FR2849276A1 - Module photovoltaique integre pour systeme a concentration et un procede de fabrication - Google Patents

Abstract

Un module photovoltaïque, destiné à coopérer avec un système à concentration de lumière, comporte :- un substrat 11,- une couche en matériau semi-conducteur 12 séparée du substrat par une couche électriquement isolante 13, une pluralité de bandes allongées 15 ayant chacune une face d'entrée adaptée à recevoir de la lumière étant ménagée dans cette couche en matériau semi-conducteur et étant longées chacune par des parois électriquement isolantes 14 s'étendant jusqu'à la couche électriquement isolante, chaque bande comportant des zones dopées D1 et D2,- des pistes métalliques intermédiaires 17 connectant électriquement en série les bandes allongées de matériau semi-conducteur et disposées parallèlement aux parois électriquement isolantes, et- des pistes métalliques extrêmes 18 constituant des bornes électriques de sortie connectées aux bandes extrêmes de la pluralité de bandes en matériau semi-conducteur.

Description

Domaine technique.

L'invention se situe dans le domaine des systèmes photovoltaques à concentration, généralement dans le cas de la lumière solaire Elle vise notamment des composants pour panneau de cellules solaire à concentration pour génération d'électricité à bas cot.

Une cellule à concentration est une cellule photovoltaque mise au foyer d'un système de concentration de la lumière La concentration est assurée par des lentilles ou des miroirs Ces cellules peuvent être préférées aux cellules sans concentrateur car il est connu que le rendement d'une cellule monte avec la puissance lumineuse incidente Par ailleurs, une cellule 20 photovoltaque simple de grande surface peut coter plus cher qu'une petite cellule photovoltaque associée à un concentrateur de grande surface.

Ces cellules à concentration sont assemblées pour former des panneaux qui doivent en pratique être munis d'un système de suivi du soleil du fait de la directivité du système de concentration.

L'invention vise plus particulièrement une cellule photovoltaque à mettre sous un système de concentration d'un quelconque type approprié, dont il sera simplement tenu compte de l'influence pour la répartition d'éclairement sur l'élément photovoltaque.

Etat de la technique.

Il existe déjà de nombreuses cellules à concentration, avec des performances et des structures différentes.

Pour faire une cellule la plus économique possible et au rendement maximum, il a été démontré qu'il faut des concentrations comprises entre 100 et 1000 Avec des rendements de conversion allant habituellement de 20 % à plus de 30 %, les courants électriques générés vont de quelques A/cm 2 à 5 quelques dizaines d' A/cm 2 Les tensions générées par les cellules photovoltaques sont typiquement de 0,7 V et au plus de quelques volts Dans ces conditions, pour ne pas perdre de puissance dans les lignes électriques d'interconnexion, il est nécessaire qu'elles aient une très faible résistance.

Par exemple, une ligne ne devant pas perdre plus de 0,5 % de la 10 puissance générée à 5 A sous 0,7 V doit avoir une résistance de moins de 700 micro-Ohms De telles résistances supposent des conducteurs larges et épais et des contacts, entre conducteurs, très bien faits.

Mais de tels conducteurs larges ne peuvent pas être mis sur la surface active de la cellule solaire sans faire une ombre préjudiciable à son 15 rendement Il est donc classique de mettre les connexions sur la face opposée à la face éclairée, mais malheureusement cela oblige à faire traverser l'épaisseur de la cellule aux photo-charges, en favorisant ainsi leurs recombinaisons En même temps, c'est très contraignant pour leur réalisation, puisque cela conduit naturellement à choisir de réaliser des cellules minces et 20 par conséquent fragiles.

Une autre solution est de multiplier le nombre de cellules et de concentrateurs côte à côte sur la même surface et, ainsi, de réduire leur taille.

Le courant dans chaque conducteur lié à chaque cellule est diminué d'autant, et le conducteur peut alors avoir une résistance plus élevée, donc être plus petit Il 25 peut ainsi être mis en surface éclairée récupérant les charges là o elles se créent sans faire une ombre trop importante.

Malheureusement, ces petites cellules sont très sensibles au problème suivant: les cellules solaires à concentration sont dégradées par les effets de bord Le rapport longueur / surface des bords est défavorable aux 30 cellules de petite taille, car le bord prend beaucoup d'importance; or celui-ci est en général mal maîtrisé En effet, les cellules de petites tailles ont l'avantage de pouvoir être faites collectivement sur une même plaque, ce qui abaisse leur cot, mais nécessite une découpe de la plaque pour les séparer à la fin de leur réalisation Or il peut être montré que cette découpe crée localement une surface fortement recombinante pour les photo-charges Il existe différentes techniques pour s'affranchir de cet inconvénient, comme par exemple celle 5 consistant à laisser une zone de garde entre la surface photosensible et le bord L'effet recombinant du bord est alors minimisé; mais la surface de la cellule, donc son cot, en est très fortement augmenté (par exemple, une garde de seulement 1 mm autour d'une cellule de 2 x 2 mm multiplie sa surface et son cot par 4) Les autres méthodes sont elles aussi plus coteuses.

Le problème de cot des techniques solaires, vis-à-vis des autres systèmes de production d'énergie, est un paramètre qui conduit tous les experts à privilégier les structures les plus simples et le plus rapidement construites possible Les structures complexes ne sont même envisagées que s'il peut être prévu que leurs performances seront très supérieures à celles des 15 structures simples De l'avis commun, il faut réunir la cellule la moins chère avec le concentrateur le moins cher dans une structure de panneau la moins chère, pour espérer produire l'énergie la moins chère C'est pourquoi, actuellement, on ne connaît que des cellules simples ou des cellules à jonctions multiples et empilées pour être mises sous des systèmes à concentration.

Un autre inconvénient des cellules de petite taille est qu'il en faut un grand nombre pour couvrir une même surface A un rendement donné, la surface du panneau est fixée par la puissance à fournir Les panneaux à petites cellules deviennent coteux par la multiplication des opérations de montage pour les réaliser Il est donc préférable de faire des panneaux à concentration 25 dont le nombre de cellules est minimum La taille des cellules doit alors être maximale, ce qui est contradictoire avec les contraintes précédentes imposées par la résistance électrique.

C'est pourtant un bon compromis entre ces critères apparemment contradictoires (avec notamment un bon rendement de conversion, de faibles 30 pertes électriques, pour un encombrement et un cot raisonnable) que l'invention a pour objet de fournir.

Exposé de l'invention.

L'invention propose à cet effet un module photovoltaque, destiné à coopérer avec un système à concentration de lumière, comportant un substrat, une couche en matériau semi-conducteur séparée du substrat par une couche électriquement isolante, une pluralité de bandes allongées ayant chacune une face d'entrée adaptée à recevoir de la lumière étant ménagée dans cette couche en matériau semi-conducteur et étant longées chacune par des parois électriquement isolantes s'étendant jusqu'à la couche électriquement isolante, 10 chaque bande comportant des zones dopées, des pistes métalliques intermédiaires connectant électriquement en série les bandes allongées de matériau semi-conducteur et disposées parallèlement aux parois électriquement isolantes, et des pistes métalliques extrêmes constituant des bornes électriques de sortie 15 connectées aux bandes extrêmes de la pluralité de bandes en matériau semiconducteur.

L'invention propose ainsi une nouvelle structure photovoltaque pour concentration qui ressemble plutôt, de par sa conception, à celle d'un module photovoltaque en miniature (ou d'une élément de panneau solaire en 20 miniature) Par contre, ce module miniature est monolithique, comme l'est une cellule photovoltaque C'est pourquoi on peut dire que c'est un Module Photovoltaque Intégré (abréviation M Pl utilisée ci-dessous) à l'image de ce que sont les circuits électroniques intégrés pour l'électronique.

Il mérite d'être souligné que le fait de concevoir et réaliser une 25 structure photovoltaque monolithique aussi complexe en miniature pour la mettre au foyer d'un système de concentration a notamment pour conséquence que le cot (et la difficulté) de réalisation unitaire de ce M Pl est plus élevé que le cot de réalisation unitaire d'une cellule à concentration classique, par contre le cot du panneau solaire final en est très fortement réduit.

Selon les dispositions préférées de l'invention, éventuellement combinées: lesdites pistes métalliques intermédiaires sont disposées le long de la face d'entrée des bandes allongées, en coiffant chacune l'une des parois électriquement isolantes bordant les bandes allongées en matériau semiconducteur et en connectant électriquement des zones dopées de types différents au sein des bandes allongées séparées par cette paroi, ce module peut comporter en outre des pistes métalliques secondaires disposées à distance des parois électriquement isolantes, connectées à l'une des pistes métalliques intermédiaires ou extrêmes et à des zones dopées d'un même type au sein de la bande sous-jacente, chacune des pistes métalliques secondaires est disposée entre deux pistes métalliques secondaires ou entre une piste intermédiaire ou extrême, et une autre piste métallique secondaire connectée à des zones dopées d'un même autre type au sein de ladite bande sous-jacente, chacune des pistes secondaires est disposée entre deux 15 pistes métalliques connectées l'une à l'autre et dont cette piste secondaire est isolée, certaines au moins des pistes métalliques sont couvertes par un micro-concentrateur de lumière, ledit micro-concentrateur a une section en prisme 20 triangulaire, chaque microconcentrateur fait partie intégrante de la piste métallique qu'il couvre, les micro-concentrateurs peuvent être associés ou remplacés fonctionnellement par des micro-lentilles de type cylindrique 25 disposées sur la face libre des bandes allongées la face d'entrée de chaque bande allongée est recouverte d'une couche transparente et électriquement isolante présentant des orifices permettant un contact entre le matériau semi-conducteur et les pistes métalliques, cette couche transparente se comporte comme une couche de passivation en contact avec le matériau semi-conducteur, la couche transparente est formée d'un empilement de souscouches, la couche transparente comporte de la silice, cette couche est au moins en partie formé d'un matériau choisi dans le groupe comportant Si 3 N 4, Si Ox Ny, Mg F 2, la face d'entrée recouverte par la couche transparente est texturée, la face d'entrée recouverte par la couche transparente est conformée en une pluralité de pyramides adjacentes, les bandes allongées comportent des zones dopées le long de chacune des parois qui les bordent latéralement, les bandes allongées comportent des zones dopées le long de la couche électriquement isolante et/ou de la face d'entrée de lumière, les bandes allongées ont une section constante sur toute 15 leur longueur, les bandes allongées ont une largeur qui est minimale à michemin de ses extrémités, et qui augmente progressivement (est continuement variable) entre ce minimum et ces extrémités, les parois délimitant ces bandes allongées sont en ligne 20 brisée, les parois délimitant ces bandes allongées sont courbes, ce module a une forme rectangulaire, ou carrée, voire une forme circulaire ou ovale ou en polygone régulier, au moins une cellule de conversion de lumière est en outre 25 ménagée dans le substrat, sous la couche électriquement isolante, pour une gamme de longueurs d'ondes différente de celle pour laquelle les bandes allongées sont adaptées à convertir de la lumière; notamment dans ce cas, le module peut être retourné, étant adapté à recevoir de la lumière par l'une quelconque de ses faces.

des composants sont réalisés dans la couche en matériau semi-conducteur; ceux-ci sont avantageusement isolés vis à vis des micro- cellules; il peut notamment s'agir de diode(s) de protection, et/ou d'interrupteur(s) et/ou d'onduleur(s), etc le matériau semi-conducteur des bandes allongées est du silicium, du germanium ou du Six Gelx, même si d'autres matériaux peuvent être choisis selon les besoins.

Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci propose un procédé de fabrication d'un module photovoltaque destiné à coopérer avec un système à concentration, selon lequel, * on réalise une plaque comportant un substrat et une couche en matériau 10 semi-conducteur séparée du substrat par une couche électriquement isolante enterrée, À on grave dans la couche en matériau semi conducteur des fentes s'étendant jusqu'à la couche enterrée en sorte de délimiter des bandes allongées, et on revêt les flancs de ces bandes d'une couche électriquement isolante, par 15 exemple en oxyde, À on remplit ces fentes en sorte de réaliser des parois séparant les bandes allongées, À on réalise des zones dopées dans chacune de ces bandes allongées, au moins auprès de chaque paroi, À on réalise, sur chaque paroi, des pistes métalliques coiffant cette paroi en connectant des zones dopées situées de part et d'autre de cette paroi, on réalise des sur les parois extrêmes des pistes extrêmes formant des bornes de sortie.

Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: À la figure 1 est une vue en coupe d'un module photovoltaque selon un premier mode, simple, de réalisation de l'invention, 30 * la figure 2 en est une vue de dessus, À la figure 3 est une vue en coupe d'un autre module selon un autre mode de réalisation, ò la figure 4 est une vue en coupe d'une variante de réalisation, À la figure 5 en est une variante de réalisation, * la figure 6 en est encore une autre variante de réalisation, ò la figure 7 est une vue en coupe d'encore un autre module selon un autre mode de réalisation, À la figure 8 en est une vue de dessus, la figure 9 est une vue de dessus d'un autre module selon une autre variante de réalisation, À la figure 10 en représente une variante, la figure 11 est une vue en coupe d'encore un autre module selon un autre mode de réalisation, À la figure 12 est une vue de dessus d'encore un autre module selon encore un autre mode de réalisation, À les figures 13 à 23 sont des vues en coupe représentant des étapes de la 15 fabrication d'un module conforme à celui des figures 1 et 2, * les figures 24 à 31 sont des vues en coupe représentant des étapes de la fabrication d'un module conforme à celui de la figure 3, ò les figures 32 à 44 sont des vues en coupe représentant des étapes de la fabrication d'un module conforme à celui de la figure 11.

Les figures 1 et 2 représentent une version particulièrement simple d'un module photovoltaque selon l'invention.

Ce module désigné dans son ensemble sous la référence 10, comporte un substrat 11, une couche 12 en matériau semi-conducteur séparée du substrat par une couche 13 électriquement isolante, des parois 14 25 électriquement isolantes s'étendant au travers de la couche 12 depuis sa surface supérieure jusqu'à la couche enterrée 13 en sorte de délimiter dans cette couche 12 des bandes ou blocs de matériau semi-conducteur 15, et des pistes métalliques.

Ce module est destiné à coopérer avec un système à concentration 30 de lumière (non représenté) de tout type connu approprié, tel que de la lumière arrive sur le module 10 en provenant du dessus La face supérieure de le couche 12 et donc des bandes 15, constitue donc une face d'entrée de lumière.

Les bandes ou blocs 15 constituent des cellules solaires élémentaires aussi appelées micro-cellules dans la suite, et comportent à cet effet, de manière classique, des zones dopées, ici représentées dans les coins supérieurs Un type de dopage (de type p ou n) est désigné par la référence D 1 et l'autre (type N ou p) par la référence D 2.

Il mérite d'être noté que les bandes ou blocs sont ici électriquement isolés par en-dessous (par la couche enterrée 13), sur les côtés (par les parois 14) mais aussi en leurs extrémités par des parois 16 qui définissent avec les parois 14 extrêmes un rectangle contenant toutes les bandes 15.

Les croix qui apparaissent sur la figure 2 sont des repères de positionnement. Les pistes métalliques, donc électriquement conductrices, sont, dans l'exemple représenté, avantageusement matérialisées sur la surface supérieure de la couche 12 et peuvent être réparties en deux groupes: * des pistes métalliques intermédiaires 17 qui connectent électriquement en série les bandes allongées 15 et disposées parallèlement aux parois 14 électriquement isolantes, * des pistes métalliques extrêmes 18 qui constituent des bornes électriques de sortie connectées aux bandes extrêmes de la pluralité de bandes 20 du module.

Ainsi qu'il ressort des figures 1 et 2, les pistes métalliques intermédiaires 17 sont avantageusement disposées le long des bandes 14 en coiffant, ici sensiblement sur toute leur longueur, chacune l'une des parois 14 électriquement isolantes bordant les bandes allongées en en connectant des 25 zones dopées respectives de types différents au sein des bandes séparées par la paroi considérée A titre d'exemple, la figure 1 comporte deux flèches qui désignent, de part et d'autre de la piste 17 la plus à gauche, des zones par lesquelles cette piste 17 est en contact électrique avec, respectivement, une zone dopée D 2 de la bande 15 à gauche de cette paroi 14, et une zone dopée 30 D 1 de la bande 15 située à droite de cette même paroi 14.

De manière également avantageuse, les pistes métalliques intermédiaires 17 sont couvertes par un micro-concentrateur de lumière, ici de forme an prisme triangulaire; les pistes et leurs micro-concentrateurs font avantageusement partie intégrante les une des autres.

De manière également avantageuse, la surface supérieure des microcellules 15 est recouverte par une couche transparente 19, en pratique 5 électriquement isolante qui présente au moins des orifices permettant un contact entre le matériau semi-conducteur et les pistes métalliques (voir les zones précitées désignées par les flèches de part et d'autre de la piste métallique 17 la plus à gauche à la figure 1) Cette couche 19 joue en pratique en outre un rôle de passivation.

On peut noter que chacune des micro-cellules est ainsi longée sur chacune de ses faces par des parois ou couches électriquement isolantes formant une sorte de caisson enfermant cette micro-cellule.

De manière générale, on peut noter que le module M Pl (pour Module Photovoltaque Intégré, voir ci-dessus) représenté sur les figures 1 et 2 a une 15 structure reconnaissable en ce qu'il comporte des couches et des parois isolantes présentes dans un matériau semi-conducteur, sur un support monolithique et que l'ensemble est adapté à être mis sous un système à forte concentration (typiquement: plus 10 fois) Ces couches et ces parois définissent des blocs de semi-conducteur isolés les uns des autres Chaque 20 bloc ou bande de semi-conducteur est dopé par zone pour former une photodiode et au moins une de ses faces transmet la lumière Les pistes métalliques interconnectent les micro-cellules Seules des ouvertures bien délimitées peuvent être ménagées dans les couches isolantes pour mettre en contact le semi-conducteur et le métal Dans le M Pl simple des figures 1 et 2, 25 les ouvertures sont choisies telles que les contacts " plus " d'une micro-cellule soient reliés électriquement aux contacts " moins " de sa voisine Cette structure monolithique se caractérise en ce qu'elle se comporte comme la mise en série de microcellules.

On peut signaler les avantages directs suivants: du fait des micro30 techniques disponibles et choisies pour la réalisation, les parois isolant chaque bloc de ses voisins sont de grande qualité Elle ne conduisent qu'à une faible recombinaison des photo-charges créées dans le semi-conducteur lors d'une conversion de lumière incidente.

La tension délivrée par le M Pl est fonction du nombre de microcellules mises en série Relativement à une cellule à concentration classique, 5 de même taille que le MPI, le courant est divisé par un facteur égal au nombre de micro-cellules en série La résistance opposée par les lignes a de ce fait moins d'importance.

Les micro-cellules ayant déjà un bord bien défini, le M Pl les associant n'a pas besoin d'une attention particulière lors de sa découpe.

En fait, même s'il est préféré que ce soit en face avant (voir cidessus) les conducteurs peuvent être mis aussi bien en face arrière qu'en face avant, car ils sont de faible encombrement.

A titre d'exemple, le module des figures 1 et 2 est formé d'une succession de micro-cellules réalisées dans des semi-conducteurs sur isolant 15 (Silicon On Isolator par exemple Si/Si O 2) Les micro-cellules sont séparées entre elles par des parois isolantes en Si O 2 et poly- silicium La couche isolante et transparente située sur la partie supérieure du semi-conducteur est en Si O 2 (la transparence est nécessaire pour l'entrée de lumière dans le semiconducteur; elle n'est utile que dans la gamme de longueurs d'onde pour 20 laquelle on cherche à convertir de la lumière en photo-charges).

Les couches isolantes horizontales ou les parois isolantes verticales des micro-cellules peuvent avoir une structure complexe à plusieurs couches.

Le substrat support du SOI peut être de nature quelconque (typiquement du silicium, mais ce peut être aussi un verre, ou un métal).

Le fait de donner aux pistes reliant les micro-cellules en série (voir aux pistes extrêmes, une forme de micro-concentrateur permet de minimiser les pertes de lumière puisque la lumière interceptée par ces pistes est ainsi renvoyée vers la face d'entrée de l'une des micro-cellules adjacentes.

Plusieurs M Pl de ce type peuvent être fabriqués simultanément côte 30 à côte; mais le bord de découpe finale qui correspond au bord du schéma de la figure 2 n'a rien de critique pour les performances de chaque module découpé.

Sur cette figure 2, les parois qui existent sous les métallisations ne sont pas visibles (car masquées) sauf en leurs extrémités Les zones dopées qui, selon le schéma précédent, seraient impossibles à voir figurent quand même pour la compréhension ou comme variante par une étendue plus grande. 5 Ce module est intégré en ce sens qu'il est la mise en série de cellules à concentration en un seul composant photovoltaque.

Les variantes Le module des figures 1 et 2 représentent un module particulièrement simple Divers types de variantes sont présentés dans ce qui suit, chaque variante apportant des qualités supplémentaires particulières, sans supprimer les qualités de base Bien entendu ces diverses variantes peuvent être combinées entre elles pour bénéficier de plusieurs avantages à la fois.

Certaines variantes complexifient le M Pl mais ont pour conséquence la simplification du panneau global les utilisant C'est l'avantage principal du MPI, plus il intègre de fonctions, habituellement reportées individuellement sur le panneau, moins le panneau qui en comporte plusieurs sera compliqué et coteux. Des variantes simples de cette structure peuvent être envisagées, concernant par exemple la nature et l'étendue des dopages ou leurs positions, la structure des parois, voire la forme globale de la cellule.

1/ Variantes concernant le dopage.

C'est ainsi qu'il peut y avoir une extension des zones dopées qui 25 n'est pas habituelle pour l'homme de l'art En effet, bien que chaque bloc de semi-conducteur soit pris dans un système monolithique, il peut être dopé sur toutes ses faces.

C'est ainsi que le schéma de la figure 3 montre un module 10 ', dont les éléments similaires à ceux des figures 1 et 2 sont désignés par le même 30 chiffre de référence, mais affecté par l'indice " prime " On observe que ce module est dopé, non seulement à l'emplacement des zones de coin DI' et D 2 ', mais aussi au voisinage des parois latérales 14 ' et des surfaces inférieures 13 ' et supérieures 19 ' du semi-conducteur; ces zones dopées additionnelles sont notées 20 ' Bien entendu, il peut n'y avoir qu'un dopage le long de certaines des parois, par exemple uniquement le long des parois verticales, voire uniquement le long d'une seule surface horizontale.

Plusieurs types de dopage sont envisageables Si le semiconducteur est d'un type (P ou N), le dopage sera du type contraire (N ou P respectivement) Si le semi-conducteur peut être considéré comme intrinsèque (dopage P ou N très faible), alors le bord peut être dopé plus fortement P ou N suivant le résultat désiré Le but de ces dopages des faces est principalement 10 de réduire l'influence des effets de surfaces et par conséquent d'obtenir des bords de bloc de grande qualité recombinant très faiblement les photo-charges.

2/ Variantes concernant les faces d'entrée de lumière des microcellules.

Les pistes métalliques peuvent ne pas former un micro-concentrateur 15 exact, auquel cas des micro-lentilles (de préférence de type cylindrique et s'étendant sur la longueur des pistes métalliques) sont avantageusement disposées au-dessus des micro-cellules pour regrouper la lumière sur chaque micro-cellule à côté du métal non transparent.

Par ailleurs il y a avantageusement un traitement anti-reflet des faces 20 supérieures des micro-cellules, pour minimiser les réflexions Différentes méthodes classiques existent et sont applicables à ces cellules Trois méthodes sont ici envisagées, faisant appel à des couches antireflets, à de la texturisation, ou à des pyramides.

Dans le schéma de la figure 4, o des éléments similaires à ceux des 25 figures 1 et 2 sont affectés des mêmes chiffres de référence, augmentés du nombre 100, la couche transparente 19 a été remplacée par un empilement de plusieurs couches transparentes La couche 119 A en contact avec le semiconducteur est chargée de passiver sa surface Les autres couches 119 B et 119 C (il y ici un total de trois sous-couches) ont des épaisseurs et des indices 30 bien choisis pour minimiser la réflexion de la lumière Nous pouvons citer pour les réaliser les matériaux tels que le Si 3 N 4, Si Ox Ny, Mg F 2, Le schéma de la figure 5 représente un module 210 dont les éléments similaires à ceux du module 10 sont affectés du même chiffre de référence, augmenté du nombre 200 Il comporte des micro-cellules 215 avec une texturisation de surface désignée par la flèche T La surface a une structure 5 aléatoire dans toutes les directions, très fines (inférieure au micron), qui ne réfléchissent pas la lumière La couche transparente, isolante, de passivation 219 recouvre cette surface.

Le schéma de la figure 6 représente un module 310 dont les éléments similaires à ceux du module 10 sont affectés du même chiffre de 10 référence, mais augmenté du nombre 300 Il comporte des micro-cellules dont la surface d'entrée a une structure pyramidale régulière désignée par la flèche P Il est connu que ces pyramides, en association avec une couche passivante et antireflet simple 319, transmettent très bien la lumière dans le semiconducteur.

Ces variantes ne sont que des améliorations pour l'entrée de la lumière dans le semi-conducteur Elles sont classiques sur d'autres cellules solaires, mais elles s'appliquent sur un module de l'invention sans en perturber la structure de base.

3/ variante concernant les liaisons entre pistes structure interdigitée 20 Une variante particulièrement intéressante est de faire des microcellules plus larges que dans les exemples précités, mais de conserver la densité des contacts et de pistes métalliques sur la cellule entière pour bien collecter les charges Cela revient à faire un M Pl un peu plus complexe car chaque micro-cellule a une structure de cellule interdigitée.

Pour lui conserver sa lisibilité, les schémas des figures 7 et 8 représentent un cas très simple, o il n'y a que deux micro-cellules dans le M Pl repéré 410 Les éléments similaires à ceux des figures 1 et 2 sontdésignés par des chiffres de référence qui s'en déduisent par addition du nombre 400.

Les pistes métalliques 417 intermédiaires qui sont au-dessus d'une 30 paroi 414 relient toujours un dopage D 1 d'une micro-cellule 415 au dopage complémentaire D 2 de la micro-cellule suivante Les autres pistes métalliques 421, dites pistes secondaires, ne sont en contact qu'avec un seul des dopages, à l'intérieur d'une micro-cellule La vue de dessus montre qu'au changement de micro-cellule, elles changent de dopage.

Comme nous pouvons le voir sur le schéma ci-dessous, sur une microcellule, les pistes métalliques sont sur des dopages différents et sont 5 réparties en alternance à la manière des peignes interdigités, comme dans une cellule classique.

On peut noter que chacune des pistes métalliques secondaires est disposée entre deux pistes secondaires ou entre une piste intermédiaire ou extrême, et une autre piste métallique secondaire connectée à des zones 10 dopées d'un même autre type au sein de ladite bande sous-jacente De même, une autre manière de décrire cette configuration avantageuse, est de dire que chacune des pistes secondaires est disposée entre deux pistes métalliques connectées l'une à l'autre et dont cette piste secondaire est isolée.

L'avantage de cette variante est de permettre d'ajuster à la 15 construction le nombre de micro-cellules pour choisir la tension de sortie du MPI, indépendamment des problèmes de collecte des photo-charges et de taille de la surface éclairée (il n'y a pas plus de problèmes de masquage que dans le cas du module 10 des figures 1 et 2 (il y a autant de pistes métalliques) tout en permettant d'obtenir une tension différente en sortie, entre les bornes 418. 20 4/ Variantes concernant la forme des micro-cellules et du module.

Dans les exemples qui précèdent, les micro-cellules ont, en vue de dessus, des tailles rectangulaires identiques; en d'autres termes elles ont une section constante sur toute leur longueur Si l'éclairement est uniforme, toutes ces micro-cellules débiteront le même courant photo-généré et il n'y aura pas 25 de difficulté.

Mais l'éclairement résultant d'un système de concentration est rarement homogène Le courant débité par le M Pl sera alors le courant généré par la moins éclairée des micro-cellules, d'o une perte d'efficacité.

C'est pourquoi, dans un mode de réalisation avantageux de 30 I'invention, la forme des micro-cellules est modifiée pour tenir compte de la nonuniformité d'éclairement entre le centre et la périphérie du module Cette forme modifiée est choisie en fonction des caractéristiques du système de concentration Les figures 9 et 10 sont deux schémas représentant des formes de micro-cellules et leurs pistes électriques associées qui répondent à un tel objectif. Ces modules, désignés sous les références 510 et 610 ont en 5 commun que les bandes centrales allongées formant les micro-cellules, ont une largeur qui est minimale à mi-chemin de ses extrémités, et qui augmente progressivement entre ce minium et ces extrémités Au sein du module 510 les bandes allongées 515, ainsi que leurs parois et leurs pistes 517 (sauf éventuellement celle du milieu qui est droite) sont courbes, tandis qu'au sein du 10 module 610, les bandes allongées 615, ainsi que leurs parois et leurs pistes 617 sont en ligne brisée.

La réduction de largeur des micro-cellules au centre du M Pl réduit l'intensité du courant alors que l'éclairement qui est maximum l'augmente Une bonne adéquation de la forme à l'éclairement permet d'obtenir des courants 15 quasi égaux entre toutes les micro-cellules.

Pour l'intensité lumineuse, il peut aussi y avoir un problème de stabilité, car le panneau portant les cellules à concentration peut être légèrement en avance ou en retard dans son suivi du soleil; dans ce cas, l'intensité lumineuse maximale n'est alors plus centrée sur la cellule Une 20 adaptation des formes peut permettre de compenser cette contrainte si elle n'est pas réalisée avec suffisamment de précision dans l'asservissement du système de concentration des MPI.

Par ailleurs, les modules représentés sur les figures sont généralement de forme carrée C'est une forme facile à réaliser, mais rien ne 25 s'oppose à d'autres formes telles que rectangulaire, trapézodale, circulaire ou hexagonale, polygonale régulière Quelle que soit la forme choisie pour un MPI, il est toujours possible de le concevoir avec des micro-cellules Cela permet de maximiser la compatibilité avec le système de concentration et les techniques de fabrication. 30 5/ Variantes concernant le substrat portant les micro-cellules.

Une variante plus complexe de M Pl est l'association possible avec un matériau support du SOI (ou substrat) qui est actif Le cas le plus utile est un matériau qui peut supporter un autre type de cellule solaire Ce cas est intéressant car l'absorption de la lumière est fonction des matériaux et des longueurs d'ondes Le silicium par exemple est transparent dans l'infrarouge (longueur d'onde lambda > 1 2 pm) La lumière à ces longueurs d'ondes arrive 5 jusqu'au support et peut y être collectée, du moment que le(s) matériau(x) constitutif(s) de ce substrat s'y prête (par exemple un support en germanium ou en Si Ge pour une cellule supérieure en silicium) En fait, on peut choisir tout autre semi- conducteur à bande interdite électronique ayant une largeur inférieure à la bande interdite électronique du semi conducteur qui forme les 10 micro- cellules supérieures Cette cellule complémentaire ne bénéficie pas a priori des avantages produits par les micro-cellules de la cellule supérieure mais sa combinaison avec des cellules en surface peut permettre d'optimiser la quantité de lumière convertie en photo-charges.

La figure 11 représente un exemple de schéma représentant un 15 module 710 ayant une telle structure Les éléments similaires à ceux du module portent les mêmes chiffres de référence, après addition du nombre 700 En fait, la partie supérieur de ce module est similaire à celle de ce module 10, mais la cellule réalisée sur la face inférieure notée 730 est ici d'un schéma classique avec des pistes 731 formant des peignes interdigités et de multiples 20 zones de dopage dont celles notées D 1 "A et D 2 "A Il peut y avoir passivation de la surface inférieure, tel que cela est désigné par la référence 740.

Selon une variante de réalisation non représentée, la structure peut aussi être permutée, avec la grande cellule au dessus des petites, les concentrateurs restant sur la face supérieure La grande cellule devra être faite 25 dans ce cas avec un semi-conducteur à bande interdite de largeur supérieure à celle des micro-cellules.

Des structures bien plus complexes peuvent encore être envisagées comme l'empilement de structures avec des parois délimitant des microcellules Les techniques actuelles de réalisation l'autorisent déjà, même si leur 30 complexité (et par conséquent leur cot) conduit aujourd'hui à un cot important. 6/ Réalisation de composants connexes à côté des micro-cellules Cette réalisation est possible du fait de l'existence de parois isolantes Des composants tels que résistances, diodes, capacités et transistors sont alors intégrés séparément ou à plusieurs dans une ou plusieurs zones de semi-conducteur isolé par les parois à côté des micro-cellules.

Par exemple, il peut être intéressant de prévoir une protection contre les surtensions internes En effet, il peut arriver des événements o l'éclairement devient très inhomogène, typiquement pendant les phases de mise en place ou de pointage du panneau, ou encore pour un problème de suivi du soleil Une partie des micro-cellules reçoit alors de la lumière, tandis que 10 I'autre partie n'en reçoit pas (ou en tout cas beaucoup moins) Le courant généré par une micro-cellule alimente la micro-cellule suivante qui se comporte comme une diode en inverse Si la micro-cellule n'est pas éclairée, elle refuse le passage du courant La tension monte à ses bornes Comme il y a en pratique beaucoup de micro-cellules en série, une micro-cellule peut être 15 soumise à la tension générée par plusieurs micro-cellules et atteindre sa tension de claquage De plus, il suffit d'une micro-cellule mal éclairée pour que le M Pl ne délivre plus de courant, donc plus de puissance Mais il est facile d'y remédier en plaçant une diode non photovoltaque tête bêche sur chaque micro-cellule, selon une solution connue dans les cellules classiques.

La figure 12 est un schéma d'un module 810 conforme au principe qui vient d'être proposé Les éléments qui sont similaires à ceux du module 10 des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes chiffres de référence, après addition du nombre 800 Ce module 810 comporte ainsi des bandes allongées 815 bordées par des parois d'extrémité 816 et des parois latérales 814 dont 25 seules des extrémités sont visibles, ces parois étant sur l'essentiel de leur longueur coiffées par des pistes métalliques intermédiaires 817 ou extrêmes 818 En fait il y a trois parois 816, dont deux parois en partie supérieure de la figure 12, délimitant avec l'extrémité des parois 814 des petits caissons 840 dans lesquelles des diodes sont réalisées grâce à la réalisation de zones 30 dopées D'1 et D'2 en sens inverse des zones D 1 et D 2 La référence 850 désigne des connexions additionnelles vers l'extérieur et la référence 870 désigne une connexion interne supplémentaire entre la borne gauche 818 à une partie de cette partie latérale (droite) réalisée sur le module en dehors des parois électriquement isolantes 814 ou 816.

L'intégration est telle que la connexion entre les diodes de protection et les micro-cellules se fait directement en prolongeant les pistes métalliques 5 817 sur les parois Les ouvertures de contact entre le métal des pistes et le semi-conducteur au niveau de la diode peuvent être faites de manière similaire à ce qui a été proposé pour les micro- cellules La polarisation de la diode est inversée comme l'indique l'inversion des chiffres 1 et 2 après la lettre D signifiant les zones dopées Pour mieux protéger les diodes non 10 photovoltaques de la lumière incidente que cela n'est présenté sur ce schéma on peut prévoir une plus large métallisation qui masque leur surface.

7/ Variante concernant la périphérie du module.

Le schéma de la figure 12 comporte une variante supplémentaire par l'ajout d'un circuit électronique 860 dans une zone de semi-conducteur isolé par 15 des parois, à côté des bandes allongées formant les micro- cellules.

Ce circuit peut avoir diverses fonctions et être associé ou non à des composants extérieurs au MPI Il peut aussi être réalisé en plusieurs zones isolées par des parois Sa fonction est par exemple une simple diode, tenant la haute tension inverse, en série pour protéger le M Pl d'un déséquilibre entre les 20 différents M Pl d'un panneau Ce peut être aussi un simple interrupteur à transistor mais aussi des hacheurs classiques en soi permettant de piloter la puissance émise par ce M Pl vis-à-vis du circuit extérieur ou encore un onduleur pour obtenir une tension oscillante et un courant alternatif Le nombre de variantes possibles dépend de la fonction à réaliser.

La réalisation dépend de la fonction et peut amener des étapes supplémentaires, recopiée des étapes de fabrication déjà connues de ces composants hors de leur association avec ces micro-cellules solaires Le principe et les avantages du M Pl de base n'en sont pas modifiés mais complétés. Avantages Si l'on suppose un éclairement égal entre toutes les micro-cellules, elles vont avoir la même tension et débiter le même courant S'il y a N micro5 cellules dans le module photovoltaque intégré, la tension récupérée à ses extrémités sera N fois la tension d'une microcellule et le courant égal à celui d'une micro-cellule Le couple tensioncourant à puissance donnée est ajustable à la construction par le nombre N de micro-cellules au vu de la charge pour laquelle le M Pl est destiné.

Par exemple, on fera très attention à la puissance perdue dans les conducteurs de liaison La puissance perdue par effet joule dans la résistance des lignes diminue en N 2 car P=R 12 Cette diminution importante des pertes de connexion nous autorise à utiliser des lignes électriques plus fines donc moins coteuses. La limitation de taille de cellule à concentration pour limiter les courants délivrés est repoussée vers les plus fortes surfaces pour un MPI Par conséquent, le nombre de M Pl à monter sous des concentrateurs est donc réduit à surface (puissance) de panneau égale Le cot de fabrication du panneau final est réduit.

Une autre particularité du M Pl selon l'invention est que, par fabrication, chaque micro-cellule ou autre composant interne possède un bord bien contrôlé et que, par conséquent, le M Pl n'a pas besoin d'une attention particulière pour sa découpe Il n'est pas nécessaire de laisser une zone de garde Il est naturellement opportun de faire attention à ce que le sciage en fin 25 de fabrication perde le moins de surfaces possible pour réduire les cots.

Il existe plusieurs méthodes pour obtenir ce bord qui peut être composé de plusieurs couches et ainsi être de grande qualité.

Le M Pl est compatible avec des formes diverses, en particulier hexagonales, pour maximiser l'accord avec la forme de la tache de 30 concentration de la lumière.

Le M Pl est compatible avec les différentes techniques antireflet, comme les couches d'épaisseur bien choisie, mais aussi les texturisations ou les surfaces pyramidales.

Cette structure est aussi compatible avec diverses variantes En 5 particulier, la surface couverte par chaque micro-cellule n'est pas obligatoirement une constante et peut être choisie pour optimiser les performances Notamment, la surface est choisie en fonction de l'homogénéité d'éclairement. L'intégration de parois isolant les microcellules permet la réalisation 10 d'autres composants complémentaires isolés des micro-cellules dans le matériau semi-conducteur mais raccordé électriquement par la métallisation.

Ces composants peuvent servie de protection du M Pl ou optimiser son point de fonctionnement La protection permet de garder une efficacité non nulle aux MPI, même quand le panneau qui les porte n'est pas exactement orienté.

Les composants et circuits associés dans l'intégration permettent d'optimiser la compatibilité avec les charges électriques extérieures.

Le fait de réaliser ces composants en même temps que les microcellules dans le M Pl permet de réduire le cot de montage du panneau car il ne sera pas nécessaire de les rapporter à l'assemblage final. 20 Exemples numériques Sous un éclairement solaire normalisé de type AM 1,5 il arrive au sol au plus 0,1 W/cm 2 Si le système de concentration (par exemple une lentille) est un carré de 50 cm de côté, alors la puissance à recueillir est de 250 W Si nous 25 plaçons une cellule photovoltaque carrée de 2 cm de côté, le facteur de concentration est de 625.

Lorsqu'on choisit de réaliser le M Pl en silicium, la gamme des longueurs d'onde absorbées va de 0,3 à 1,12 pm Pour bien absorber ce flux, il faut maximiser l'épaisseur; par contre la difficulté de fabrication des parois croît 30 avec l'épaisseur; il en résulte un choix d'épaisseur arbitraire dans la gamme 10 à 100 pm pour la partie silicium sur isolant.

Sauf dans le cas o l'on est intéressé à réaliser une cellule complémentaire dans le substrat, l'épaisseur de la couche électriquement isolante est avantageusement choisie pour faire couche réfléchissante et renvoyer la lumière non absorbée dans la cellule Pour une couche de Si O 2 5 ménagée entre un substrat et une couche supérieure toutes deux en silicium, une épaisseur minimale choisie dans la gamme 0,10 à 0,30 pm en fonction de la longueur d'onde à privilégier est suffisante Des épaisseurs qui sont des multiples entiers de cette épaisseur minimale conservent à la couche son pouvoir réflecteur et peuvent être nécessaires pour des problèmes de 10 compatibilité technologique et d'influence des champs électriques par la face arrière. Si on choisit de réaliser ce M Pl avec N = 352 micro-cellules de 56,8 microns de large, les rendements espérés des micro-cellules sont supérieurs à 24 %: il y a donc environ une puissance P= 60,5 W électrique récupérée à 15 transmettre La tension d'une micro-cellule, en charge, au maximum de puissance, est voisine de celle d'une cellule classique, soit U= 0,68 V Le M Pl débite donc environ I = 253 m A sous N*U= 239 V (P=N*U*I) Si on se fixe de ne pas perdre plus de 0,1 % de la puissance dans les conducteurs, alors ceux-ci ne devront pas avoir une résistance supérieure à 0,945 Ohm La résistivité du 20 cuivre étant voisine de 1,7 micro-Ohm cm, une longueur de fil de 1 mètre pour atteindre le M Pl suivant devra avoir un diamètre supérieur à 0,15 mm, ce qui ne pose aucun problème technique.

Pour comparaison, une cellule à concentration classique, de même taille, devrait débiter, si elle existait, 89 A sous 0,68 V Les conducteurs, ne 25 devant pas perdre plus que précédemment, ne devraient pas avoir une résistance supérieure à 7,64 micro Ohm Le fil de cuivre de liaison de l m devrait avoir un diamètre supérieur à 53 mm (bien plus gros que la cellule l), ce qui est irréaliste et trop coteux.

Exemples de réalisation de modules selon l'invention Les figures 13 et suivantes décrivent de façon schématique les étapes d'un exemple de méthode de fabrication de la structure d'un module conforme à l'invention.

L'exemple représenté ici met en oeuvre du silicium et des équipements habituels dans une chaîne de production microélectronique.

Chaque étape mentionnée ci-dessous est un procédé connu en soi.

On part (figure 13) d'une plaque de silicium 900 dans laquelle une 10 couche électriquement isolante 901 a été ménagée C'est un produit commercial connu sous l'appellation de SOI (Silicon On Insulator).

On procède ensuite (figure 14) à une oxydation thermique en surface ou au dépôt d'une couche de Si O 2, d'o une couche d'oxyde 902 qui permet de passiver cette surface libre de la couche supérieure.

On procède ensuite (figure 15) aux étapes suivantes: photolithographie d'un masque de résine, gravure anisotrope de l'oxyde, gravure anisotrope du silicium jusqu'arrêt sur la couche isolante enterrée 901, élimination de la résine.

La couche supérieure de la plaque 900 d'origine est ainsi découpée en bandes allongées 903 Une gravure non visible sur cette coupe faite simultanément définit la longueur des bandes.

On procède ensuite (figure 16) à une oxydation thermique des flancs 25 de ces bandes allongées, d'o l'apparition de couches latérales d'oxyde 904.

On procède à un dépôt de polysilicium (figure 17) jusqu'à remplir (référence 905) les fentes subsistant entre les couches latérales 904 On élimine ensuite le polysilicium déposé en surface (par exemple par polissage, en sorte de ne laisser subsister que les dépôts remplissant lesdites fentes.

La figure 18 représente une étape au cours de laquelle on procède à une photolithographie d'un masque de résine, à une gravure de l'oxyde supérieur 902, et élimination de la résine On obtient ainsi de fines fentes 906 de part et d'autre des parois 905.

On procède (figure 19) à une étape de photolithographie d'un masque de résine 907 en sorte de couvrir les fentes 906 situées d'un côté 5 donné des parois, et on implante une matière de dopage (par exemple du bore) pour former un premier type de zones dopées D 1 (par exemple de type "P") dans les bandes allongées sous les autres fentes (non couvertes par la résine).

On élimine la résine déposée lors de l'étape précédente, et on dépose (figure 20) par photolithographie un autre masque de résine 908 en 10 sorte de couvrir les fentes précédemment dopées en laissant à nu les autres fentes, et on implante une autre matière de dopage (par exemple du phosphore) pour former un second type de zones dopées D 2 (par exemple de type "N") dans les bandes allongées sous lesdites autres fentes.

On élimine (figure 21) la résine 908, et on procède avantageusement 15 à un recuit d'activation et de diffusion des dopants; on procède de préférence à une légère désoxydation partielle chimique des surfaces pour la réalisation future de contacts électriques.

Selon la figure 22, on dépose une couche épaisse de matériau 910, par exemple en AI Si, puis on procède à une photolithographie d'une résine 911 20 avec des bords en pente.

Selon la figure 23, on procède enfin à une gravure anisotrope de la couche épaisse 910, de préférence une gravure à sec, et on finit par une gravure chimique, et on élimine les restes de la résine, ce qui aboutit à des prismes 912.

Cet enchaînement d'étapes technologiques n'est qu'un exemple possible pour créer cette structure conforme au module des figures 1 et 2.

Pour la réalisation des variantes, I'enchaînement des étapes est très voisin de ce qui précède Néanmoins, les variantes décrites précédemment en 1/ (cf figure 3) et en 5/ (cf figure 11) peuvent avoir de nettes différences.

Les étapes de réalisation de la variante 1/ sont représentées par les figures 24 à 31.

On part (figure 24) d'une plaque commerciale 920 de SOI comportant une couche d'oxyde enterrée 921 longée par une couche dopée enterrée 922.

On fait pénétrer (figure 25), par implantation ou par diffusion en four, d'un dopant à la surface (couche 923) et on procède à une oxydation thermique 5 et /ou au dépôt d'une couche de Si O 2, en sorte d'obtenir une couche 924 de passivation de la surface.

Comme indiqué précédemment, on procède (figure 26) à une photolithographie d'un masque de résine, à une gravure anisotrope de la couche d'oxyde 924, puis à une gravure anisotrope du silicium jusqu'à l'arrêt sur 10 la couche isolante enterrée 921 On obtient des bandes allongées 925.

Selon la figure 27, on fait diffuser un dopant en four, sous atmosphère contrôlée, en sorte de doper les flancs de ces bandes (référence 926) puis on oxyde thermiquement ces flancs, en sorte d'obtenir une couche latérale d'oxyde 927.

A partir de maintenant, les étapes sont identiques au cas précédent.

Seul l'aspect des schémas change: à la figure 28, il y a dépôt de polysilicium jusqu'à remplir (référence 928) les fentes séparant les bandes 925, puis élimination du polysilicium ainsi déposé sur la couche 924; 20 à la figure 29, il y a photolithographie d'un masque de résine et gravure de la couche supérieure 924 en sorte de former des fentes 929 longeant les parois 928, puis élimination de la résine. Comme précédemment, il y a ensuite (sans que les étapes soient représentées): photolithographie d'un masque de résine, implantation (Bore pour former des zones P+), élimination de la résine, photolithographie d'un masque de résine, implantation (phosphore pour former des zones N+), 30 élimination de la résine recuit d'activation et de diffusion des dopants, et légère désoxydation partielle (par voie chimique) des surfaces pour de futurs contacts.

On aboutit ainsi à la configuration de la figure 30 avec des zones dopées Dl' et D 2 '.

Puis, on procède au dépôt d'une couche épaisse en AI Si, photolithographie d'une résine épaisse avec des bords en pente, gravure anisotrope de la couche épaisse, par gravure sèche, puis traitement chimique de finition, et élimination des restes de résine, ce qui donne la configuration de la figure 31, avec des prismes 930 coiffant les parois 928, c'est à dire la 10 configuration de la figure 3.

La réalisation de la variante 5 est plus complexe du fait des interventions à effectuer sur les deux faces En voici, à titre d'exemple, les étapes principales.

La première étape concerne le matériau SOI qui dans ce cas est 15 particulier Il s'agit par exemple d'une structure Si/Si O 2/Si Ge ou Si/Si O 2/Ge.

Les premières étapes qui suivent sont identiques à ce qui précède, sans qu'il soit utile de les représenter à nouveau Ces étapes comportent: oxydation thermique et/ou dépôt Si O 2 pour passivation de surface, photolithographie d'un masque de résine, gravure anisotrope de l'oxyde, gravure anisotrope du silicium jusqu'à arrêt sur la couche isolante enterrée, élimination de la résine, oxydation thermique des flancs du silicium gravé.

La figure 32 reprend la configuration de la figure 17, avec des éléments similaires à ceux de cette figure qui sont désignés par des signes de référence qui s'en déduisent par addition de l'indice "prime".

Selon la figure 33, on procède à une photolithographie d'un masque 30 de résine 950 en face arrière, puis implantation en face arrière, au travers de fentes 951, en sorte de former des zones dopées d'un premier type DD 1.

Selon la figure 34, on élimine la résine 950 et on procède à une photolithographie d'un autre masque de résine 952, en sorte de couvrir les zones DD 1, puis implantation, au travers de larges fentes 953, en sorte de former des zones dopées d'un autre type DD 2.

Selon la figure 35, il y a élimination de la résine 952 et dépôt d'une couche 954 de Si O 2 en face arrière, par exemple par PECVD.

Selon la figure 36, il y a photolithographie d'un masque de résine et gravure de l'oxyde supérieur et élimination de la résine (cf figure 18).

Selon les figures 37 et 38 on procède aux opérations des figures 19 10 et 20.

Selon la figure 39 (analogue à la figure 21) on procède à un recuit d'activation et de diffusion des dopants, aussi bien en partie haute qu'en partie basse. Selon la figure 40, on procède à une étape de photolithographie d'un 15 masque de résine en face arrière, à une gravure de l'oxyde en face arrière puis à une élimination de la résine, qui fait apparaître, dans la couche 954, des fentes 955 en regard de chaque zone dopée DD 1 ou DD 2.

Selon la figure 41, on procède à une légère désoxydation partielle, par voie chimique, des surfaces pour les futurs contacts électriques, et dépôt 20 d'une couche épaisse 956 et 957 sur les faces supérieure et inférieure, respectivement. A la figure 42, il y a photolithographie d'un masque 958 en face arrière et gravure de la couche 957 au travers de ce masque.

Selon la figure 43 il y a photolithographie d'une résine épaisse sur la 25 couche 956, avec des bords en pente, puis gravure anisotrope de cette couche épaisse. Après élimination des résines et finition chimique des gravures sur les deux faces, on obtient la configuration de la figure 44, qui correspond à la figure 11.

En ce qui concerne les variantes de type 2/, elles ajoutent des étapes dans les premières étapes de la réalisation sans les modifier profondément La contrainte sur le choix des étapes supplémentaires provient des étapes "chaudes" qui suivront Il faut que les matériaux ajoutés résistent aux températures de recuit des étapes suivantes Diverses solutions existent, en particulier avec le Si 3 N 4, à choisir parmi toutes les options possibles en fonction de la conception du système de concentration Certains systèmes de 5 concentration peuvent imposer la présence d'une lentille collée sur la cellule ou sur le MPI C'est avantageux car le milieu au dessus du M Pl a un indice voisin de la silice On peut donc ajouter autant d'épaisseurs de silice que nécessaire pour passiver et protéger ces couches ou structures de la suite du procédé.

La réalisation des variantes 3/, 4/, 6/ et 7/ demande surtout des 10 modifications des masques de photolithographie mais n'ajoute pas d'étape. Bien sr, l'optimisation peut amener à complexifier le procédé, mais la

structure obtenue reste celle décrite.

Claims (25)

REVENDICATIONS

1 Module photovoltaque, destiné à coopérer avec un système à concentration de lumière, comportant unsubstrat( 11, 11 ',111,211,311,411, 711), une couche en matériau semi-conducteur ( 12,12 ', 112, 212, 312, 412, 712) séparée du substrat par une couche électriquement isolante ( 13, 13 ', 113, 213, 313, 413, 713), une pluralité de bandes allongées ( 15, 15 ', 115, 215, 315, 415, 515, 615, 715, 815) ayant chacune une face d'entrée adaptée à recevoir de la lumière étant ménagée dans cette couche en matériau semi10 conducteur et étant longées chacune par des parois électriquement isolantes ( 14, 14 ', 114, 214, 314, 414, 714) s'étendant jusqu'à la couche électriquement isolante, chaque bande comportant des zones dopées (D 1, D 2, Dl', D 2 '), des pistes métalliques intermédiaires ( 17, 17 ', 117, 217, 317, 417, 517, 617, 717, 817) connectant électriquement en série les bandes 15 allongées de matériau semi-conducteur et disposées parallèlement aux parois électriquement isolantes, et des pistes métalliques extrêmes ( 18, 18 ', 118, 218, 318, 418, 518, 618, 718, 818) constituant des bornes électriques de sortie connectées aux bandes extrêmes de la pluralité de bandes en matériau semi-conducteur. 20 2 Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pistes métalliques intermédiaires sont disposées le long de la face d'entrée des bandes allongées, en coiffant chacune l'une des parois électriquement isolantes bordant les bandes allongées en matériau semi- conducteur et en connectant électriquement des zones dopées de types différents au sein des bandes 25 allongées séparées par cette paroi.

3 Module selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des pistes métalliques secondaires ( 421) disposées à distance des parois électriquement isolantes, connectées à l'une des pistes métalliques intermédiaires ou extrêmes et à des zones dopées 30 d'un même type au sein de la bande sous- jacente.

4 Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des pistes métalliques secondaires est disposée entre deux pistes métalliques secondaires ou entre une piste intermédiaire ou extrême, et une autre piste métallique secondaire connectée à des zones dopées de l'autre type au sein de ladite bande sous-jacente.

Module selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, 5 caractérisé en ce que chacune des pistes secondaires est disposée entre deux pistes métalliques connectées l'une à l'autre et dont cette piste secondaire est isolée. 6 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que certaines au moins des pistes métalliques ( 17, 17 ', 117, 10 217, 317, 417, 517, 617, 717, 817) sont couvertes par un microconcentrateur de lumière.

7 Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit micro-concentrateur a une section en prisme triangulaire.

8 Module selon la revendication 6 ou la revendication 7, 15 caractérisé en ce que chaque micro-concentrateur fait partie intégrante de la piste métallique qu'il couvre.

9 Module selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les micro-concentrateurs coopèrent avec des microlentilles de type cylindrique disposées sur la face libre des bandes allongées.

10 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la face d'entrée de chaque bande allongée est recouverte d'une couche transparente et électriquement isolante ( 19, 19 ', 119 A à 119 C, 219, 319, 419, 719) présentant des orifices permettant un contact entre le matériau semi-conducteur et les pistes métalliques.

11 Module selon la revendication 10, caractérisé en ce que cette couche transparente se comporte comme une couche de passivation ( 119 A) en contact avec le matériau semi-conducteur.

12 Module selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce que la couche transparente est formée d'un empilement de 30 sous-couches ( 11 9 A à 19 C).

13 Module selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la couche transparente comporte de la silice.

14 Module selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que cette couche est au moins en partie formé d'un matériau choisi dans le groupe comportant Si 3 N 4, Si Ox Ny, Mg F 2.

Module selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, 5 caractérisé en ce que la face d'entrée recouverte par la couche transparente ( 219) est texturée.

16 Module selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que la face d'entrée recouverte par la couche transparente ( 319) est conformée en une pluralité de pyramides adjacentes.

17 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les bandes allongées comportent des zones dopées ( 20 ') le long de chacune des parois qui les bordent latéralement.

18 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les bandes allongées comportent des zones dopées ( 20 ') 15 le long de la couche électriquement isolante.

19 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que les bandes allongées comportent des zones dopées ( 20 ') le long de la face d'entrée de lumière.

Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, 20 caractérisé en ce que ce que les bandes allongées ( 15, 15 ', 115, 215, 315, 415, 715, 815) ont une section constante sur toute leur longueur.

21 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que les bandes allongées ( 515, 615) ont une largeur qui est minimale à mi-chemin de ses extrémités, et qui est continuement variable.

22 Module selon la revendication 21, caractérisé en ce que les parois délimitant ces bandes allongées ( 615) sont en ligne brisée.

23 Module selon la revendication 21, caractérisé en ce les parois délimitant ces bandes allongées ( 515) sont courbes.

24 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, 30 caractérisé en ce qu'il a une forme de polygone régulier.

Module selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il a une forme carrée.

26 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce qu'il a une forme circulaire ou en ovale.

27 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisé en ce qu'au moins une cellule de conversion de lumière ( 711) est en 5 outre ménagée dans le substrat, sous la couche électriquement isolante, pour une gamme de longueurs d'ondes différente de celle pour laquelle les bandes allongées sont adaptées à convertir de la lumière.

28 Module selon la revendication 27, caractérisé en ce que ce module est adapté à recevoir de la lumière par l'une quelconque de ses faces. 10 29 Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 28, caractérisé en ce que des composants électroniques sont réalisés dans la couche en matériau semi-conducteur ( 840, 860).

Module selon la revendication 29, caractérisé en ce que ces composants électroniques sont électriquement isolés vis à vis des bandes 15 allongées.

31 Module selon la revendication 29 ou la revendication 30, caractérisé en ce que l'un au moins des composants est une diode de protection. 32 Module selon l'une quelconque des revendications 29 à 31, 20 caractérisé en ce que l'un au moins des composants est un interrupteur.

33 Module selon l'une quelconque des revendications 29 à 32, caractérisé en ce que l'un au moins des composants est un onduleur.

34 Module selon l'une quelconque des revendications I à 33, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur des bandes allongées est 25 choisi dans le groupe formé du silicium, du germanium ou du Six Ge 1 _x.

Procédé de fabrication d'un module photovoltaque destiné à coopérer avec un système à concentration, selon lequel, on réalise une plaque ( 900) comportant un substrat et une couche en matériau semi-conducteur séparée du substrat par une couche 30 électriquement isolante enterrée ( 901), À on grave dans cette couche en matériau semi-conducteurs des fentes s'étendant jusqu'à la couche enterrée en sorte de délimiter des bandes allongées, et on revêt les flancs de çes bandes d'une couche électriquement isolante ( 904), * on remplit ces fentes en sorte de réaliser des parois ( 905) séparant les bandes allongées, on réalise des zones dopées (D 1, D 2) dans chacune de ces bandes allongées, au moins auprès de chaque paroi, on réalise, sur chaque paroi, des pistes métalliques ( 912) coiffant cette paroi en connectant des zones dopées situées de part et d'autre de cette paroi, a on réalise sur les parois extrêmes des pistes extrêmes formant des bornes de sortie.