les vapeurs du matériau 68, et à acheminer les vapeurs à travers un filtre 62 ' et une valve 64 t dans les conduits 60, et donc dans le dispositif 10. La chambre d'entrée 16 et la chambre de sortie 18 sont de préférence munies de moyens formant écran 74, afin de confiner le plasma dans la chambre 14, principalement

entre les substrats 28 et 44.

Les matériaux alimentés à travers les conduits 60 sont mélangés dans la chambre d'entrée 16, puis alimentés dans l'espace de décharge luminescente 52, pour maintenir

le plasma et déposer l'alliage sur les substrats avec in-

corporation de silicium, de fluor, d'oxygène et des autres éléments d'altération souhaités, comme l'hydrogène et/ou

des dopants, ou d'autres matériaux souhaités.

En fonctionnement, et pour déposer des couches d'alliage de silicium amorphe intrinsèque, le dispositif est d'abord pompé pour atteindre une pression de dépôt

souhaitée, telle qu'inférieure à 20 m Torr, avant le dépôt.

Des matériaux d'initiation, ou des gaz de réaction, comme

le tétrafluorure de silicium (Si F 4) et de l'hydrogène molé-

culaire (H 2) et/ou du silane sont alimentés dans la cham-

bre d'entrée 16 via des conduits séparés 60, et sont alors mélangés dans la chambre d'entrée Le mélange de gaz est

alimenté dans la chambre à vide pour y maintenir une pres-

sion partielle d'environ 0,6 Torr Un plasma est engendré dans l'espace 52 entre les substrats 28 et 44 en utilisant soit une tension continue supérieure à 1000 volts, soit par une puissance haute fréquence d'environ 50 watts, opérant à

unefréquence de 13,56 M Hz, ou à toute autre fréquence.

En plus du dépôt d'alliages de silicium amorphe

intrinsèques, de la façon décrite ci-dessus, les disposi-

tifs de la présente invention tels qu'illustrés dans les

diverses formes de réalisation décrites ci-après font éga-

lement appel à des alliages de silicon amorphe dopés, com-

prenant les alliages de silicium amorphe de type P à bande interdite large Ces couches d'alliage dopé peuvent être du type de conductivité P, P+, N ou N+, et peuvent être formées en introduisant un dopant approprié à l'intérieur

de la chambre à vide en même temps que le matériau d'ini-

tiation intrinsèque comme le silane (Si H 4) ou le tétrafluo-

rure de silicium (Si F 4) comme matériau d'initiation et/ou

de l'hydrogène et/ou du silane.

Pour les couches dopées N ou P, le matériau peut être dopé avec 5 à 10 ppm de matériaux dopants lors de son dépôt Pour les couches dopées N+ ou P+, le matériau est

dopé avec 100 ppm à plus de 1 pour cent de matériau do-

pant lors de son dépôt Les dopants N peuvent être le

phosphore, l'arsenic, l'antimoine ou le bismuth De préfé-

rence, les couches dopées N sont déposées par décomposi-

tion par décharge luminescente d'au moins le tétrafluorure De silicium (Si F 4) et la phosphine (PH 3) L'hydrogène et/ou le silane gaz (Si H 4) peuvent également être ajoutés à ce mélange. Les dopants P peuvent être le bore, l'aluminium, le gallium, l'indium ou le thallium De préférence, les couches dopées P sont déposées par décomposition par dé- charge luminescente d'au moins le silane et le diborane (B 2 H 6), ou du tétrafluorure de silicium et du diborane

Pour le tétrafluorure de silicium et le diborane, de l'hy-

drogène et/ou du silane peuvent également être ajoutés.

En plus de ce qui précède, et selon la présente invention, les couches de type P sont formées à partir d'alliages de silicium amorphe contenant au moins un élément augmentant la largeur de la bande interdite Par exemple, du carbone et/ou de l'azote peuvent être incorporés aux alliages de type P pour augmenter les largeurs de leurs bandes interdites Un alliage de silicium amorphe P à bande interdite large peut être formé par exemple par un mélange de gaz comprenant du tétrafluorure de silicium (Si F 4), du silane (Si H 4), du diborane (B 2 H 6) et du méthane (CH 4) Ceci a pour conséquence l'obtention d'un alliage de

silicium amorphe ayant une bande interdite large.

Les couches dopées des dispositifs sont déposées

à des températures variées, selon le type de matériau dé-

posé et le substrat utilisé Pour les substrats en alumi-

nium, la température supérieure ne doit pas être supérieure à environ 6000 C, et pour l'acier inoxydable, elle peut être

supérieure à environ 10000 C Pour les alliages intrinsè-

ques dopés initialement compensés avec de l'hydrogène, com-

me par exemple ceux déposés à partir du silane gaz comme matériau d'initiation, la température du substrat devra être inférieure à environ 400 'C, et de préférence comprise entre 250 et 3500 C. D'autres matériaux et d'autres éléments d'alliage peuvent être également ajoutés aux couches intrinsèques et

dopées, afin de réaliser une production de courant optimale.

Ces autres matériaux et éléments sont décrits ci-dessous en

référence aux configurations d'appareils illustrant l'in-

vention, représentées aux fig 3 et 4.

En référence à la fig 3, celle-ci représente,

en coupe, un dispositif P-I-N illustrant la présente in-

vention Le dispositif 110 comprend un substrat 112 qui peut être du verre ou un tissu flexible formé d'acier ino- xydable ou d'aluminium Le substrat 112 a une longueur

et une largeur souhaitées, et son épaisseur est de préfé-

rence comprise entre 5 et 10 millièmes.

Selon la présente invention, une couche 114 d'un

matériau très réfléchissant est déposée sur le substrat 112.

La couche 114 est déposée en phase vapeur, qui est un pro-

cessus de dépôt relativement rapide La couche 114 est de préférence un matériau métallique très réfléchissant comme l'argent, l'or, l'aluminium, le cuivre, ou des alliages de ceux-ci Le matériau très réfléchissant peut également être un composé métallique très réfléchissant comme WNX, Ti Nx, Zr Nx, Hf Nx ou Mo Nx Par dessus la couche 114 est déposée une couche 115 d'un conducteur transparent Le

conducteur transparent peut être un oxyde conducteur trans-

parent (OCT) déposé dans un environnement en phase vapeur, et peut être par exemple de l'oxyde d'étain et d'indium (OEI), du stannate de cadmium (Cd 2 Sn O 4), de l'oxyde de zinc, de l'oxyde de cuivre, de l'oxyde de vanadium, de l'oxyde d'étain et de germanium, de l'oxyde ferrique, ou de l'oxyde de zinc (Sn O 2) La couche conductrice transparente 115 peut également être constituée de carbure de silicium, ou d'un ohalcogénide conducteur transparent comme le sulfure de

cadmium ou le séléniure de zinc La couche 114 de maté-

riau très réfléchissant et la couche 115 de conducteur trans-

parent forment un système réfléchissant arrière selon la

présente invention.

Le substrat 112 est alors placé dans l'environne-

ment du dépôt par décharge luminescente Une première cou-

che 116 d'un alliage de silicium amorphe dopé de type P à bande interdite marge est déposée sur la couche 115 selon la présente invention La couche 116 représentée est de

conductivité P+ La région P+ est aussi mince que pos-

sible, d'une épaisseur de l'ordre de 50 à 500 Angstrôms,

qui est suffisante pour établir un contact ohmique satis-

faisant entre la région P+ et la couche d'oxyde conduc-

teur transparent 115 La région P+ sert également à établir un gradient de potentiel dans le dispositif, pour faciliter la récupération des paires électron-trou induites par photoélectricité, en tant que courant électrique La

région P+ 116 peut être déposée à partir de l'un quelcon-

que des mélanges de gaz auxquels il est précédemment fait référence pour le dépôt d'un tel matériau selon la présente invention.

Un corps d'alliage de silicium amorphe intrinsè-

que 118 est ensuite déposé par dessus la couche 116 de type P à bande interdite large Le corps intrinsèque 118 est relativement épais, de l'ordre de 4500 A, et est déposé à partir de tétrafluorure de silicium et d'hydrogène et/ou de silane Le corps intrinsèque contient de préférence l'alliage de silicium amorphe compensé à l'aide de fluorure, o la majorité des paires électron-trou est engendrée Le courant de courtcircuit du dispositif est augmenté par les

effets combinés du réflecteur arrière de la présente in-

vention, et de la largeur de la bande interdite de la couche 116 d'alliage de silicium amorphe de type P. Une autre couche dopée 120 est déposée sur le corps intrinsèque 118, dont la conductivité est opposée par rapport à la première couche dopée 116 Elle comprend un alliage de silicium amorphe de conductivité N+, et peut

également avoir une largeur de bande interdite importante.

La couche N+ 120 est déposée à partir de l'un quelconque

des mélanges de gaz auxquels il est précédemment fait réfé-

rence en ce qui concerne le dépôt d'un tel matériau La couche N+ 120 est déposée jusqu'à une épaisseur comprise

entre 50 et 500 Angstrdms, et tient lieu de couche de con-

tact. Une couche d'oxyde conducteur transparent (OCT) 122 est ensuite déposée sur la couche N+ 120 La couche OCT 122 peut également être déposée dans un environnement en phase vapeur et, par exemple, peut être de l'oxyde d'étain et d'indium (OEI), du stannate de cadmium (Cd 2 Sn O 4) , ou de

l'oxyde d'étail dopé (Sn O 2).

Sur la surface de la couche TCO 122 est déposée une électrode en grille 124 constituée d'un métal ayant une bonne conductibilité électrique La grille peut comprendre des lignes perpendiculaires de matériau conducteur n'occupant qu'une partie mineure de la surface de la région métallique, dont le reste doit être exposé à l'énergie solaire Par exemple, la grille 124 peut n'occuper qu'environ 5 à 10 % de la surface totale de la couche TCO 122 L'électrode en grille 124 collecte de façon uniforme le courant à partir

de la couche TCO 122, pour assurer au dispositif une résis-

tance série suffisamment faible.

Pour achever le dispositif 110, une couche anti-

réfléchissante (AR) 126 est appliquée par dessus l'électrode en grille 124 et les surfaces de la couche TCO 122 situées entre les surfaces de l'électrode en grille La couche AR 126 comporte une surface exposée aux rayons solaires que rencontre le rayonnement solaire La couche AR 126 peut par exemple avoir une épaisseur de l'ordre de la valeur de la longueur d'onde du point d'énergie maximal au spectre du

rayonnement solaire, divisée par quatre fois l'indice de ré-

fraction de la couche antiréfléchissante 126 Une couche AR 126 appropriée serait de l'oxyde de zirconium d'une épaisseur d'environ 500 A, et d'un indice de réfraction de 2,1 Dans une autre forme, la couche TCO 122 peut également

tenir lieu de couche antiréfléchissante, et la couche anti-

réfléchissante 126 peut être supprimée, et une couche en-

capsulante appropriée peut lui être substituée.

Il n'est pas nécessaire que la couche conductrice transparente 115 et la couche TCO 122 soient formées du même

matériau La couche TCO 122 doit être capable de transmet-

tre un rayonnement incident de longueurs d'onde à la fois courtes et longues Cependant, puisque sensiblement tous les rayonnements de longueur d'onde courte seront absorbés dans la région intrinsèque 118 pendant leur premier passage à travers celle-ci, la couche conductrice transparente 115 doit ne transmettre que les rayonnements de longueurs d'onde plus élevées, par exemple de la lumière ayant des longueurs

d'onde d'environ 6000 i ou plus.

L'épaisseur de la couche 115 de conducteur trans- parent, dans le cas présent un oxyde conducteur transparent, peut être ajustée de façon à optimiser la mise en valeur de la réflexion par la couche 115 Par exemple, la couche

a de préférence une épaisseur déterminée par la rela-

tion: d = A k/4/n, o: d est l'épaisseur de la couche 115; 7 est la longueur d'onde minimale des photons destinés & être réfléchis; n est l'indice de réfraction du conducteur transparent; et

k est un multiplicateur entier impair.

La plupart des photons ayant les longueurs d'onde les plus courtes seront absorbés par la couche intrinsèque active 118 En conséquence, et comme expliqué plus haut, la majeure partie des photons qui n'est pas absorbée a des longueurs d'onde supérieures Ces photons peuvent avoir

des longueurs d'onde d'environ 6000 A, par exemple, ou plus.

Pour un oxyde conducteur transparent comme, par exemple, l'oxyde d'étain et d'indium, dont l'indice de réfraction est d'environ 2,0 pour ces longueurs d'onde les plus élevées, k étant de préférence égal à 1, l'épaisseur de la couche devra être d'environ 750 A. L'un quelconque des matériaux très réfléchissants mentionnés plus haut peut être utilisé en conjonction avec la couche d'oxyde d'étain et d'indium de 750 t Cependant, parmi les matériaux réfléchissants précédemment mentionnés,

le cuivre est le moins cher et démontre une réflexion sa-

tisfaisante pour les longueurs d'onde les plus élevées, de 6000 t ou plus Avec cette combinaison de matériaux et une

épaisseur d'oxyde d'étain et d'indium de 750 R, on peut s'at-

tendre à une réflexion d'au moins 97 % de toute la lumière

inutilisée, pour la renvoyer dans les régions semi-conduc-

trices de l'appareil 110 En outre, puisque l'oxyde con-

ducteur-trânsparent sert également de couche barrière transparente, la diffusion du cuivre, ou de tout autre

matériau très réfléchissant lorsqu'il est employé, à l'in-

térieur des régions semi-conductrices de l'appareil 110,

est emp&chée.

Comme mentionné plus haut, la bande interdite de

-la couche intrinsèque 118 peut être ajustée pour une ca-

ractéristique de réponse photoélectrique particulière par

l'incorporation d'éléments rétrécissant la bande interdite.

Dans une autre forme, l'épaisseur de la bande interdite du corpsintrinsèque 118 peut être progressive, de façon à augmenter progressivement de la couche P+ 116 à la couche N+ 120 (voir par exemple la demande US parallèle N 0427 756, déposée le 29 septembre 1982 aux noms de Stanford R. Ovshinsky et David Adler pour "Procédés pour les bandes interdites d'alliages et de structures amorphes") Par exemple, lors du dépôt de la couche intrinsèque 118, un ou plusieurs éléments rétrécissant la bande interdite, comme le germanium, l'étain ou le plomb, peuvent être incorporés

dans les alliages, en des concentrations diminuant progres-

sivement Le germane gaz (Ge H 4) peut par exemple être in-

troduit dans la chambre de dépôt par décharge luminescente, à partir d'une concentration relativement élevée au départ, diminuant progressivement par la suite alors que la couche

intrinsèque est déposée jusqu'à un point o une telle in-

troduction s'achève Le corps intrinsèque résultant in-

cluera ainsi un élément rétrécissant la bande interdite,

comme le germanium, en des concentrations diminuant progres-

sivement de la couche P+ 116 vers la couche N+ 120.

En référence à la fig 4, une structure à cellules multiples 150 est illustrée en coupe, dans une configuration en tandem La structure 150 comprend deux monocellules 152 et 154 disposées en série Comme on l'observera, on peut

utiliser -un nombre de monocellules supérieur à deux.

La structure 150 comprend un substrat 156 consti-

tué d'un métal présentant une bonne conductibilité élec-

trique, comme l'acier inoxydable ou l'aluminium, par exem-

ple Un système réflecteur arrière illustrant la présente invention est déposé sur le substrat 156, et comporte une couche 157 d'un matériau très réfléchissant, qui peut être

constituée des matériaux et obtenue par les procédés précé-

demment décrits Pour achever le réflecteur arrière, une

couche 159 d'un conducteur transparent, tel qu'un oxyde con-

ducteur transparent, est déposée sur la couche 157 de maté-

riau très réfléchissant La couche 159 peut être constituée de l'un quelconque des conducteurs transparents, et déposée

en une épaisseur optimale, comme décrit plus haut.

La première monocellule 152 comporte une première couche 158 d'alliage de silicium amorphe dopé P+, déposée

sur la couche d'oxyde conducteur transparent 159 La cou-

che P+ est de préférence un alliage de silicium amorphe de

type P à bande interdite large selon la présente invention.

Elle peut être déposée à partir de l'un quelconque des ma-

tériaux d'initiation précédemment mentionnés en ce qui con-

cerne le dépôt d'un tel matériau.

Un premier corps 160 en alliage de silicium amorphe

intrinsèque est déposé sur la couche P+ 158 à bande inter-

dite large Le premier corps en alliage intrinsèque 160 est

de préférence un alliage amorphe silicium-fluorure.

Sur la couche intrinsèque 160 est déposée une autre

couche 162 d'alliage de silicium amorphe dopé Sa conducti-

vité est opposée à celle de la première couche dopée 158, et est donc une couche N+ Elle peut également présenter une

bande interdite large.

La seconde cellule unitaire 154 est sensiblement identique et comprend une première couche 164 dopée P+, un

corps intrinsèque 166, et une autre couche 168, dopée N+.

La structure 150 est achevée par une couche OCT 170, une

électrode en grille 172 et une couche anti-réfléchissante 174.

Les bandes interdites des couches intrinsèques sont de préférence ajustées de façon à ce que la bande interdite de la couche 166 soit plus grande que la bande interdite de la couche 160 A cet effet la couche d'alliage 166 peut comporter un ou plusieurs des éléments augmentant la bande interdite, comme l'azote et le carbone L'alliage intrinsèque constituant la couche intrinsèque 160 peut in-

clure un ou plusieurs éléments diminuant la bande inter-

dite, comme le germanium, l'étain ou le plomb.

On peut noter sur la figure que la couche intrin-

sèque 160 de la cellule est plus épaisse que la couche in-

trinsèque 166 Ceci permet l'utilisation de tout le spec-

tre exploitable de l'énergie solaire pour engendrer des

paires électron-trou.

Bien qu'une forme de réalisation de cellule en

tandem ait été représentée et décrite ici, les cellules uni-

taires peuvent également être isolées les unes des autres,

par exemple par des couches d'oxyde, pour former une cel-

lule multiple empilée Chaque cellule peut comprendre une

paire d'électrodes de récupération pour faciliter la liai-

son en série des cellules avec un câblage externe.

Comme autre forme et comme mentionné en ce qui

concernait les monocellules décrites plus haut, un ou plu-

sieurs des corps intrinsèques des cellules peuvent inclure

des alliages présentant des bandes interdites progressives.

Un ou plusieurs des éléments augmentant ou diminuant la lar-

geur de la bande interdite, mentionnés précédemment, peu-

vent être incorporés aux alliages intrinsèques à cet effet.

On peut également faire référence A la demande US parallèle N O 427 757, déposée le 29 septembre 1982, aux noms de Stanford R Ovshinsky et David Adler pour "Structures et

alliages amorphes photosensibles à cellules multiples".

Comme on l'observera à partir de ce qui précède, la présente invention crée des systèmes réflecteurs arrières

nouveaux et perfectionnés, destinés par exemple à être uti-

lisés dans les cellules photovoltaïques Les réflecteurs arrières non seulement augmentent la quantité de lumière inutilisée qui est renvoyée par réflexion dans les régions semi-conductrices de la cellule, mais servent également à éviter la diffusion des matériaux du réflecteur arrière dans les régions semi-conductrices Comme exemples de

l'efficacité des réflecteurs arrières nouveaux et perfec-

tionnés de la présente invention, avec un oxyde conducteur transparent qui est de l'oxyde d'étain et d'indium, des coefficients de réflexion de 98,5 pour cent, 97 pour cent et 90 pour cent peuvent être obtenus lorsque, respectivement, les métaux très réfléchissants comme l'argent, le cuivre et l'aluminium sont utilisés conjointement, comparés à des coefficients de réflexion de 80 % pour l'argent seul, 74 %

pour le cuivre seul et 70 % pour l'aluminium seul.

Pour chaque forme de réalisation de l'invention décrite ici, les couches d'alliages autres que les couches

d'alliage intrinsèques peuvent ne pas être des couches amor-

phes, mais par exemple des couches polycristallines (Oh

entend par le terme "amorphe' un alliage ou matériau en dé-

sordre à grande échelle, bien qu'il puisse présenter un cer-

tain ordre d'échelle petite ou intermédiaire, ou même par-

fois contenir quelques inclusions cristallines).

Des variantes et modifications de la présente in-

vention sont possibles au vu des enseignements ci-dessus.

L'invention peut être mise en oeuvre d'une manière diffé-

rente de celle spécifiquement décrite sans sortir de son cadre.

Claims (36)

REVENDICATIONS

1 Dispositif photovoltaïque constitué de matériau semi-conducteur comprenant au moins une région active que peut

rencontrer un rayonnement pour produire des porteurs élec-

trisés, des moyens réflecteurs arrières perfectionnés destinés à renvoyer par réflexion la lumière utilisée dans ladite région active, lesdits moyens réflecteurs arrières étant caractérisés par le fait qu'ils comprennent

une première couche constituée d'un matériau trans-

parent ( 115, 159), et une seconde couche ( 114, 157) adjacente à ladite première couche, sur son côté opposé à ladite région active ( 118, 160, 166), ladite seconde couche étant constituée d'un

matériau très réfléchissant.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé

par le fait que ledit matériau transparent comprend un con-

ducteur transparent.

3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit conducteur transparent comprend un oxyde

conducteur transparent.

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit oxyde conducteur transparent est l'un des éléments du groupe comprenant l'oxyde d'étain et d'indium, le stannate de cadmium, l'oxyde de zinc, l'oxyde de vanadium, l'oxyde d'étain et de germanium, l'oxyde ferrique, l'oxyde de

cuivre et l'oxyde d'étain.

Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit conducteur transparent comprend du

carbure de silicium.

6 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit conducteur transparent comprend un

chaloegénide conducteur transparent.

7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit chalcogénide conducteur transparent

comprend du sulfure de cadmium ou du séléniure de zinc.

8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7,

caractérisé par le fait que ledit matériau très réfléchissant

comprend un matériau métallique très réfléchissant.

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit matériau métallique très réfléchissant est l'un des éléments du groupe consistant en l'aluminium,

l'argent, l'or et le cuivre et les alliages de ceux-ci.

Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit matériau métallique très réfléchissant

comprend un composé métallique.

Il Dispositif selon la revendication 10, caracté-

risé par le fait que ledit composé métallique est l'un de ceux du groupe comprenant WNX, Ti NX, Zr Nxi Hf N et Mo N

12 Dispositif selon l'une des revendications 1 à

11, caractérisé par le fait que ledit matériau semi-conduc-

teur est formé d'alliages de silicium amorphe.

13 Dispositif selon la revendication 12, caracté-

risé par le fait que ladite région active ( 118,160,166) est un alliage de silicium amorphe intrinsèque incluant au moins un élément réducteur de la densité d'états, ledit élément

étant du fluor.

14 Dispositif selon la revendication 13, carac-

térisé par le fait que ledit alliage de silicium amorphe intrinsèque comprend, incorporé dans celui-ci, un second élément réducteur de la densité des états, ledit élément

étant de l'hydrogène.

Dispositif selon l'une des revendications 1 à

14, caractérisé par le fait que le métériau semi-conducteur est formé de couches superposées d'alliages de silicium amorphe comprenant une couche d'alliage de silicium amorphe intrinsèque ( 118, 160, 166), une première couche d'alliage de silicium amorphe dopé ( 116, 158, 164) disposée entre

ladite couche intrinsèque et lesdits moyens réflecteurs arriè-

res, et une seconde couche d'alliage de silicium amorphe dopé ( 120, 162, 168) adjacente à ladite couche intrinsèque, de l'autre côté de ladite première couche dopée, et de conductivité opposée par rapport à celle de ladite première

couche dopée.

16 Dispositif selon la revendication 15, caractéri-

sé par le fait que ladite première couche dopée ( 116, 158, 164) comprend un alliage de silicium amorphe de type P à

bande interdite large.

17 Dispositif selon la revendication 16, caracté- risé par le fait que ladite couche conductrice transparente ( 115, 159, 170) est située entre ladite couche de type P à bande interdite large ( 116, 158, 164) et ladite couche ( 114,

157) de matériau très réfléchissant.

18 Dispositif photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite couche transparente ( 115, 159, 170) comprend une couche barrière transparente située entre ladite seconde couche ( 120, 162, 168) et ladite région active ( 118, 160, 166), afin de favoriser le retour par réflexion du rayonnement inutilisé dans ladite région active, et d'empêcher la diffusion dudit matériau très réfléchissant

dans ladite région active.

19 Dispositif selon la revendication 18, caractérisé par le fait que ladite couche barrière transparente ( 118, 160,

166) est un oxyde conducteur transparent.

Dispositif selon la revendication 19, caracté-

risé par le fait que ladite couche barrière transparente ( 118, 160, 166) est formée de l'un des éléments du groupe comprenant l'oxyde d'étain et d'indium, le stannate de

-25 cadmium, l'oxyde de zinc, l'oxyde de cuivre et l'oxyde d'étain.

21 Dispositif selon l'une des revendications 18 et

, caractérisé par le fait que ledit matériau semi-conducteur

est formé d'alliages de silicium amorphe.

22 Dispositif selon l'une des revendications 18 à

21, caractérisé par le fait que ladite région active ( 118, , 166) est un alliage de silicium amorphe intrinsèque inclu t au moins un élément réducteur de la densité d'états, ledit

élément étant du fluor.

23 Dispositif selon la revendication -22, caracté-

risé par le fait que ledit alliage de silicium amorphe intrin-

sèque comprend, incorporé dans celui-ci, un second élément réducteur de la densité des états, ledit élément étant de l'hydrogène.

24 Dispositif selon l'une des revendications 18 à

23, caractérisé par le fait que le matériau semi-conducteur est formé de couches superposées d'alliages de silicium amorphe, comprenant une couche d'alliage de silicium amorphe intrinsèque ( 118, 160, 166), une première couche d'alliage de silicium amorphe dopé ( 116, 158, 164) disposée entre ladite couche intrinsèque et lesdits moyens réflecteurs arrières, et une seconde couche d'alliage de silicium amorphe dopé ( 120, 162, 168) adjacente à ladite couche intrinsèque, de l'autre

côté de ladite première couche dopée, et de conductivité oppo-

sée par rapport à celle de ladite première couche dopée.

Dispositif selon la revendication 24, caractéri-

sé par le fait que ladite première couche dopée ( 116, 158, 164) comprend un alliage de silicium amorphe de type P à bande

interdite large.

26 Dispositif selon la revendication 25, caractérisé par le fait que la couche barrière transparente ( 115, 159, 170) est disposée entre ladite couche de type P à bande interdite large ( 116, 158, 164) et ladite couche ( 114, 157) de matériau

très réfléchissant.

27 Dispositif selon l'une des revendications 24 à

26, caractérisé par le fait que ladite couche barrière trans-

parente ( 115, 159, 170) est un oxyde conducteur transparent.

28 Dispositif selon la revendication 27, caractérisé par le fait que ledit oxyde conducteur transparentest choisi dans le groupe comprenant l'oxyde d'étain et d'indium, le stannate de cadmium, l'oxyde de zinc, l'oxyde de cuivre et

l'oxyde d'étain.

29 Dispositif selon l'une des revendications 24 à

28, caractérisé par le fait que ledit matériau très réfléchis-

sant est choisi dans le groupe comprenant l'argent, l'or,

l'aluminium et le cuivre.

Dispositif photovoltaïque à cellules multiples, formé de couches multiples d'alliages semi-conducteurs amorphes

déposés sur un substrat, caractérisé par le fait qu'il com-

prend: plusieurs monocellules ( 152, 154) disposées en série,

comportant une cellule inférieure, chacune desdites monocellu-

les comprenant une première couche d'alliage semi-conducteur amorphe dopé ( 158,164) un corps ( 160,166),en un alliage semi-conducteur amorphe intrinsèque déposé sur ladite première couche dopée,une

autre couche d'alliage semi-conducteur amorphe dopé( 162,168)dé-

posée sur ledit corps intrinsèque, et de conductivité opposée

par rapport à celle de ladite première couche d'alliage semi-

conducteur amorphe dopé, et un réflecteur arrière situé entre ladite cellule inférieure et ledit substrat ( 156) comprenant une

première couche ( 159) constituée d'un matériau transparent,adja-

cent à ladite cellule inférieure, et une seconde couche ( 157) située entre ladite première couche et ledit substrat, ladite

seconde couche étant formée d'un matériau très réfléchissant.

31 Dispositif selon la revendication 30, caractérisé

par le fait que ledit matériau transparent comprend un conduc-

teur transparent.

32 Dispositif selon la revendication 31, caractérisé par le fait que ledit conducteur transparent comprend un oxyde

conducteur transparent.

33 Dispositif selon la revendication 32, caractérisé par le fait que ledit oxyde conducteur transparent est choisi dans le groupe comprenant l'oxyde d'étain et d'indium, le stannate de cadmium, l'oxyde de zinc, l'oxyde de cuivre et

l'oxyde d'étain.

34 Dispositif selon l'une des revendications 30 à 33,

caractérisé par le fait que ledit matériau très réfléchissant

est un matériau métallique très réfléchissant.

Dispositif selon la revendication 34, caractéri-

sé par le fait que ledit matériau métallique très réfléchis-

sant est l'un des éléments du groupe consistant en l'aluminium,

l'argent, l'or et le cuivre et les alliages de ceux-ci.

36 Dispositif selon l'une des revendications 30

à 35, caractérisé par le fait que ladite première couche dopée ( 116,158, 164) de ladite cellule inférieure comprend un alliage

de silicium amorphe de type P à bande interdite large.

37 Dispositif selon l'une des revendications 30 à

36, caractérisé par le fait que plusieurs cellules comprennent à une cellule supérieure et que ladite autre couche dopée ( 116, 158, 164) de ladite cellule supérieure comprend un alliage

de silicium amorphe de type P à bande interdite large.

38 Dispositif photovoltaique à cellules multiples selon la revendication 30, caractérisé par le fait que ledit matériau transparent comprend une couche barrière transparente ( 115, 159, 170) située entre ladite cellule inférieure et ladite première couche ( 116, 158, 164) destinée à favoriser le retour par réflexion de la lumière inutilisée dans ladite structure ( 110, 150) et à empêcher la diffusion dudit matériau

très réfléchissant dans ladite structure.

39 Dispositif selon la revendication 38, caractérisé par le fait que ladite couche barrière transparente ( 115,

159, 170) est un oxyde conducteur transparent.

40 Dispositif selon la revendication 39, caractérisé par le fait que ledit oxyde conducteur transparent est choisi dans le groupe comprenant l'oxyde d'étain et d'indium, le stannate de cadmium, l'oxyde de zinc, l'oxyde de cuivre et

l'oxyde d'étain.

41 Dispositif selon l'une des revendications 30

à 40, caractérisé par le fait que ledit matériau très réflé-

chissant est un matériau métallique très réfléchissant.

42 Dispositif selon la revendication 41, caractérisé par le fait que ledit matériau métallique très réfléchissant est l'un des éléments du groupe consistant en l'aluminium,

l'argent, l'or et le cuivre, et les alliages de ceux-ci.

43 Dispositif selon l'une des revendications 30 à

42, caractérisé par le fait que ladite première couche dopée ( 116, 158, 164) de ladite cellule inférieure comprend un

alliage de silicium amorphe de type P à bande interdite large.

44 Dispositif selon la revendication 30, caractérisé par le fait que plusieurs cellules comprennent une cellule supérieure et que ladite autre couche dopée ( 116, 158, 164) de ladite cellule supérieure comprend un alliage de silicium

amorphe de type P à bande interdite large.

Dispositif selon l'une des revendications

3, 17, 27, 32 ou 39, caractérisé par le fait que l'épaisseur dudit oxyde conducteur transparent est déterminée par la relation d Xk/4 n o d est l'épaisseur de la couche, > est la longueur d'onde minimale des photons destinés à être réfléchis, n est l'indice de réfraction du conducteur transparent, et

k est un multiplicateur entier impair.