FR2531813A1

FR2531813A1 - Cellules solaires minces

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Publication number: FR2531813A1
Application number: FR8214090A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-13
Filing date: 1982-08-13
Publication date: 1984-02-17

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE CELLULE SOLAIRE, DE PREFERENCE SEMI-TRANSPARENTE, QUI COMPORTE UN SUBSTRAT1 DE VERRE SUR LEQUEL EST DEPOSEE UNE PREMIERE PELLICULE TRANSPARENTE4, 5 ELECTRIQUEMENT CONDUCTRICE RECOUVERTE EN PARTIE PAR UNE PELLICULE7, 8 DE SEMICONDUCTEUR FORMANT UNE JONCTION P-N PARALLELE AU SUBSTRAT SUFFISAMMENT MINCE POUR ETRE TRANSPARENTE ET UNE SECONDE PELLICULE TRANSPARENTE ELECTRIQUEMENT CONDUCTRICE DISPOSEE SUR LA PELLICULE DE SEMICONDUCTEUR, LES PREMIERE ET SECONDE PELLICULES CONDUCTRICES ETANT RELIEES, PAR EXEMPLE PAR DES BARRES OMNIBUS2, 3, A UN CIRCUIT EXTERNE OU A D'AUTRES CELLULES SIMILAIRES. L'INVENTION VISE EGALEMENT DES TABLEAUX DE CELLULES SOLAIRES ET LEURS PROCEDES DE FABRICATION.

Description

L'emploi de plaques de verre teinté dans les édifices architecturaux est devenu une caractéristique notable de l'esthétique contemporaine. Ces plaques de verre teinté sont utilisées d'une manière très importante dans la construction des bâtiments de bureaux, des écoles, des hôpitaux, des usines et autres édifices pour atténuer la lumière éblouissante, assurer l'absorption de la chaleur et abaisser les coûts d'exploitation de la climatisation.Dans de nombreux cas, des surfaces en glace de vitrage passives entourent la totalité des bâtiments et elles pourraient, par conséquent, constituer une source importante d'6nergie électrique si elles étaient munies de moyens leur donnant une aptitude photovoltalque. Des calculs préliminaires indiquent que même avec des réponses photo voltlltus à faible rendement il serait possible d'engendrer suffisamment de courant pour répondre à une partie,sinon à la totalité,des besoins en courant électrique de la structure enclose.

Les cellules solaires actuellement disponibles dans le commerce sont nettement limitées, en ce qui concerne la tension et le rendement et, au cours d'expériences portant sur de minces pellicules appliquées sur des substrats de verre, on a établi un objectif supplémentaire qui est d'accroître la tension et le rendement d-'une cellule photovoltaique en combinant les propriétés appropriées de matières existantes en une structure lamifiée ou composée.

Quel que soit le procédé de construction, chaque cellule achevée doit finalement être réarrangée dans des groupes ou"tableau# et- cette condition a dicté l'objectif final de cette étude qui a eu pour but de réaliser des moyens grâce auxquels ces tableaux achevés composés de feuilles comportant de multiples cellules identiques peuvent être imprimés ou engendrés simultanément avec les circuits nécessaires, la feuille achevée étant complètement équipée et prête à être installée.

Les cellules solaires et les tableaux de cellules solaires sont réalisés sous la forme de minces pellicules appliquées sur des substrats isolants. Dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple, une mince pellicule conductrice est déposée sur du verre et une pellicule de semiconducteur est déposée sur le métal. La pellicule de semi-conducteur contient une jonction P-N parallèle au substrat et elle peut s'étendre au-delà d'au moins certains des bords de la pellicule conductrice pour assurer l'isolement. Une autre pellicule conductrice est déposée sur le semiaconducteur et est isolée de la première pellicule conductrice. Des contacts établis avec les bords des pellicules conductrices forment des cellules solaires ou photo-émissives.Dans un tableau de telles cellules, le bord de la seconde pellicule conductrice d'une cellule peut chevaucher le bord de la première pellicule conductrice d'une cellule adjacente pour connecter les cellules en série. Suivant un aspect de l'invention, les pellicules sont suffisamment minces pour être transparentes. Suivant un autre aspect de l'invention, une série de pellicules semi-transparentes sont empilées pour absorber des parties sélectives du spectre.Suivant encore un autre aspect de l'invention, on utilise une technique d'empilage de minces pellicules qui au moyen d'un déplacement en diagonak d'un masque produit des couches successives ayant des bords exposés et recouverts permettant l'établissement de connexions électriques appropriées.

D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels:
la Fig. 1 est une vue éclatée en perspective d'un grand nombre des couches d'une cellule solaire;
la Fig. 2 est une vue en plan de la cellule solaire de la Fig. 1;
la Fig. 3 est une vue en plan d'un second mode de réalisation de la cellule solaire;
la Fig. 4 est une vue éclatée, en coupe transversale, du second mode de réalisation de la cellule solaire;
la Fig. 5 est une vue éclatée,en perspective,d'un troi sième mode de réalisation de la cellule solaire;
la Fig. 6 est une vue en plan de la cellule solaire de la Fig. 5;
la Fig. 7 est une vue éclatée, en coupe tranversale, d'un tableau de cellules solaires comportant une multipli cité de cellules;;
la Fig. 8 est une vue en plan du tableau de cellules -solaires comportant une multiplicité de cellules;
la Fig 9 est une vue partielle,à plus grande échelle, d'une partie du tableau de la Fig 8;
la Fig 10 est une vue en plan d'un autre tableau de cellules solaires;
la Fig. 11 est une vue éclatée,en-coupe transversale, du troisième tableau de cellules solaires;
la Fig. 12 est une vue en plan du tableau de la Fig. 11;
la Fig. 13- est une vue schématique d'une installation de fabrication de verre flotté munie de moyens pour fabriquer en série des cellules solaires; et
la Fig. 14 est une vue éclatée d'un tableau de cellules solaires feuilleté.

Etant donné que l'objectif principal de ce programme de recherche était de méttre au point et de réaliser une glace de vitrage photo-voltaique, les efforts pour maintenir la transparence du produit final ont été une considération primordiale. En#utilisant l'application de minces pellicules à des substrats de verre passivés,on s'est efforcé de réduire ou limiter l'épaisseur totale des pellicules à 5.000 Ang stromas (un Angström égale~10 10 m) ou moins, ce qui, en pratique, réduit la transparence du produit final à environ cinquante pour cent.La transparence d'une série de pellicules a pris une importance supplémentaire à- une phase ultérieure du projet lorsqu'on a empilé une série de combinaisons ou de couches de pellicules semi-transparentes, l'une sur l'autre, de telle sorte que chaque couche photovoltaique absorbe une partie particulière du spectre restant à laquelle elle est exposée extrayant au total toute la lumière disponible qui tombe sur la cellule.

En limitant-ainsi cette jonction P-N et les couches électriquement conductrices, -on a effectué une découverte remarquable. En effet, on a maintenant prouvé que l'activité photovoltaique ou la propagation du courant électrique à tra vers la zone d'appauvrissement et à l'intérieur de l'homojonction P-N se produit effectivement à une épaisseur inférieure à un micromètre et, selon la concentration en dopants, en toute probabilité, l'épaisseur de cette zone peut être inférieure à 2.000 Angströms. En plus des expériences effectuées avec des matières photovoltaiques semi-transparentes ultraminces,on a effectué un effort important pour choisir une matitre fortement conductrice mais normalement transparente et des oxydes d'indium-étain activés se sont avérés être satisfaisants.

Le dessin en vue éclatée de la Fig. 1 représente la structure de l'un des premiers modes de réalisation de la famille de prototypes de dispositifs photovoltaiques semitransparents de grande surface fabriqués pour vérifier les principes et les techniques de fabrication expérimentales de cellules de grande surface. Une plaque de verre du commerce passivée principalement avec de l'oxyde d'aluminium, forme la base ou substrat d'une structure constituée par une série de plans ou couches composés chacun d'une ou dé plusieurs minces pellicules déposées sous vide. La Fig. 2 est une vue en plan du même mode de réalisation, cette vue montrant les contours et configurations géométriques des diverses couches de minces pellicules appliquées sur un substrat de verre.

Ces plans sont déposés sur le substrat de verre d'une manière appropriée pour qu'ils aient une forme correspondant aux configurations géométriques requises. La configuration géométrique de. chacun des plans est dictée par la fonction de la pellicule ou des pellicules à l'intérieur du plan et les changements que présente les configurations servent à séparer ou isoler les diverses couches actives déposées qui, en combinaison, constituent une cellule photovoltaîque.

Les configurations géométriques sont formées dans des masques placés sur le substrat de verre de sorte que chacun des plans ou couches est déposé à travers son masque respectif. Après que chaque plan successif de pellicules a été appliqué, on change le masque de façon à définir les contours de la configuration suivante requise.

Dans -le premier plan, une paire de barres omnibus épaisses 2 et 3, en aluminium, sont déposées sur le substrat 1 de verre passivé de 20,3 cm sur 25,4 em. Les barres omnibus 2 et 3 servent de bornes électriques pour la cellule achevée et leur épaisseur est déterminée par l'intensité prévue comme pouvant être engendrée à la charge de pointe de la cellule.

Par exemple, dans le cas de la cellule représentée sur les Fig, 1 et 2, on a utilisé approximativement cinq micromètres dwa- luminium.

Le contour géométrique et la position des barres omnibus 2 et 3 de la Fig. 1 peuvent être également observes dans la vue en plan de la Fig. 2 sur laquelle elles ont été désignées respectivement par les références il et 12.

Les barres omnibus 2 et 3 en aluminium ayant ainsi été formées, on dépose deux pellicules conductrices 4 et 5 de telle sorte qu'elles soient en contact avec la barre omnibus 2 à l'emplacement 6. Cette couche conductrice est composée d'une première pellicule 4 d'aluminium ayant une épaisseur d'approximativement 50 Angstroms qui sert de liaison entre le substrat 1 de verre passivé et la pellicule d'or conductrice 5. Cette pellicule d'or a une épaisseur d'approximativement cent à deux cents Angströms avec une résistivité dsenviron cinq ohms par centimètre carré et une transparence résiduelle suffisante pour laisser passer la lumière restante.

A ce #stade de fabrication de la cellule, où des barres omnibus ont été déposées et la couche conductrice leur a été superposée, on retire la plaque dans sa totalité et on fixe un nouveau masque pour la série su#ivante de nouvelles couches.

Sur la Fig. 2 à laquelle on se référera à nouveau, les barres omnibus ont été désignées par les références 11 et 12 et la couche aluminium-or composée des pellicules 4 et 5 a son contour représenté par la ligne en traits mixtes 13.

La série suivante de pellicules de la Fig. 1 est composée de silicium amorphe, préalablement dopé, la pellicule 7 étant une sous-couche de silicium amorphe dopé au phosphore d'approximativement 3.000 Angstroms d'épaisseur et la pellicule 8 étant une couche supérieure de silicium amorphe dopé au bore d'approximativement 500 Angströms dwépaisseur.

Le contour de cette couche peut être observé sur la vue en plan de la Fig. 2 sur laquelle il est représenté par la ligne en pointillé 14 et on voit que cette couche est déposée à l'intérieur des limites 13 de la couche conductrice d'alumiinium-or située au dessous d'elle.

La marge 15 ainsi formée a été prévue en vue d'éviter d'exposer la couche d'aluminium sor à un contact direct éventuel avec le conducteur superposé ou extérieur et d'éviter la formation d'un court circlait.

Pour établir une protection supplémentaire à encontre des courts-circuits le long des bords des couches d'aluminiumor et de silicium amorphe inférieures, on dépose une bande isolante d'oxyde d'aluminium qui a été désignée par la référence 9 sur la Fig. 1 et dont les contours ont été représentés par des lignes 16 en courts traits interrompus sur la Fig.

2. Cette bande isolante 9 a une épaisseur d'environ 5 micromètres, épaisseur que l'on a considérée suffisammente forte pour empêcher tout contact entre les couches conductrices inférieure et supérieure.

Les marges droites des couches 4, 5, 7 et 8 de la Fig.1 ayant ainsi été isolées,on dépose une couche conductrice su périeure ou extérieure formée par une unique pellicule d'or d'approximativement 100 Angströms d'épaisseur à l'intérieur des marges de toutes les couches précédentes,comme représenté par les lignes 17 de la Fig. 2, et qui s'étend pleinement en contact avec la surface supérieure de la seconde barre omnibus 12 en un emplacement 18, comme représenté sur la Fig. 2.

On a ainsi retiré à nouveau la plaque de la chambre de traitement et on l'a alors recouverte d'un masque ayant la configuration géométrique appropriée avant l'application de chaque nouvelle couche.

A ce stade, l'ensemble de l'empilage de couches qui constituent la cellule est achevé. Du fait de l'extrêmeesensibili- té de ces couches à la vapeur d'eau atmosphérique et à la poussière, on place une couche protectrice d'oxyde d'aluminium 10 (Fig. 1) sur l'ensemble de la cellule à l'exception des barres omnibus qui doivent rester exposées pour l'établissement des contacts. En tant que protection supplémentaire suggérée,on peut coller sur le revêtement d'oxyde d'aluminium une couche de butyral polyvinylique avec une seconde feuille de verre protectrice.

Matières et Procédés
Du. fait de sa surface excellente et de ses autres propriétés, le verre constitue le meilleur support pour l'application de minces pellicules. C'est un isolant,il résiste à la corrosion et aux intempéries et son faible coefficient de dilatation réduit le risque d'une fracturation des matières qui sont liées à~la surface et, lorsqu'il est chauffé, le point de fusion du verre correspond étroitement aux pointsde fusion des autres matières actives qui constituent une cellule solaire.

Dans les applications qui sont décrites dans le présent mémoire descriptif, il est essentiel de préconditionner le verre avec un oxyde d'aluminium qui passive le verre et empêche les ions sodium de migrer et de contaminer les couches photovoltaiques adjacentes.

On doit également noter, cependant, que les pellicules peuvent être déposées non seulement sur des substrats de verre mais également sur d'autres matières,telles qu'un métal poli ou des fibres de verre. il existe également plusieurs types de cellules à base de sulfure de cadmium qui sont appliquées à du cuivre. Dans le cas particulier de l'application par pulvérisation cathodique1 il a déjà été mentionné que des résultats satisfaisants ont été obtenus en ce qui concerne le dépôt de minces pellicules sur de l'acier poli. Bien que les concepts qui sont-décrits dans le présent mémoire descriptif concernent spécifiquement l'emploi sur le verre, ces autres substrats peuvent être également considérés comme des supports spécifiques utilisables pour certaines catégories de cellule.

Au cours des expériences qui ont été effectuées jusqu'd ce jour, on a essayé plusieurs conducteurs et combinaisons de conducteurs appropriés pour le dépôt de minces pellicules, ces conducteurs et combinaisons étant, pour la plupart, communs à l'industrie des semi-conducteurs et à celle des cel lules solaires, en vue de pouvoir choisir une matière appropriée présentant des caractéristiques de transparence tout en conservant des propriétés de conductivité élevée.Les matières qui ont été essayées dans ces expériences ont été essentiellement l'aluminium, l'or et l'oxyde d'indium-6tain (OIE). L'alu- minium est un très bon conducteur et il se prête facilement à l'application sous vide. il présente, cependant, l'inconv6- nient d'agir comme dopant pour le silicium. En outre, llalumi- nium crée une décoloration indésirable lorsqu'il est-appliqué au verre dans des épaisseurs supérieures à quelques Angströms.

L'avantage de l'aluminium est l'emploi en tant qu'agent de liaison entre le substrat de verre et d'autres conducteurs, tels que de l'or. L'aluminium constitue également un excellent réflecteur et son emploi a été suggéré en tant que réflecteur pour la lumière résiduelle à l'intérieur de# la cellule composite décrite ultérieurement dans le présent mémoire descriptif.

L'or est le meilleur conducteur de haute qualité Dans une épaisseur de l'ordre de 50 à 200 Angströms, l'or présente une transparence acceptable qui satisfait aux critères primordiaux de cette famille. de cellules. Cependant, en plus de son coût élevé, l'or présente un autre inconvénient important. En effet, il peut être également, malheureusement, absorbé par le silicium ce qui crée un alliage appelé la "peste pourpre".

Ceci favorise la recombinaison, une condition qui ne peut pas être tolérée dans la construction de cellules solaires.

Des études au microscope électronique ont montre qu'en combinaison avec d'autres matières, telles que l'aluminium, l'or s'étale sous forme d'une pellicule extrêmement mince, homogène, fortement conductrice et que, par conséquent, il est utilisable en tant que conducteur primaire danscesproto- types. Cependant, lorsqu'il est appliqué à des substrats de verre sans agent de liaison, tel que l'aluminium, l'or tend à perler, produisant des "ilots" sur le substrat et non un réseau fermé.

L'OIE présente d'excellentes caractéristiques de transmission de-la lumière et, aux fins de ces cellules d'essai, il s'est avéré convenir parfaitement. Sa résistance interne est, cependant, bien supérieure à celle des métaux mais ses propridtés-de transparence et ses propriétés électriques, lorsqu'elles sont augmentées par une couche métallique (or) intermédiaire, conviennent pour ces expériences.Il apparait que l'OIE ne s'associe pas au silicium
Si l'on examine les propriétés des diverses matières photovoltaïques que l'on peut facilement obtenir actuellement et si l'on étudie, en outre, la littérature qui se rapporte à ce sujet, il apparait clairement que le silicium, du fait que la plupart de ses propriétés conviennent parfaitement, est le meilleur candidat en tant que matière photovoltalque utilisable pour un emploi expérimental. Des rendements de 12 pour cent ont été indiqués avec le silicium cristallin, un tel rendement étant habituellement considéré comme satisfaisant.D'autres matières, telles que 1 arseniure de gallium, le sulfure de cadmium, les tellurures et une gamme d'autres matières amorphes vitreuses, les chalcopyrites, sont très prometteuses mais elles posent actuellement des pro blèmes techniques et économiques importants si on les considère en vue d'une utilisation à grande échelle. Les arseniures et, dans une certaine mesure, les sels de cadmium sont toxiques.

Le silicium amorphe produit par décomposition de silane gazeux dans une chambre d'ionisation est la matière la plus prometteuse.

Bien qu'il existe actuellement des appareils à vide au moyen desquels on peut teinté de grandes feuilles de glace de vitrage en vue de leur emploi dans des édifices architecturaux, un procédé qui est essentiellement un procédé de dépôt sous vide au canon électronique peut ne pas convenir pour la fabrication de cellules au silicium déposé sous vide étant donné que le silicium, lorsqu'il est déposé, a tendance à devenir microcristallin lorsqu'il est appliqué à un substrat chauffé. On sait que la présence d'hydrogène peut influencer ce résultat en provoquant la formation de silicium amorphe ou a-silicium. La présence de cet hydrogène lie le silicium et le convertit ainsi à un état amorphe à la température appropriée.

Les systèmes de pulvérisation cathodique, que l'on décrira également dans le présent mémoire/ imposent des limitations en ce qui concerne les dimensions des cellules,étant donné que les cibles et aimants utilisés sont relativement petits de sorte-qu'on ne peut produire que des cellules indi viduelles de petites dimensions. Mais ce procédé est utilisable en tant que moyen permettant d'effectuer d'excellents échantillons de #laboratoire, en particulier en ce qui concerne les cellules composées qui font l'objet d'une partie du présent mémoire.

Dans ce cas également, la cellule est composée de plans ou couches contenant une ou plusieurs pellicules de matières choisies. Sur les Fig 3 et 4 auxquelles on se référera, ces plans sont représentés par la couche conductrice de base 21, la couche photo-émissive 22 et une seconde couche conductrice extérieure 23, toutes disposées sur un substrat de verre 24.

On a préparé ce mode de réalisation dans une chambre à vide d'ionisation à plasma par le procédé habituellement appelé pulvérisation cathodique.

Les limites de la chambre de pulvérisation ont limité les dimensions de la cellule à une plaque de verre carrée de 10 cm de côté environ. On a exposé cette plaque à travers une unique ouverture de 9x9 cm environ formée dans un masque que l'on a utilisé à plusieurs reprises pour délimiter les contours de chacune des couches successives en déplaçant simplement la plaque de verre en diagonale pour la placer dans trois positions séparées réglèrement espacées gravées sur le masque à côté de l'ouverture. Ce déplacement peut être effectué de l'extérieur à l'aide de moyens mécaniques simples de sorte qu'il n'est pas nécessaire de retirer à plusieurs reprises le substrat de la chambre.

Comme dans le mode de réalisation précédent, on a passivé le substrat 24 de verre d'une manière connue,essentiellement avec de l'oxyde d'aluminium, pour éliminer la dégradation des couches de silicium amorphe par la migration des atomes de sodium provenant de l'intérieur du verre.

On a placé ensuite la plaque dans la chambre de pulvérisation et on l'a portée à une température de~5000K. On a appliqué au substrat passivé la première couche 21 formée de pellicules séparées d'OIE et d'or, à ltintérieur du contour de la première position de masquage, comme représenté sur la Fig. 3. On a utilisé l'or en très petites quantités pour accroître les propriétés de conduction de 1'OIE. Pour empêcher la "recombinaison" ,le silicium amorphe était isolé de l'or par la pellicule d'OIE.

Dans ce cas, on a choisi'unie combinaison d'OIE et dor de manière à réduire la résistivité des couches conductrices à une valeur nettement inférieure à la résistanceinte#rne des couches de silicium amorphe.

On a ensuite déplacé le substrat jusqu'à une seconde position pour appliquer, à travers la même ouverture du masque, plusieurs couches 12 de silicium amorphe dopé, constituant ainsi une jonction P-N. On appris grand soin pendant ce déplu cement de ne pas rayer ou altérer la surface de la cellule.

On peut appliquer des couches de silicium amorphe dopées au bore et au phosphore en utilisant soit des manchons de silicium amorphe préalablement dopés, appelés dans la technique des "cibles" soit le dépôt à partir d'une cible de silicium pur qui peut être dopé lorsqu'il-est à l'état ionisé par du borane et, respectivement du phosphane. Le phosphane et le borane sont-introduits sous forme de gaz dans lQatmos- phère d'argon raréfiée et sont infusés pendant le dépôt des ions. Les couches combinées de silicium amorphe dopé doivent être limitées à une épaisseur totale inférieure à 2.500
Angströms. L'or a une épaisseur d'approximativement 50 Angstroms et l'épaisseur de l'OIE peut atteindre jusqu'à 2 m.

Un procédé alternatif par décharge luminescente est effectué en utilisant du silane gazeux en combinaison avec du borane et du phosphane. Dans ce cas, le processus de dépôt est effectué dans sa totalité par décomposition de ces gaz.

Les résultats expérimentaux sont techniquement excellents mais ne sont pas,à ce stade, considérés comme utilisables pour une fabrication industrielle du point de sue financier.

Sans ouvrir la chambre, on a déplacé le substrat jusqu'à la troisième position repérée, on a fait tourner la tourelle de la chambre et on a déposé une couche conductrice supérieure 23 comprenant une première pellicule d'OIE et une seconde pellicule d'or. Comme dans les cellules précédentes, les couches conductrices supérieure et inférieure d'OIE et d'or sont séparées et partiellement isolées par un positionnement approprié de la géométrie de la couche photo-émissive de sili cium amorphe dopé.

La cellule résultante présente les caractéristiques qui sont nécessaires pour pouvoir être adaptées à une fabrication limitée à des fins d'essai. Cette cellule est de loin supérieure à celles qui l'on précédée et elle est facilement adaptable à une fabrication limitée en laboratoire.

Lors de la préparation des prototypes précédents qui comprennent au moins trois couches de matières photo-émissives et conductrices, on a mis au point un mode de réalisation nouveau et original grâce auquel on peut obtenir des rendements plus élevés et des tensions plus élevées. Cette cellule est fabriquée au mieux à des fins d'essai en utilisant la pulvérisation cathodique mais on envisage, et ceci constitue également un objectif de l'invention, de fabriquer également la cellule en appliquant les revêtements requis à un substrat de verre fondu au moment où le verre est étiré.

La description qui va suivre est, par conséquent, présentée en conservant présent à l'esprit les deux procédés de construction mais elle se rapporte plus spécifiquement à la fabrication d'un prototype effectué en utilisant la pulvérisation cathodique.

On dépose sur un substrat 31 de verre passivé de 10x10cm environ une couche conductrice de base 32. Cette couche 32 est composée d'une couche d'aluminium de trois à cinq micromètres d'épaisseur sur laquelle est appliquée une pellicule d'OIE de 500 Angstroms d'épaisseur, cette combinaison étant destinée à servir de conducteur et de réflecteur. L'OIE est ajouté en tant que protection pour les couches de silicium amorphe dopé déposées ensuite étant donné que sous l'influence de la chaleur l'aluminium migrerait et doperait le silicium amorphe.

Le rôle du réflecteurt dans cette configuration, est d'utiliser la totalité de l'énergie lumineuse du spectre visible en réfléchissant tous les photons résiduels dans une pile de couches de matières photo-émissives et conductrices qui doivent être déposées au-dessus. Par conséquent, comme représenté sur la Fig. 5, on dépose sur la couche d'aluminium-EIO 32 précédemment appliquée, à une température dlapproximative- ment 3000K, une première paire de pellicules de silicium amorphe à dopage alternativement P et N qui forment la couche 33, à travers l'ouverture au moyen de laquelle les contours de la couche 31 ont été délimités mais après que le substrat a été déplacé pour réaliser un isolement partiel le long du bord 39 conformément au procédé utilisé dans les modes de réalisation précédemment décrits.Cette jonction P-N 33 a une épaisseur totale d'approximativement 2.000 Angströms et elle absorbe, par conséquent, la partie du spectre visible qui a pénétré jusqu'à cette couche, étant entendu que cette couche 33 est la jonction P-N inférieure dans un empilage de trois jonctions P-N superposées.

Par conséquent, une seconde couche intermédiaire conductrice 34 en OIE et or ayant#une épaisseur totale d'environ 200 Angströms est déposée directement adjacente à la couche 33 et au dessus de celle-ci, et une seconde couche 35 de sib licium amorphe à dopages P-N de 2.000 Angströms d'épaisseur est déposée,de la manière précédemment décrite, sur la couche 34. Une troisième couche intermédiaire 36 d'OIE et d'or de 200 Angstroms d'épaisseur est ensuite déposée, suivie d'une troisième couche 37 de silicium amorphe à dopages P et N de 2.000 Angstroms d'épaisseur. On pourrait poursuivre ce processus jusqu'au point où la totalité du spectre serait absorbée. On considère que trois couches photo-conductrices superposées en série sont suffisantes.

Sur la dernière jonction P-N,on dépose une couche finale 33 de trois micromètres d'OIE avec une fraction d'or, comme représenté sur la Fig. 5. Dans tous les cas, l'or est isolé du silicium amorphe par de l'OIE.

On doit noter ici que ces couches peuvent être appliquées au substrat en ordre inverse d'une manière appropriée pour créer un miroir arrière formant contact, la surface réfléchissante formant alors le revêtement supérieur ou extérieur de l'empilage. Ceci présente certains avantages dans le cas où l'on utilise une surface de verre non réfléchissante pour contribuer à réduire la rée flexion et la perte qui en résulte de lumière solaire. En outre, le prototype tel que représenté sur la Fig. 4, utilise une variante de la technique de masquage, qui est décrite dans L'ensernble de ce mémoire descriptif, mais il nécessite également une gravure de finition pour délimiter les marges 40.

Comme on peut le voir sur la Fig. 5 à laquelle on se référera à nouveau, le principe de l'empilage peut permettre l'obtention de rendements plus élevés dans les cellules- so- laires individuelles. En utilisant les techniques de gravure qui sont, soit dit en passant, d'une emploi courant dans l'industrie des semi-conducteurs, en combinaison avec un masquage approprié, on peut produire une variante de la série d'empio lages photovoltaïques nettement délimités comme représenté sur les Fig. 7 à 9.

Tableau comportant une multiplicité de cellules
Dans les sections précédentes dans lesquelles on a décrit le mode de réalisation préféré" et la "cellule composite multi-couche", on a trouvé que l'on peut appliquer les substances photovoltaïques et conductrices à travers un écran ou masque qui,lorsqu'il est déplacé, permet le dépôt d'une série de cellules couplées entre elles.

Pour comprendre ce concept, le lecteur se reportera à la
Fig. 8 qui représente une feuille de matière qui est, dans ce cas également, de préférence du verre, sur laquelle est formée une matrice de cellules individuelles constituées par de petits rectangles identiques. Par conséquent, un substrat 41 de verre passivé est recouvert par un unique masque qui contient une série d'ouvertures rectangulaires uniformes. Ces ouvertures rectangulaires permettent le passage et le dépôt consécutif des matières qui constituent une cellule solaire.

La première couche de ces matières est, comme dans les cellules précédentes, de l'OIE activé désigné par la référence 42. L'OIE ayant été ainsi déposé, on déplace le masque ou écran jusqu'à une seconde position et on vaporise et déposedes couches 43 successives de silicium à dopage P et à dopage N.

On déplace ensuite le masque jusqu'à une troisième position repérée espacée de la seconde position d'une distance égale à celle dont cette dernière est espacée de la première position et on applique la couche extérieure 44 d'OIE. Cette couche extérieure d'OIE est en contact avec la couche intérieure 42 d'OIE en un emplacement 45 et ainsi, une chaine ou tableau de cellules en série a de cette manière été produit sur une unique feuille. En.couplant entre eux les contacts 46 situés le long de la partie marginale et les contacts 47 situés le long de la partie marginale, on peut obtenir des tensions dues aux connexions en série des cellules de chaque rangée et des intensités dues au; connexions en pa rallèle de plusieurs rangées.Suivant une variante, les rangées peuvent être connectées à des extrémités alto renées aux rangées suivantes pour établir un long trajet sinueux de cellules aMant une tension plus élevée.

Une caractéristique importante du tableau de cellules solaires couplées réside dans le fait qu'on peut le produire par le déplacement d'un unique masque sur son substrat sans qu'il soit nécessaire de retirer la pièce en cours dé fabrication de la chambre à vide, ce qui supprime le risque de contamination.

L'emploi de cette technique est également proposé avec un procédé "sérigraphique" suivant lequel chaque couche est appliquée sous forme d'une suspension et séchée avant l'application des couches suivantes.

Un exemple d'un tableau sinueux des cellules solaires a été représenté sur la Fig. 10, ce tableau comportant douze cellules connectées en série. Les cellules sont déposées sur un substrat de verre convenablement enduit pour empêcher la contamination des couches surjacentes. Chaque cellule comporte une première pellicule conductrice rectangulaire 52 -déposée en une zone rectangulaire sur le substrat. Ensuite, on dépo#se une pellicule de semiconducteur rectángulaire 53 ayant une jonction P-N parallèle au substrat sur la première pellicule conductrice. Un bord 59 de la pellicule conductrice s'étend au-delà du# semiconducteur pour permettre d'établir un contact électrique. Les autres bords de la pellicule de semiconducteur s'étendent au-delà des bords de la première pellicule conductrice pour assurer l'isolement électrique des bords de la pellicule conductrice.Ensuite, on dépose une seconde pellicule conductrice rectangulaire 54 sur le semlconduc- teur . Cette seconde pellicule est déplacée latéralement par rapport à la première pellicule conductrice et s'étend audelà d'un bord de la pellicule de semiconducteur de façon à chevaucher la première pellicule conductrice d'une cellule solaire adjacente en un emplacement 55. Une partie au moins des bords de la pellicule de semiconducteur s'étend au-delà des bords de la seconde pellicule conductrice pour assurer l'isolement électrique. Aux extrémités des rangées de cellules,des connexions entre les rangées sont établies, les zones conductrices rectangulaires 57 étant tournées de 900 pour chevaucher la cellule située à l'extrémité de la rangée adjacente en un emplacement 58.

Une autre variante d'un tableau comportant de multiples cellules connectées en série a été représentée sur les Fig.

11 et 12. Dans ce tableau, le substrat 61 est une feuille de verre passivée. On dépose une couche conductrice rectangulaire 62 sur le substrat le long d'un bord du substrat.On dépose sur une partie de cette couche 62 une pellicule 63 de semiconducteur qui s'étend au-delà du bord de la première couche conductrice 62. On dépose ensuite une seconde couche 64 de ma tière conductrice qui recouvre une partie de la couche de semiconducteur et s 'étend au-delà d'elle sur le substrat. La partie de la seconde couche de matière conductrice qui s'étend sur le substrat est analogue à la première couche et on dépose sur elle une autre couche 65 de semiconducteur. De telles couches se chevauchent successivement d'un côté à l'autre du substrat pour former un tableau de cellules solaires connectées en série. Une connexion électrique avec le tableau est effectuée au moyen du bord exposé de la première couche conductrice 62 et d'un bord de la dernière couche conductrice 66 sur le bord opposé du substrat. On peut réaliser un tableau semblable avec un recouvrement de couches comme représenté sur la Fig. 7.

L'application des divers composés photovoltaïques et des diverses matières conductrices à l'état fondu ou ionisé au moyen d'un processus sous vide qui utilise l'évaporation de cibles de matières génératrices et la connaissance du fait que les cellules solaires au silicium les plus efficaces sont formées à partir de silicium fondu démontrent clairement que l'utilisation de chaleur dans le processus de fabrication de cellules solaires est avantageux Par conséquent, un moyen grâce auquel les matières peuvent être appliquées à un subs -trat de verre au moment où le verre est initialement étiré à partir d'un liquide fondu représenterait un progrès technique notable.

La Fig. 13 représente un système au moyen duquel chacune des matières peut être appliquée à l'état fondu sur un subs- trat constitué par de la glace de vitrage ssu cours de l'éti- rage de cette dernière.

Le dessin schématique de la Fig 13 représente une installation typique de fabrication de verre flotté de la société
Pilkington Brous Ltd. Un four 71 est relié à un bain d'étain fondu 72 et le verre est continuellement extrait en un unique ruban à travers un tunnel 73 de traitement thermique jusqu un chemin de découpage 74. Si l'on suppose que le verre fondu est extrait du four à une température d'approximativement 1.600 C, on peut établir une température comparable pour les ingrédients de manière à débiter en continu un tableau de cellules solaires.Les points de fusion ou températures de dépôt optimales de l'oxyde d'aluminium, de l'oxyde d'indium-étain et du silicium, par exemple, correspondent étroitement à la température du verre fondu en cours de refroidissement et l'on devrait établir une température moyenne susceptible de convenir, sans risque d'évaporation, à chacune des matières coopérantes. A ce point, il est important de noter que d'autres procédés, tels que l'emploi de jets pulvérisés, de poudres ou la décomposition de gaz pour déposer des revête- ments actifs sur le verre fondu peuvent être envisagés. Cependant, le procédé décrit ici est limité à l'application des matières actives sous forme de minces pellicules ron dues successives.

La Fig. 13 représente une variante du procédé Pilkington dans laquelle ces matières sont représentées comme étant ap pliquées séquentiellement pendant que le verre passe sur le bain d'étain fondu. Le substrat 75 de glace de vitrage fondu est totalement revêtu d'une feuille continue 76 d'oxyde d'aluminium qui est extraite du réservoir 77.Sur la base passivée, des bandes en ruban 78 d'OIE sont distribuées par des orifices ou fentes à partir d'un récipient séparé 79 et ces bandes s'étendent sur toute la longueur du substrat et sont séparées les unes des aùtres -par une marge qui est suffisante pour empêcher le contact d'une bande particulière avec une autre bande adjacente quelconque.

Une feuille continue 80 de silicium à dopage P est appliquée sur ces bandes 78 d'OIE à partir d'un récipient individuel 81. Les parties marginales extérieures de la feuille 81 sont maintenue à l'intérieur de la bordure du substrat 75.

Une seconde feuille correspondante de silicium à dopage N est appliquée à partir d'un autre récipient 83. Ces deux feuilles, lorsqu'elles sont soudées l'une à l'autre doivent former une jonction P-N mais on doit noter qu'on pourrait alternativement utiliser un dopage au moyen d'un gaz de l'une des feuilles. Cette étape est suivie du dépôt d'une seconde couché ou couche supérieure de bandes 84 d'OIE qui sont appliquées à partir d'un récipient 85 et ont des dimensions et positions identiques à celles des bandes précédentes 78 d'OIE.Grâce à l'emploi de ce procédrun unique tableau comportant de multiples bandes munies de contacts au-dessus et au-dessous d'une couche intérieure formant une homojonction de silicium à dopage P et N émerge du tunnel 73 de traitement thermique et peut être découpée en des tableaux individuels sur le chemin 74. Aux fins de la présente description on admettra que l'on découpe des feuilles de 1,2 m sur 2#4 m.

A la suite du découpage, on grave une partie marginale d'environ 2,5 cm le long d'un des côtés de 2,4 m du tableau en glace de vitrage terminé. Cette gravure est effectuée sur une profondeur suffisante pour enlever la couche supérieure d'OIE et le silicium à dopages P et N,exposant ainsi les ex trémités de la couche intérieure de bandes d'OIE qui forment des contacts.

En connectant les bandes supérieures d'OIE -et les contacts exposés de la couche intérieure d'OIE de diverses manières, on peut choisir des combinaisons d'intensités et de tensions. On peut protéger ce mode de réalisation ainsi que tous les autres décrits ci-dessus en recouvrant les cellules solaires d'une seconde couche de verre ou de matière plastique au moyen d'une couche intermédiaire classique de buty ral polyvinylique lamifié sur le substrat de verre par des techniques telles que celles actuellement utilisées- pour fabriquet du verre de sûreté.

Fabrication de tableaux bon marché
On peut fabriquer un tableau de cellules solaires bon marché en utilisant un procédé de pulvérisation au plasma qui est de plus en plus largement utilisé dans l'industrie. Des équipements de traitement au plasma sont fabriqués aux EUA par un certain nombre de sociétés,principalement Union
Carbide et Tafa,pour l'application de nombreux revêtements métalliques et céramiques à divers produits industriels et aérospatiaux. Les revêtements peuvent être appliqués soit par fusion par induction ou à l'arc électrique, soit par des générateurs HF. Pour le présent-procédé,#l'application à haute fréquence de matières conductrices et photovoltaïques en présence d'une atmosphère exempte d'hydrogène constituele mode opératoire appropriée.

Etant donné que des pulvérisations au plasma peuvent être efficacement appliquées à un certain nombre de matières, ce procédé ne doit pas être considéré comme limité uniquement au verre. Il existe de nombreuses applications des cellules solaires dans lesquelles on peut utiliser des substrats métalliques aussi bien que des matières plastiques et des matières plastiques en combinaison avec du métal telles que des plaquettes de circuit imprimé" auxquelles des composés photovoltaïques pourraient être appliqués. Le substrat préféré est le verre.

Dans le cas particulier de l'emploi d'une pulvérisation au plasma,la sélection du masque est particulièrement importante étant donné que le masque peut devoir être jeté à la fin de chaque opération. Deux types des masques sont, par conséquent, envisagés: 1. Un masque semipermanent en métal, carbone ou matière plas
tique.

2. Un masque à jeter après usage dans sa totalité,en papierim
prégné ou en matière plastique.

La-suggestion d'utiliser un masque du type à jeter après usage réside dans le fait que lorsque ces revêtements sont appliqués il se produit une accumulation le long de l'ouverture ou périphérie de l'ouverture, de chacun des trous individuels îesquels,àla suite des utilisations répétées, se déforment ou détruisent la tolérance des dimensions de chacune dés cellules élémentaires. Le masque appelé masque semi-permanent est également l'objet d'une accumulation importante de matière le long des bords de l'ouverture à travers laquelle la matière est appliquée et devrait, par conséquent,être nettoyé ou jeté après des applications successives.

-'Ta -seconde forme de masque, à savoir le type à jeter après usage,présente l'avantage cLTt:tre propre pour chaque ap plication. Le seul inconvénient concevable serait la necessi- té d'une étape de travail supplémentaire. Mais, dans les deux cas, le masque doit être fixé au substrat pour chaque opération. Ce processus de fixation peut être automatique dans les deux cas mais, pour le moment, il est prévu en tant qu'une opération manuelle,même pour une production limitée.

Les masques semi-permanents peuvent être fabriqués dans des matières telles qu'un métal ou une matière plastique imprégnée de carbone ou ils peuvent être fabriqués dans une feuille de graphite à laquelle l'un au moins des éléments, le silicium, n'adhère pas
Les masques à jeter après usage devraient être fabriqués en papier, les ouvertures étant découpées ou poinçonnées dans un rouleau de papier qui se dévide continuellement ou dans des feuilles individuelles découpées aux dimensions du substrat. Si ces masques de papier sont partiellement revêtus d'un adhésif adhérent par pression, ils peuvent être appliqués sur le dessus du substrat et étalés avec juste assez de points ou surfaces d'adhésif pour "coller" le masque au substrat.La partie difficilede l'application des masques à jeter après usage est la manipulation du substrat et il faut prendre beaucoup de soins au cours de cette opération pour veiller à ce qu'une contamination ou une éraflure ne se produise pas au cours de-la période de temps pendant.laquelle le masque est appliqué ou retiré.

Les masques à jeter après usage présentent l'avantage d'offrir un temps pour inspecter le produit entre les applications des revêtements, ce qui constitue une caractéristique avantageuse pour tout procédé de fabrication, étant donné que, pour chaque. jeu de revêtements, il est nécessaire utiliser un nouveau masque de sorte qu'il est besoin de trois masques pour la construction d'un tableau.

On doit noter ici, au cours d'une description du processus de masquage, que l'application de chaleur peut être nécessaire en tant qu'étape intégrante ou après que la séquence de masquage et d'application de remitabe-iFi e*=achevfieO Il est envisagé qu'un traitement thermique constituera un élément nécessaire#pour la construction du tableau achevé. Par conséquent, le choix de la matière dans laquelle le masque est fabriqué est une considération importante étant donné que le masque peut se carboniser ou se déformer si une chaleur excessive lui est appliquée.

On prépare une série de plaques de verre préalablement à l'exécution du processus de construction. On découpe ces plaques aux dimensions, on ébavure leurs bords et on les passive principalement avec de l'oxyde d'aluminium avant l'application du premier masque du jeu de trois masques.

Après découpage, nettoyage et passivation du substrat, on adapte au verre un masque convenablement nettoyé ou un masque neuf. Ce-premier masque est agencé pour permettre les dépôts de la première matière conductrice sur le substrat de verre. Onodoit noter à ce point que cette première matière conductrice-peut constituer soit le dessus de la cellule qui doit être construite soit le revêtement de base.

Dans le cas particulier de cette configuration, la première matière conductrice constituera l'élément électrique supérieur du tableau de cellules solaires et se trouvera directement adjacente à la surface passivée à l'oxyde d'aluminium de la plaque de verre et en contact avec cette surface. La matière conductrice, dans ce cas, est principalement de l'oxyde d'indium-étain activé (OIE). Dans certaines circonstances, cet OIE activé n'est pas considéré comme pleinement conducteur et, dans ce cas, on peut appliquer avant cette étape une grille conductrice au substrat de verre et le revêtement d'OIE établit un contact électrique avec la grille.

Le masque ayant été fixé au substrat, on place l'ensemble dans une chambre à plasma dans laquelle l'atmosphère inerte est continuellement remplacée de manière à rester exempte d'oxygène. L'azote ou l'argon convient en tant qu'atmosphère inerte.

L'OIE est introduit sous forme de poudre dans le "canon" qui chauffe la matière nettement au dessus de son point de fusion et dépose l'OIE, sous forme de gouttelettes fondues, sur le substrat. On admet à ce point que le substrat peut rester froid mais il peut être nécessaire de chauffer le substrat à une température d'approximativement 3000C pour obfie- nir une liaison importante entre les éléments de la structure.

On doit également noter, comme déjà indiqué, que dans le cas out des masques à jeter après usage sont utilisés ces derniers doivent être construits en une matière qui résiste à la chaleur. aux fins des présentes explications, on admet que le premier revêtement d'OIE doit être appliqué à la température ambiante.

A la suite du dépôt du premier revêtement conducteur, on retire l'ensemble de la chambre on enlève soigneusement le masque et on inspecte le substrat traité. Toutes ces opérations doivent être effectuées dans une atmosphère ambiante propre étant donné que,comme dans le cas du dépôt sous vide, la poussière détériorerait, dans une cartaine mesure, la qualité du produit final.

Après enlèvement du premier masque, on fixe un second masque en préparation de lgåpplicationtdes revêtements photovoltaïques.

On introduit à nouveau l'ensemble dans la chambre de dépot et on effectue une pulvérisation au plasma HF de silicium préalablement dopé au bore. Dans ce cas, le silicium doit être introduit dans le "canon" HF sous forme d'une tige. Normalement, les métaux et céramiques déposé au moyen de canons à plasma sont introduits sous forme d'une poudre dans la zone de fusion mais il existe un risque de contaminantion impor- tant si l'on essaie de pulvériser du silicium même dans une atmosphère non oxydante ou dans une atmosphère d'azote. Cin- quante parties par million oxydent le silicium et le rendent inutilisable. Il est prévu que l'épaisseur totale du revêtement de silicium qui constituera une jonction P-N sera de l'ordre de cinq micromètres-et, par conséquent, le réglage dans de temps de la pulvérisation présente une importance critique.Au cours du processus de pulvérisationt le sillcwum préalablement dopé est fondu dans un courant de gaz argon dans lequel deux autres gaz, du phosphane et de l'hydrogène, doivent être introduits. Il est considéré nécessaire d-'utili- ser approximativement deux pour cent d'hydrogène afin de for mer une atmosphère réductrice et également pour que 1 l'hydro- gène pénètre dans la structure cristalline de la cellule afin de contribuer à satisfaire toutes les liaisons lâches existantes.

En plus de la fourniture d'hydrogène, on envisage que l'un au moins des dopants soit introduit dans le plasma sous forme d'un gaz, Etant donné que la tige de silicium aura été préalablement dopée avec du bore, du phosphane sera injecté pendant l'incrément de temps requis pour le dépôt du premier micromètre de matière à base de silicium. Le reste d'approxi mativement quatre micromètres de silicium dopé au bore sera appliqué sans la présence du phosphane.

Cette opération de pulvérisation est continue et la structure sera une homojonction graduelle qui en pratique créera une jonction N+, N, P, P+.

Une caractéristique importante du dépôt au plasma réside dans le fait que ces revêtements fondus extrèmement chauds peuvent être appliqués à des substrats froids. A la suite du dépôt d'une jonction P-N, comme décrit ci-dessus, et de l'enlèvement des masques, on peut interposer une étape de frittage.

Cette étape consiste d appliquer la chaleur directe du plasma gazeux exempt de silicium à l'ensemble du substrat et aux revêtements déposés pour élever la température de la structure de silicium juste à son point de fusion et permettre la formation d'une structure multicristaîline. Dans ce cas également, un mode opératoire alternatif consisterait à élever la température du substrat de verre à un point auquel la fracturation ne se produirait pas, puis à appliquer les couches de silicium. L'objectif final de cette étape d'application du revêtement de silicium photovoltaïque est de cristalliser uni formément l'homojonction en silicium.

A la suite du dépôt des couches photovoltaïques, du traitement thermique et de l'enlèvement du second masque, on fixe le troisième masque dont les ouvertures définissent la géométrie de la couche conductrice finale. Cette couche peut être composée principalement d'aluminium et simplement appliquée pour le "canon" à plasma directement sur les couches de semiconducteur préalablement déposées.

L'enrobage de protection doit commencer par l'application d'un revêtement général d'oxyde d'aluminium sur l'ensemble du tableau achevé. Bien que ce revêtement serve de protection supplémentaire lors des manipulations, il se peut, en définitive, qu'il ne soit pas nécessaire, mais il s'est avéré constituer une protection utile lors de la préparation des prototypes qui ont abouti à la mise au point de cette configuration.

L'enrobage final est effectué suivant le procédé utilisé pour la fabrication du "verre de-sécurité".

La température de formation de la structure cristalline de silicium est critique, en particulier pour ce moyen hybride de création de tranches cristallines. L'objectif est de produire une unique tranche comportant un nombre minimal de cristaux indépendants. Des tranches composées d'imperfections7 constituées par des cristaux indépendants sont acceptables pour la construction de cellules solaires. Par exemple, le procédé "Tyco Ribbon" produit une tranche qui ne convient pas pour l'industrie des semiconducteurs mais est une cellule solaire de qualité satisfaisante.

On peut introduire le silicium dans la chambre à plasma sous forme d'une poudre et il faut prendre grand soin d'empê- cher cette poudre de s'oxyder au cours des étapes de traitement. Le silicium doit être broyé à la grosseur particulaire la plus grande qui soit compatible avec le système de pulvérisation à plasma puis lavé dans une solution diluée d'acide fluorhydrique. La solution d'acide fluorhydrique doit être progressivement remplacée par de liteau distillée et de l'acétone jusqu'à ce que l'acétone ait complètement remplacé la solution d'acide fluorhydrique. On peut alors faire sécher le silicium dans une chambre contenant de l'hydrogène et un gaz inerte. On introduit ensuite la poudre ainsi préparée dans la chambre d'ionisation à plasma au moyen d'une trémie appropriée assurant ainsi l'exposition la plus faible possible à l'oxygène. latent.

On prévoit également que, dans la fabrication en série, les deux dopants pourraient être introduits sous forme de gaz étant donné que ni le borane ni le phosphane ne réagit avec l'argon et l'hydrogène du plasma.

La Fig. 14 est une vue éclatée d'un tableau de cellules solaires 91 disposé sur un substrat 92 de verre et protégé par une couche de protection surjacente. Les cellules solaires sont initialement protégées par une couche d'oxyde d'aluminium, non représentée. Une couche intermédiaire classique 93, de butyral polyvinylique, de polyuréthane, de silicone ou analogue est posée sur le tableau de cellules et une couche 94 de verre, de polycarbonate, de résine acrylique ou analogue est posée sur la couche intermédiaire. L'empilage en sandwich est alors collé par application de chaleur et de pression, d'une manière classique. L'empilage en sandwich comporte également des conducteurs 95 formant, le long de chaque bord, des barres omnibus en contact électrique avec des cellules solaires dans chacune des rangées.Les conducteurs 95 s'étendent au-delà du bord de l'empilage afin de pouvoir être connectés à des circuits externes. Les barres omnibus peuvent, par exemple, être constituées par des bandes de métal en feuille maintenues en place en contact avec une couche conductrice des cellules par la pression de la couche intermédiaire. On peut utiliser un adhésif conducteur pour améliorer le contact et la résistance mécanique, si désiré.

Il peut être souhaitable d'éviter les effets de bord dans la couche de semiconducteur photo-émissive à 12remplace ment des bords où les couches N et P sont indistinctes. Ce- résultat peut être obtenu en déposant tout d'abord l'une des couches, par exemple, une couche de silicium à dopage N. On dépose ensuite une étroite bande d'oxyde d'aluminium ou d'un autre isolant électrique le long d'un bord du semiconducteur de façon qu'elle recouvre le bord sur deux millimètres environ ou moins. On dépose alors l'autre couche de semiconducteur, par exemple du silicium à dopage P, sur la première couche de façon que son bord chevauche la couche isolante.Ceci maintient les bords biseautés du silicium espacés l'un de l'autre et réduit au minimum les effets de bord.

Il est souvent souhaitable de réaliser un tableau comportant une multiplicité de cellules solaires électriquement connectées entre elles plutôt qu'un petit nombre de grandes cellules. La résistance des minces pellicules est telle que la génération d'énergie utile peut être minimaleàdes distances importantes des connexions électriques à faible résistance.

Par exemple, dans une fenêtre de 1,2 x 2,4 m recouverte sur toute sa surface par une cellule solaire transparente (ou semi-transparente), le centre peut être incapable d'engendrer une énergie utilisable. L'emploi de fenêtres plus petites ou une subdivision de la grande vitre en une série de cellules solaires peut accroitre l'énergie produite.

La présente demande de brevet est apparentée à un document de divulgation n0 082586 intitulé "Photovoltaïc Glass
Plate" (Plaque de verre photovoltaïque) déposé par l'inventeur auprès du Bureau des brevets et des marques des EUA le 16 juillet 1979 dont les parties pertinentes doivent être considérées comme incorporées-d la présente description par la référence qui y est faite ici
Dans le cas où de l'aluminium est utilisé pour l'une des électrodes conductrices et déposé sur le verre dans une séquence inverse de celle du procédé que l'on vient de décrire, on ne peut pas élever la température du verre au-delà de 5770C, point critique auquel un eutectique se formerait.Dans ce cas également, des expériences devront être effectuées pour déterminer la température du substrat et la vitesse de formation les plus favorables pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Pour une fabrication industrielle~ le silicium doit être introduit dans la chambre à plasma sous forme d1une poudre et il faut prendre grand soin d'empêcher cette poudre de s'oxyder -au cours des étapes de traitement. Le silicium doit être broyé à la grosseur particulaire la plus grande qui soit compatible avec le#système de pulvérisation à plasma puis lavé dans une solution diluée diacide fluorhydrique. La solution d'acide fluorhydrique doit être progressivement remplacée par de l'eau distillée et de l'acétone jusqu a ce que l'acétone ait complètement remplacé la solution d'acide fluorhydrique.

On peut alors faire sécher le silicium dans une chambre con tenant de l'hydrogène et un gaz inerte. On introduit ensuite la poudre ainsi préparée dans la chambre d'ionisation à plasma au moyen d'une trémie appropriée assurant ainsi lBexposi- tion la plus faible possible à l'oxygène latent.

On prévoit également que, dans la fabrication en série, les deux dopants pourront être introduits sous forme de gaz étant donné que ni le borane ni le phosphane ne réagit avec l'argon et l'hydrogène d-u plasma.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Une cellule solaire semi-transparente caractérisé en ce qu'elle comporte: un substrat de verre (1); une première pellicule transparente électriquement conductrice (4, 5) disposée sur le substrat de verre; une couche de semiconducteur photo-émissive (7, 8) contenant une jonction P-N parallèle au substrat de verre et suffisamment mince pour être sensiblement transparente; une seconde pellicule transparente électriquement conductrice disposée sur la couche de semiconducteur et électriquement isolée de la première pellicule conductrice; une couche transparente électriquement isolante (10) disposée sur la seconde pellicule conductrice; une première berre omnibus électriquement conductrice (2) disposée sur le substrat de verre le long dXun bord de la couche de semiconducteur et connectée à la première pellicule conductrice, et une seconde barre omnibus électriquement conductrice (3) disposée sur le substrat de verre le long du bord opposé de la couche de semiconducteur et connectée à la seconde pellicule conductrice.

2 - Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche isolante (10) comprend un oxyde métal -lique non conducteur.

3 - Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche isolante comprend une couche de verre lamifiée sur le substrat de verre.

4 - Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche isolante comprend une couche de matière plastique transparente disposée sur la pellicule conductrice.

5 - Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de semiconducteur comprend une couche (8) de silicium à dopage P et une couche (7) de silicium à dopage N.

6 - Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pellicules conductrices comprennent de l'oxyde d'indium-étain.

7 - Une cellule solaire caractérisée en ce qu'elle comprend: un substrat isolant(3#); une couche 632P de métal réfléchissant disposée sur le substrat, une couche d'oxyde d'indiumétain disposée sur la couche de métal; une série de couches (33-37) disposées sur la couche d'oxyde d'indium-étain -comprenant des couches de semiconducteur photo-émissives (33, 35, 37) ayant une jonction P-N parallèle au substrat qui alternent avec des couches (34, 36, 38) de-matière conductrice, la couche extérieure étant une couche de matière conductrice; et une couche protectrice disposée sur la couche extérieure.

8 - Un tableau de cellules solaires caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat isolant ; une première couche con ductrice (42) disposée sur le substrat en une série de zones séparées électriquement isolées; une couche de semiconducteur photo-émissive Q42) contenant une jonction P-N parallèle au substrat disposée sur une partie seulement de la première couche conductrice et s'étendant au-delà d'au moins une partie des bords de chaque zone isolée de la première couche; et une seconde couche conductrice (43) disposée sur une partie seulement de la couche de semiconducteur, une partie au moins des bords de la couche de semiconducteur s'étendant au-delà d'au moins une partie des bords de la seconde couche conductrice, un bord de la seconde couche conductrice chevauchant un bord adjacent de la première couche électriquement conductrice pour effectuer une connexion en série entre des zones adjacentes.

9 - Un tableau de cellules solaires comportant une multiplicité de cellules connectées en série sur un substrat isolant, caractérisé en-ce#qu'il comporte: une série dé zones de cellules, chaque zone de cellule comprenant une première pellicule conductrice rectangulaire (52) disposée sur le substrat; une pellicule de semiconducteur photoémissive rectangulaire (43) recouvrant la première pellicule conductrice et ayant deux parties de bord qui s'étendent au-delà des bords de la première pellicule conductrice qui recouvre le substrat, un bord au moins de la première pellicule conductrice sueten- dant au-delà d'un bord de la pellicule de semiconducteur, la pellicule de semiconducteur comprenant une jonction N-P pa rallèle au substrat; et une seconde pellicule conductrice rectangulaire (54) recouvrant la pellicule de semiconducteur, une partie au moins des bords de la pellicule de semiconducteur s'étendant au-delà des bords de la seconde pellicule conductrice et au moins un bord de la seconde pellicule conductrice s'étendant au-delà d'un bord de la pellicule de semiconducteur et recouvrant la première pellicule conductrice dgune zone de cellule adjacente pour établir une connexion électrique entre des cellules adjacentes.

10 - Procédé de fabrication d'une cellule solaire, caracté- risé en ce qu'il consiste: à faire fondre du silicium et à soumettre le silicium fondu à un jet de gaz suffisamment énergique pour éjecter des gouttelettes de silicium fondu; et à déposer ces gouttelettes sur un substrat conducteur, le jet de gaz et le milieu entourant le substrat étant non oxydants.

11 - Procédé selon la revendication 10, car2ctérisé en ce que le jet de gaz contient un agent dopant pour le silicium.

12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'agent dopant est choisi dans le groupe constitué par le bore et le phosphore.

13 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le gaz contient un gaz choisi dans le groupe constitué par le borane et le phosphane 14 - Une cellule solaire ayant un substrat ainsi qu'une couche semiconductrice à dopage P et une couche semiconductrice à dopage N pour former une jonction photo-émissive parallèle au substrat, caractérisé en ce qu'elle comporte une pellicule électriquement isolante disposée entre la couche à dopage N et la couche à dopage P le long d'un bord d'au moins l'une des couches.