FR2802340A1 - Structure comportant des cellules photovoltaiques et procede de realisation - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une structure comportant des cellules photovoltaïques en couche mince sur un support, caractérisée en ce que les cellules photovoltaïques comprennent des films semiconducteurs (4), monocouches ou multicouches, reportés sur le support (6) et formant un pavage sur le support.
Description
STRUCTURE <B>COMPORTANT DES CELLULES</B> PHOTOVOLTAÏQUES <B>ET</B> PROCEDE <B>DE</B> REALISATION <B>Domaine</B> technique La présente invention concerne une structure comportant des cellules photovoltaïques couche mince sur un support avantageusement de faible coût. Elle concerne également un procédé de réalisation d'une telle structure. Etat <B>de la</B> technique <B>antérieure</B> Actuellement, les cellules photovoltaïques sont réalisées soit à partir de matériau semiconducteur monocristallin ou multicristallin à gros grains (1 soit à partir de matériau semiconducteur amorphe polycristallin à petits grains (de l'ordre de 1 um). Comme matériau monocristallin on peut citer le silicium l'AsGa et en général les matériaux de type III-V. Comme matériau multicristallin à gros grains on peut citer le silicium. Comme matériau amorphe ou polycristallin on peut citer le silicium amorphe ou les matériaux composés tels que CdTe ou CIS (Cuivre-Indium- Sélénium).
Les matériaux massifs monocristallins multicristallins sont chers et on cherche à réduire leur épaisseur pour réduire les coûts. Actuellement pour le silicium, les épaisseurs sont typiquement de 200 à 3 um et on cherche à les réduire à 100 um. Au- dessous de 100 um d'épaisseur, il devient très difficile de manipuler les films de grande surface utilisés pour la réalisation des cellules (>100 cm z).
Les matériaux amorphes ou polycristallins présentent des rendements de conversion plus faibles que les matériaux monocristallins. Par exemple, pour le silicium monocristallin les meilleurs rendements obtenus sont de 24,2% alors que les meilleurs rendements obtenus sur silicium amorphe ne sont que de 12,7%.
Une solution particulièrement intéressante serait de disposer de films minces ode quelques um à quelques dizaines de pm) de matériau semiconducteur monocristallin ou multicristallin sur un substrat de grande taille et de faible coût tel que le verre ou la céramique. Cependant, on ne sait actuellement réaliser ce type de structure à un coût compatible avec le coût des cellules photovoltaïques.
Plusieurs procédés ont proposés pour réaliser des films ou des structures minces en silicium monocristallin pour la fabrication de cellules solaires. Trois d'entre eux vont etre décrits ci- dessous.
L'article "Thin-film crystalline silicon solar cells obtained by séparation of a porous silicon sacrificial layer" de H. TAYANAKA et al. paru dans 2 a World Conférence and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion, 6-10 juillet 1998, Vienne (Autriche), pages 1272-1277, divulgue une solution mettant en ceuvre la structure suivante : substrat de silicium-couches de silicium poreux-couche de silicium monocristallin épitaxié. Les cellules solaires sont réalisées dans la couche épitaxiée est ensuite collée à un film de plastique transparent. Le substrat est ensuite séparé au niveau des couches sacrificielles de silicium poreux par application de forces mécaniques. Ce procédé présente quelques inconvénients : consommation de silicium (les couches poreuses sont sacrifiées), les couches poreuses sont formées en plusieurs étapes de manière à avoir trois porosités différentes, le procédé est certainement difficile à industrialiser.
L'article "Waffle cells fabricated by the perforated silicon (`F) process" de R. BRENDEL paru dans l'ouvrage cité ci-dessus, pages 1242-1247, divulgue une solution mettant en ceuvre un dépôt de silicium poreux sur un substrat de bilicium texture. Une couche de silicium est ensuite épitaxiée le silicium poreux. Le film épitaxié est séparé du substrat par application de forces mécaniques. Cette solution est très voisine de celle divulguée dans l'article précédent et comporte les mêmes inconvénients.
L'article "Characterisation of silicon epitaxial@ layers for solar cell applications" de K.R. CATCHPOLE et al., paru également dans l'ouvrage cité ci-dessus, pages 1336-1339, divulgue une solution mettant en ceuvre une épitaxie en phase liquide sur un substrat de silicium sur lequel on a déposé un masque d'oxyde présentant des motifs. Le silicium ne s'épitaxie que sur les zones non recouvertes d'oxyde, ce qui conduit à des bandes épitaxiées présentant, vues en coupe une forme de losange. La couche épitaxiée est ensuite détachée de son support par dissolution chimique sélective de zones plus fortement dopées à l'interface substrat-couche épitaxiée. Cette solution pose certainement le problème de la réutilisation du substrat un grand nombre de fois.
Ces trois articles ne font pas mention du report films ou de structures sur un support de grande taille pour la réalisation collective de cellules. Ils font référence â des technologies souvent délicates à mettre en #uvre. Exposé <B>de l'invention</B> La présente invention permet de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. Elle permet l'obtention d'une structure comportant des films minces déposés sur un substrat de faible coût (par exemple en verre, en céramique ou en plastique)é. Elle permet réduire au minimum la consommation de matériau semiconducteur. Elle est simple à mettre en oeuvre et a industrialiser. Elle permet la réutilisation à nombreuses reprises du substrat fournissant les films minces. Elle permet une réalisation collective cellules photovoltaïques.
Un premier objet de l'invention consiste en une structure comportant des cellules photovoltaïques en couche mince sur un support, caractérisée en ce les cellules photovoltaïques comprennent des films semiconducteurs, monocouches ou multicouches, reportes sur le support et formant un pavage sur le support.
Le support peut être en un matériau choisi parmi le verre, la céramique et le plastique. Un tel support présente l'avantage d'être de faible coût.
Le pavage peut posséder une forme choisie parmi formes rectangulaire, hexagonale et circulaire ou tout autre forme apte à réaliser un pavage. Les films semiconducteurs peuvent être en un matériau choisi parmi les matériaux monocristallins et multicristallins à gros grains.
Un deuxième objet de l'invention consiste en un procédé de réalisation d'une structure comportant des cellules photovoltaïques en couche mince sur support, comprenant le report de films minces semiconducteurs monocouches ou multicouches sur support dit support définitif, pour former un pavage sur ce support, et traitement de ces films minces pour obtenir les cellules photovoltaïques à partir de ces films minces.
Les fi minces peuvent être, avant report, partiellement traités en vue d'obtenir lesdites cellules photovoltaïques. Ces traitements peuvent consister en épitaxie, traitements antri-réfléchissants, en texturation de surface, dopage, métallisations, etc.
Avantageusement, après report, les films minces sont traités, de préférence de manière collective, en vue d'obtenir lesdites cellules photovoltaïques. Ces traitements peuvent consister en des opérations réalisation de cellules photovoltaïques et d'interconnexions entre cellules.
Le report des films minces peut se faire sur un support en un matériau choisi parmi le verre, la céramique et le plastique. I1 peut se faire selon un pavage possédant forme choisie parmi les formes rectangulaire, hexagonale et circulaire, ou tout autre forme permettant un pavage.
Les fi minces reportés peuvent être des films minces de matériau semiconducteur choisi parmi les matériaux monocristallins et multicristallins à gros grains.
Avantageusement, le report d'un film mince comprend la fixation d'une face d'un substrat semiconducteur sur moyens formant raidisseur et la séparation d'une partie du substrat pour ne garder, sur les moyens formant raidisseur, que le film mince.
Les moyens formant raidisseur peuvent être constitués par le support définitif lui-même.
Ils peuvent être constitués par un support intermédiaire, apte à supporter au moins un film mince, le film mince étant ensuite reporté du support intermédiaire sur ledit support définitif. Ce support intermédiaire peut être un support permettant la réalisation d'au moins un traitement sur film mince. Avantageusement, le support intermédiaire offre au(x) film(s) mince(s) une face de contact réalisée dans un matériau présentant un coefficient dilatation thermique compatible avec le coefficient de dilatation thermique du ou des films minces. Le support intermédiaire peut supporter le ou les films minces par dépression. I1 peut aussi supporter le ou les films minces au moyen d'un collage par adhérence moléculaire, ladite adhérence moléculaire étant contrôlée pour permettre le report du ou des films minces sur le support définitif. I1 peut encore supporter le ou les films minces au moyen d'un collage par une matière adhésive, ladite matière adhésive étant apte à être sélectivement éliminée pour permettre le report du ou des films minces sur le support définitif.
Le support définitif peut supporter les films minces au moyen d'un collage par adhérence moléculaire ou au moyen d'un collage par une matière adhésive. La matière adhésive peut être une colle ou avantageusement un matériau fluable tel qu'un oxyde disposé le support définitif et/ou sur les films minces.
De préférence, le substrat serniconducteur est un substrat possédant une couche séparation délimitant ledit film mince de ladite partie du substrat ladite couche de séparation permettant la séparation entre le film mince et ladite partie du substrat. Cette couche de séparation peut être une couche poreuse, auquel cas la séparation entre le film mince ladite partie du substrat peut etre obtenue par dissolution sélective de la couche poreuse et/ou par application de forces mécaniques. La couche de séparation peut aussi être une couche de microcavités générées implantation ionique, auquel cas la séparation entre le film mince et ladite partie du substrat peut être obtenue par un traitement thermique et/ou par 'application de contraintes mécaniques. <B>Brève description des dessins</B> L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels - les figures 1A à 1E illustrent une première variante d'un procédé de réalisation d'une structure comportant des cellules photovoltaïques couche mince sur un support, selon la présente invention ; - les figures 2A et 2B illustrent deuxième variante d'un procédé de réalisation d'une structure comportant des cellules photovoltaïques couche mince sur un support, selon la présente invention ; - les figures 3A à 3C illustrent troisième variante d'un procédé de réalisation d'une structure comportant des cellules photovoltaïques couche mince sur un support, selon la présente invention ; - les figures 4A à 4C illustrent quatrième variante d'un procédé de réalisation d'une structure comportant des cellules photovoltaïques couche mince sur un support, selon la présente invention ; - les figures 5A à 5F illustrent cinquième variante d'un procédé de réalisation d'une structure comportant des cellules photovoltaïques en couche mince sur un support, selon présente invention ; - la figure 6 représente un premier support intermédiaire apte à supporter des films minces par dépression ; - la figure 7 représente deuxième support intermédiaire apte à supportes des films minces par dépression ; - la figure 8 représente troisième support intermédiaire apte à supporter des films minces par dépression ; - la figure 9 représente, de manière détaillée, un élément d'un support intermédiaire apte à supporter des films minces par dépression. <B>Description détaillée de modes de réalisation de</B> <B>l'invention</B> Les figures 1A à 1E illustrent une première variante de réalisation d'une structure pour laquelle les films minces de matériau semiconducteur sont reportés directement sur un support transparent. Cette variante de réalisation s'applique au report direct sur un support définitif non compatible avec des traitements à haute température. C'est par exemple le cas des supports en verre qui sont très intéressants car les cellules photovoltaïques réalisées peuvent être éclairées côté support, ce qui évite les pertes dues à la grille de collection des charges.
La figure 1A montre un substrat en silicium 1 recouvert d'une couche 2 d'oxyde de silicium. En vue de constituer une couche de séparation, substrat 1 est soumis, au travers de la couche d'oxyde 2, à une implantation ionique, par exemple au moyen d'ions hydrogène. Les ions hydrogène sont exemple implantés selon une dose de 5 . 1016 ions/cmz et selon une énergie d'implantation de 200 keV. Dans une variante de réalisation, après implantation ionique, on redépose une couche pour augmenter l'épaisseur afin rigidifier la structure, par exemple du silicium déposé à basse température, du Si3N4, etc. L'implantation ionique produit une couche de microcavités 3 destinée constituer une zone de clivage du substrat comme l'enseigne le document FR-A-2 681 472. La couche de microcavités 3 sépare le substrat 1 en un film 4 et une partie restante 5 du substrat.
La constitution de films minces peut faire à partir d'un seul substrat, le report des films étant alors effectué successivement. De façon avantageuse, la constitution des films minces réalisée à partir d'autant de substrats, le report films pouvant alors se faire simultanément.
Des opérations technologiques peuvent ensuite être réalisées sur les films délimités dans ou substrats : texturation de surface, dépôt de couche antiréfléchissante et de passivation de surface, métallisation, épitaxie, etc.
La figure 1B montre le report des substrats ainsi traités (la figure 1B montre trois substrats) sur un support 6 transparent, par exemple en verre, recouvert par exemple d'une couche d'oxyde 7. Le report est effectué selon le pavage désiré et de façon à mettre en contact la couche 7 ,du support 6 avec les couches 2 des substrats 1.
Le collage des substrats 1 sur le support 6 peut être obtenu à basse température si les couches d'oxydes 2 et 7 sont prévues pour fluer à basse température. La couche d'oxyde 7 du support 6 peut s'avérer inutile si la surface du verre en contact avec substrats peut être portée à une température suffisante. Une pression peut éventuellement être appliquée sur les films minces directement ou sur le support pour faciliter le collage aussi bien par une substance adhésive que par collage par adhésion moléculaire.
La séparation des substrats en deux parties long de la couche de microcavités par exemple obtenue au moyen d'un traitement thermique et/ou par traitement mécanique. On obtient structure représentée à la figure 1C.
La structure obtenue peut alors être traitée de façon collective. Des régions et des contacts N et P peuvent être réalisés soi sur la même face de la cellule (voir la figure 1D) comme indiqué dans le document "Thé range of high-efficiency silicon solar cells fabricated at Fraunhofer ISE", de .W. Glunz et al., paru dans Proceedings of thé 26th Photovoltaic Specialist Conférence, Anaheim, CA, soit les deux faces des films (voir la figure 1E) dans le cas de l'utilisation de matériau amorphe. Dans ce dernier cas, avant la réalisation de ces traitements, une couche de matériau semiconducteur amorphe peut être déposée sur les films 4 pour y réaliser les régions et contacts d'un type de conductivité comme divulgué dans l'article "Full low température process compatible with solar cells of thin x-silicon based on amorphous/crystalline silicon heterojunction", de . De Rosa et al., tnd World Conférence Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion, 6-10 juillet 1998, Vienne, Autriche. Ceci permet de réaliser les traitements à basse température.
Les régions et les contacts d'un type de conductivité sont réalisés sur la face arrière de la cellule, et les régions et les contacts du type de conductivité inverse sont réalisés sur la face des films en contact avec le support par un matériau conducteur transparent (de 'ITO par exemple). Par souci de simplification, les régions N et P n'ont pas été représentées et les contacts N et P n'ont pas été différenciés. Ceci est vrai également pour les autres figures.
Si la technologie utilisée nécessite des traitements thermiques que le support en verre ne tolère pas, ces traitements peuvent être réalisés par laser, ce qui permet de chauffer la surface du semiconducteur sans chauffer le support.
Les figures 1D et 1E montrent les structures finalement obtenues une fois les connexions ou contacts électriques 8 et 18 réalisées sur les films et les connexions électriques 9 réalisées entre les films selon une technologie plane.
Les figures 2A et 2B illustrent une deuxième variante de réalisation d'une structure poûr- laquelle les films minces de matériau semiconducteur sont reportés directement sur un support définitif compatible avec une technologie haute température.
La figure 2A montre un support 10 en céramique recouvert d'une couche de collage 11 (verre ou oxyde fluant à basse température). Comme pour la première variante de réalisation, des films minces 14 de silicium associés à des couches de collage 12 (en oxyde de silicium par exemple) sont reportés sur le support 10, les couches de collage 11 et 12 étant adjacentes. Le support 10 'étant pas transparent, l'éclairement des cellules devra se faire côté cellules photovoltaïques.
La figure 2B montre une structure achevée au moyen de traitements effectués collectivement. Les traitements effectués peuvent inclure une épitaxie en phase liquide ou vapeur destinée à augmenter l'épaisseur du film de silicium 14. Les contacts N et P cellules peuvent être pris sur la même face comme indiqué dans le document de R. De Rosa et al. déjà cité. La figure 2B montre des connexions électriques 15. réalisées sur les cellules et une interconnexion 16 réalisée entre deux cellules.
Les figures 3A à 3C illustrent une troisième variante de réalisation d'une structure pour laquelle les films minces de matériau semiconducteur sont reportés directement sur un support définitif compatible avec une technologie haute température.
Comme précédemment les substrats en silicium destinés à fournir les films de silicium sont par exemple soumis à une implantation ionique destinée à créer une couche de microcavités. L'implantation peut être effectuée sur des substrats nus, ou au travers d'une couche de collage (oxyde ou nitrure par exemple). Après l'implantation ionique, le dépôt d'un raidisseur ou d'un épaississeur peut être effectué pour modifier la contrainte. Les substrats peuvent aussi présenter une texturation de surface ou un dopage de surface. Il a été en effet vérifié que l'implantation au travers 'une couche rugueuse procure une couche de microcavités. Des étapes technologiques peuvent ensuite etre réalisées sur les substrats implantés texturation de surface, dépôt de couche antiréfléchissante et de passivation de surface, dopage, métallisation, épitaxie, etc. dépôts modifient la contrainte globale de la structure et peuvent modifier les conditions de fracture (budget thermique et/ou force appliquée). La figure montre un substrat de silicium 21 recouvert d'une couche de collage 22 en oxyde de silicium et possédant une couche de microcavités 23 délimitant un film 24 de silicium. Des connexions ou contacts électriques 26 ont été formées au travers de la couche collage 22 jusqu'au silicium sous-jacent.
La figure 3B montre support en céramique 20, recouvert d'une couche de collaJe 25, sur lequel sont reportés des films 24. Le collage est obtenu grâce aux couches de collage 22 et . La séparation des films 24 de leurs substrats est par exemple obtenue par traitement thermique et/ou mécanique, les dépôts réalisés sur le silicium pouvant modifier les conditions de fracture..
La suite des traitements, y compris une épitaxie si nécessaire, s'effectue de façon collective. La figure 3C montre le résultat obtenu après dépôt de métallisations : les connexions ou contacts électriques 27 formées sur les cellules et une interconnexion 28 entre deux cellules adjacentes. Dans cette variante de réalisation, des contacts 26 et 27, face avant et face arrière sont réalisés sur les films minces.
Les figures 4A à 4C illustrent une quatrième variante de réalisation d'une structure pour laquelle les films minces de matériau semiconducteur sont reportés directement sur un support définitif compatible avec une technologie haute température. Dans cette variante, les contacts sont réalisés face arrière des films minces.
Les substrats en silicium destinés à fournir des films de silicium sont soumis à une implantation ionique destinée à créer une couche de microcavités. L'implantation peut être effectuée sur des substrats nus, ou au travers d'une couche de collage (oxyde ou nitrure par exemple). Les substrats peuvent aussi présenter une texturation de surface ou un dopage de surface. Comme pour la variante illustrée par les figures 3A à 3C, les mêmes étapes technologiques peuvent être réalisées sur substrats implantés. La figure 4A montre un substrat 31 recouvert d'une couche de collage 32 et possédant une couche de microcavités 33 délimitant un film 34 de silicium. Des traitements sont effectués le film 34 délimité dans le substrat pour réaliser des contacts N et P et des connexions ou contacts électriques. Eventuellement, une épitaxie en phase liquide ou vapeur, destinée à augmenter l'épaisseur du film de silicium, peut être réalisée.
La figure 4B montre un support en céramique 30, recouvert d'une couche de collage 35, lequel sont reportés des films 34. Le collage est obtenu grâce aux couches de collage 32 et 35. A défaut de ces couches de collage, une colle ou plutôt substance adhérente pourrait être utilisée. La séparation des films 34 leurs substrats est par exemple obtenue par traitement thermique et/ou mécanique.
Des étapes technologiques (par exemple réalisation d'une jonction flottante et d'une couche de passivation) peuvent être réalisées sur la face libre des films. Si le collage a été obtenu par une colle conventionnelle ne supportant pas les hautes températures, les traitements thermiques peuvent être réalisés moyen d'un faisceau laser.
La figure 4C montre le résultat obtenu. Des connexions électriques sont formées sur cellules et une interconnexion 38 est réalisée entre deux cellules adjacentes.
Les figures 5A à 5F lustrent une cinquième variante de réalisation d'une structure pour laquelle les films minces de matériau semiconducteur sont reportés sur le support définitif grâce à un support intermédiaire ou provisoire. Les films minces sont, dans un premier temps, maintenus sur le support intermédiaire sur lequel ils peuvent subir des opérations technologiques (épitaxie, dopage dépôts de métaux ou de diélectriques, texturation, etc.). Le support intermédiaire peut maintenir'un seul film ou plusieurs films de façon à les traiter de manière collective. Le collage des films sur support définitif peut être réalisé de plusieurs manières collage par adhérence moléculaire ou par l'intermédiaire d'un composé (verre, oxyde nitrure, métal, etc.). Le procédé sol-gel peut être utilisé pour réaliser les dépôts des couches permettant le collage.
Le maintien du film sur support intermédiaire peut être réalisé de plusieurs manières. On peut utiliser un collage par adhérence moléculaire avec forces de collage contrôlées pour que ce collage soit réversible, par exemple comme 'enseigne le document FR-A-2 738 671 correspondant au brevet américain 5 714 395. On peut utiliser un collage au moyen 'un composé qui peut ensuite être éliminé, par exemple par dissolution sélective. On peut encore utiliser un support intermédiaire poreux ou comportant de nombreux trous, de manière à maintenir le ou les films dépression.
La figure 5A montre un substrat de silicium 41 dans lequel un film 44 a été défini par une couche de microcavités 43 obtenue par implantation ionique. L'implantation peut être réalisée sur un substrat nu, qui a éventuellement déjà subi des opérations technologiques, ou présentant une texturation de surface. L'implantation peut aussi être réalisée au travers d'une couche (oxyde ou nitrure par exemple) déposée sur le substrat. Les substrats implantés peuvent aussi subir des opérations technologiques. Ces opérations peuvent avoir impact sur les conditions de fracture, en particulier une épitaxie destinée à augmenter l'épaisseur du film de silicium. Les opérations de fragilisation par implantation ionique doivent être rendues compatibles avec les opérations technologiques. On pourra reporter à ce sujet au document FR-A-2 748 851.
La figure 5B montre deux substrats 41 reportés sur un support aspirant 50 du côté de leurs films 44.
La figure 5C montre le résultat obtenu après séparation des films de leurs substrats, la séparation étant par exemple obtenue par traitement thermique.
Une épitaxie peut alors être réalisée à partir des faces libres films 44 et on peut procéder à diverses opérations technologiques pour obtenir le résultat représenté à la figure 5D. Ces opérations peuvent comprendre la réalisation de contacts N et P avec leurs dopages (ou régions) associés.
Les films 44, toujours maintenus sur leur support aspirant 50, sont alors collés par leurs faces libres sur le support définitif 40 qui comprend par exemple des interconnexions entre cellules (voir la figure 5E). Le support définitif 40 peut être en verre, en céramique ou en plastique. En fonction de la nature de ce support définitif, le collage peut être obtenu par l'intermédiaire de couches métalliques, par l'intermédiaire d'une couche de verre ou d'oxyde fluant à basse température ou d'une substance adhésive.
Le support intermédiaire est retiré par arrêt de la dépression et éventuellement par une légère surpression permettant une séparation plus facile du support intermédiaire et des films.
Comme montre la figure 5F, le retrait du support intermédiaire permet d'achever, de manière . collective, les cellules de la structure (réalisation de connexions, etc. .
D'une manière générale, t l'épaisseur des films semiconducteurs peut être augmentée, après report sur un support, épitaxie. Si le support peut être porté à une température suffisante pour l'épitaxie, celle-ci peut être réalisée de façon classique en phase vapeur ou liquide. le support ne peut pas être porté à haute température (cas du silicium sur un support en verre ou d'une technologie déjà partiellement réalisée), on peut augmenter l'épaisseur du film de silicium en réalisant un dépôt de silicium polycristallin ou amorphe à basse température et recristalliser ce film par un traitement thermique laser (fusion de cette couche déposée et d'une partie du film mince de silicium monocristallin, de manière à obtenir une épitaxie lors du refroidissement).
La technologie de réalisation des cellules peut être faite de façon classique (traitement thermique en four) si les substrats et le mode de collage choisis supportent des températures élevées. Si ce n'est pas le (en particulier si le support final est en verre ou si on utilise un collage par des matériaux ne supportant pas les hautes températures), les traitements thermiques (épitaxie, dopage par diffusion, recuits, etc..) peuvent être réalisés au moyen d'un faisceau laser, ce qui permet de chauffer (jusqu'à liquéfaction si nécessaire) le film mince en surface, sans chauffer le verre.
Le support aspirant peut comprendre une plaque percée de nombreux trous de petit diamètre ou une plaque de matériau poreux. films minces, posés sur la face avant de la plaque y sont maintenus en créant une dépression sur la face arrière de la plaque.
La figure 6 est une vue en coupe d'un premier support intermédiaire apte à supporter des films minces par dépression. I1 constitué par une enceinte 60 dont l'intérieur peut 'être relié à un dispositif de mise en dépression moyen d'un col 61. L'enceinte 60 possède une paroi plane 62 percée de trous de petit diamètre ou microtrous 63. La taille et l'écartement des microtrous sont déterminés par la rigidité des films minces à manipuler. Les microtrous doivent être d'autant plus petits et plus proches que les films sont moins rigides. De même, l'état de surface de la paroi 62 doit être d'autant meilleur que la rigidité du film est plus faible.
La figure 7 est une vue en coupe d'un deuxième support intermédiaire apte à supporter des films minces par dépression. Il comprend, comme le support intermédiaire de la figure 6, une enceinte 70 pourvue d'un col 71. L'enceinte possède aussi une paroi plane 72 percée de trous et supportant une plaque plane 73 percée de microtrous La plaque 73 est fixée à la paroi 72 par des éléments non représentés et ne perturbant pas ses fonctions. distribution et la taille des trous de la paroi 72 la distribution et la taille des microtrous de la plaque 73 sont telles que la plaque 73 offre une surface active uniformément aspirante. Cette configuration permet de disposer d'une plaque percée appropriée, par exemple présentant la possibilité de réaliser les microtrous par un procédé collectif et/ou en un matériau adapté au coefficient de dilatation thermique des films minces.
La figure 8 est vue en coupe d'un troisième support intermédiaire apte à supporter des films minces par dépression. Comme pour le support de la figure 7, on retrouve une enceinte 80 pourvue d'un col 81. L'enceinte 80 possède aussi une paroi plane 82 percée de trous et supportant une plaque plane 83 percée de trous de plus petit diamètre. La plaque plane 83 supporte à son tour des pièces plates 84 percées de microtrous. Les diamètres des trous et leurs écartements dans la paroi 82, la plaque 83 et les pièces 84 sont tels que les pièces 84 offrent chacune une surface uniformément aspirante. Cette configuration présente l'avantage d'une plus grande facilité de réalisation et d'utilisation. En effet, les pièces 84 peuvent etre réalisées à partir du même matériau que celui constituant les films à reporter. On évite ainsi les problèmes liés aux dilatations différentielles lors des traitements thermiques. Par exemple, elles peuvent être en silicium si les films minces sont en silicium. En outre, la réalisation de pièces en silicium de petites dimensions est plus facile que la réalisation d'une plaque de silicium de grandes dimensions. Une membrane de nitrure de silicium ou de carbure de silicium de 0,1 um d'épaisseur et de 1 mm2 de surface peut supporter une différence de pression de 1 atmosphère.
La figure 9 est une vue en perspective d'un exemple pièce référencée 84 sur la figure 8. Cette pièce est dite plate en ce sens qu'elle offre, côté face avant, une surface plate 91 au film à supporter.
Une pièce 84 en silicium peut etre obtenue par gravure d'une plaque de silicium de 500 um d'épaisseur. Des cavités longitudinales 92 de 1 mm de largeur et de 450 pm de profondeur sont gravées à partir de la face arrière de la plaque. subsiste, côté face avant, une paroi mince 93 de 50 gm d'épaisseur dans laquelle on réalise des trous 94 de 100 1-m de diamètre et espacés de 110 jun par exemple. Un film de 1 um d'épaisseur peut être maintenu sur une telle pièce sans casser en présentant une faible déformation.
La paroi mince peut être remplacée par un film poreux réalisé par exemple par oxydation anodique du silicium. L'épaisseur dé ce film poreux peut typiquement être de 10 Dun.
Claims (3)
1. Structure comportant des cellules photovoltaïques en couche mince sur un support, caractérisée en ce que les cellules photovoltaïques comprennent des films semiconducteurs (4, 14, 24, 34, 44), monocouches ou multicouches, Yeportés sur le support (6, 10, 20, 30, 40) et formant un pavage sur le- support.
2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support (6, 10, 20, 30, 40) est en un matériau choisi parmi le verre, la céramique et le plastique.
3. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, caracterisée en ce que le pavage possède une forme choisie parmi les formes rectangulaire, hexagonale et circulaire. <B>4.</B> Structure selon l'une quelconque des revendications à 3, caractérisée en ce que les films semiconducteurs (4, 14, 24, 34, 44) sont en un matériau choisi parmi les matériaux monocristallins et multicristallins à gros grains. 5. Procédé de réalisation d'une structure comportant des cellules photovoltaïques en couche mince sur un support, comprenant le report de films minces semiconducteurs (4, 14, 24, 34, 44) monocouches ou multicouches sur un support dit support définitif (6, 10, 20, 30, 40), pour former un pavage sur ce support, et le traitement de ces films minces pour obtenir les cellules photovoltaïques à partir de ces films minces. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les films minces sont, avant report, partiellement trâités en vue d'obtenir lesdites cellules photovoltaïques. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce après report, les films minces (4, 14, 24, 34, ) sont traités en vue d'obtenir lesdites cellules photovoltaïques. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le report des films minces (4, 14, , 34, 441 se fait sur un support (6, 10, 20, 30, 40) en un matériau choisi parmi le verre, la céramique et plastique. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le report se fait selon un pavage possédant une forme choisie parmi les formes rectangulaire, hexagonale et circulaire. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les films minces (4, 14, 24, 34, ) reportés sont des films minces de matériau semiconducteur choisi parmi les matériaux monocristallins multicristallins à gros grains. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le report d'un film mince (4, 14, 24, 34, 44) comprend la fixation d'une face d'un substrat semiconducteur (1, 21, 31, 41) sur des moyens formant raidisseur et la séparation d'une partie du substrat pour ne garder, sur les moyens formant raidisseur, que le film mince. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que moyens formant raidisseur sont constituées par le support définitif (6, 10, 20, 30, 40) lui-même. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que moyens formant raidisseur sont constitués par un support intermédiaire (50), apte à supporter au moins un film mince (44), le film mince étant ensuite reporté du support intermédiaire (50) sur ledit support définitif (40). <B>14.</B> Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que le support intermédiaire (50) support permettant la réalisation d'au moins un traitement sur le .film mince. 15. Procédé selon l'une dés revendications ou 14, caractérisé en ce que le support intermédiaire (50) offre au(x) film(s) mince(s) (44) une face de contact réalisée dans un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique compatible avec le coefficient de dilatation thermique ou des films minces. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que support intermédiaire (50) supporte le ou les films minces (44) par dépression. <B>17.</B> Procédé selon l'une quelconque revendications 13 à 15, caractérisé en ce que support intermédiaire supporte le ou les films minces moyen d'un collage par adhérence moléculaire, ladite adhérence moléculaire étant contrôlée pour permettre report du ou des films minces sur le support définitif. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que support intermédiaire supporte le ou les films minces moyen d'un collage par une matière adhésive, ladite matière adhésive étant apte à être sélectivement éliminée pour permettre le report du ou des films minces sur le support définitif. 19. Procédé selon l'une quelconque revendications 5 à 18, caractérisé en ce que le support définitif supporte les films minces au moyen d'un collage par. adhérence moléculaire. <B>20.</B> Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 18, caractérisé en ce que le support définitif supporte les films minces au moyen d'un collage par une matière adhésive. 21. Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que ladite matière adhésive est matériau fluable disposé sur le supporit définitif et/ou les films minces. 22. Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que ledit substrat semiconducteur substrat possédant une couche de séparation délimitant ledit film mince de ladite partie du substrat, ladite couche de séparation permettant la séparation entre le film mince et ladite partie du substrat. 23. Procédé selon la revendication 22 caractérisé en ce que la couche de séparation est couche poreuse. 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que la séparation-entre le film mince ladite partie du substrat est obtenue par dissolution sélective de la couche poreuse et/ou par application de forces mécaniques. 25. Procédé selon la revendication 22 caractérisé en ce que la couche de séparation est couche de microcavités (3, 23, 33, 43) générées par implantation ionique. 26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que la séparation entre le film mince ladite partie du substrat est obtenue par un traitement thermique et/ou par l'application de contraintes mécaniques.
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