FR2919429A1 - Substrat de face avant de cellule photovoltaique et utilisation d'un substrat pour une face avant de cellule photovoltaique - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à une cellule photovoltaïque à matériau photovoltaïque absorbant, ladite cellule comportant un substrat (10) de face avant, notamment un substrat verrier transparent, comportant sur une surface principale un revêtement électrode (100) transparent constitué d'un empilement de couches minces comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (40), notamment à base d'argent, et au moins deux revêtements antireflets (20, 60), caractérisée en ce que le revêtement antireflet (20) disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique (40) en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum d'absorption du matériau photovoltaïque et le revêtement antireflet (60) disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique (40) à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum d'absorption du matériau photovoltaïque.
Description
SUBSTRAT DE FACE AVANT DE CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE ET UTILISATION D' UN
SUBSTRAT POUR UNE FACE AVANT DE CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE L'invention se rapporte à un substrat de face avant de cellule photovoltaïque, notamment un substrat verrier transparent. Dans une cellule photovoltaïque, un système photovoltaïque à matériau photovoltaïque qui produit de l'énergie électrique sous l'effet d'un rayonnement incident est positionné entre un substrat de face arrière et un substrat de face avant, ce substrat de face avant étant le premier substrat qui est traversé par le rayonnement incident avant qu'il n'atteigne le matériau photovoltaïque. Dans la cellule photovoltaïque, le substrat de face avant comporte d'une manière habituelle au-dessous d'une surface principale tournee vers le matériau photovoltaïque un revêtement électrode transparent en contact électrique avec le matériau photovoltaïque disposé dessous lorsque l'on considère que la direction principale d'arrivée du rayonnement incident est par le dessus. Ce revêtement électrode de face avant constitue ainsi la borne négative de la cellule solaire. Bien sûr, la cellule solaire comporte aussi sur le substrat de face arrière un revêtement electrode qui constitue la borne positive de la cellule solaire, mais en général, le revêtement électrode du substrat de face arrière n'est pas transparent.
Le matériau utilisé habituellement pour le revêtement électrode transparent du substrat de face avant est en général un matériau à base d'oxyde transparent conducteur ( TCO en anglais), comme par exemple un matériau à base d'oxyde d'indium et d'étain (ITO), ou à base d'oxyde de zinc dopé à l'aluminium (ZnO:Al) ou dopé au bore (ZnO:B), ou encore à base d'oxyde d'étain dopé au fluor (Sn02:F). -2- Ces matériaux sont déposés par voie chimique, comme par exemple par dépôt de vapeur chimique ( CVD ), éventuellement améliorée par plasma ( PECVD ) ou par voie physique, comme par exemple par dépôt sous vide par pulvérisation cathodique, éventuellement assistée par champ magnétique ( Magnétron ). Toutefois, pour obtenir la conduction électrique souhaitée, ou plutôt la faible résistance souhaitée, le revêtement électrode à base de TCO doit être déposé à une épaisseur physique relativement importante, de l'ordre de 500 à 1 000 nm et même parfois plus, ce qui coûte cher eu égard au prix de ces matériaux lorsqu'ils sont déposés en couches minces. Lorsque le procédé de dépôt nécessite un apport de chaleur, cela augmente encore le coût de fabrication. Un autre inconvénient majeur des revêtements électrodes à base de TCO réside dans le fait que pour un matériau choisi, son épaisseur physique est toujours un compromis entre la conduction électrique finalement obtenue et la transparence finalement obtenue car plus l'épaisseur physique est importante, plus la conductivité sera forte mais plus la transparence sera faible et inversement, plus l'épaisseur physique est faible, plus la transparence sera forte mais plus la conductivité sera faible.
Il n'est donc pas possible avec les revêtements électrode à base de TCO d'optimiser indépendamment la conductivité du revêtement électrode et sa transparence.
L'art antérieur connaît de la demande internationale de brevet N WO 01 /43204 un procédé de fabrication de cellule solaire dans lequel le revêtement électrode transparent est constitué d'un empilement de couches minces déposé sur une face principale du substrat de face avant, ce revêtement comportant au moins une couche fonctionnelle métallique, notamment à base d'argent, et au moins deux revêtements antireflets, lesdits revêtements antireflets comportant chacun au moins une couche antireflet, -3- ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements antireflets. Ce procédé est remarquable en ce qu'il prévoit qu'au moins une couche hautement réfringente en oxyde ou en nitrure est déposée au dessous de la couche fonctionnelle métallique et au-dessus du matériau photovoltaïque lorsque l'on considère le sens de la lumière incidente qui entre dans la cellule par le dessus. Le document expose un exemple de réalisation dans lequel les deux revêtements antireflets qui encadrent la couche fonctionnelle métallique, le revêtement antireflet disposé sous la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat et le revêtement antireflet disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique à l'opposé du substrat comportent chacun au moins une couche en un matériau hautement réfringent, en l'occurrence en oxyde de zinc (ZnO) ou en nitrure de silicium (S3N4).
Toutefois, cette solution peut encore être améliorée. Constatant que l'absorption des matériaux photovoltaïques usuels était différente d'un matériau à l'autre, les inventeurs ont cherché à définir les caractéristiques optiques essentielles nécessaire à la définition d'un empilement de couches minces du type de celui exposé ci-avant pour former un revêtement électrode de face avant de cellule solaire.
La présente invention consiste ainsi, pour un substrat de face avant de cellule solaire, à définir le chemin optique permettant d'obtenir le meilleur rendement de la cellule solaire en fonction du matériau photovoltaïque choisi.
L'invention a ainsi pour objet, dans son acception la plus large, une cellule photovoltaïque à matériau photovoltaïque absorbant, ladite cellule comportant un substrat de face avant, notamment un substrat verrier transparent, comportant sur une surface principale un revêtement électrode transparent constitué d'un empilement de couches minces comportant au moins une couche fonctionnelle métallique, notamment à base d'argent, et au moins deux revêtements antireflets, lesdits revêtements antireflets -4-comportant chacun au moins une couche diélectrique, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements antireflets, ladite cellule étant caractérisée en ce que le revêtement antireflet disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum Xm d'absorption du matériau photovoltaïque et le revêtement antireflet disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum Xm d'absorption du matériau photovoltaïque. Dans une variante préférée, la longueur d'onde maximum Xm d'absorption du matériau photovoltaïque est toutefois pondérée par le spectre solaire. Dans cette variante, la cellule photovoltaïque est caractérisée en ce que le revêtement antireflet disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire et le revêtement antireflet disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire. Ainsi, selon l'invention, un chemin optique optimal est défini en fonction de la longueur d'onde maximum du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire, afin d'obtenir le meilleur rendement de la cellule solaire. Le spectre solaire auquel il est fait référence ici est le spectre solaire AM 1.5 tel que défini par la norme ASTM. Par revêtement au sens de la présente invention, il faut comprendre qu'il peut y avoir une seule couche ou plusieurs couches de matériaux différents à l'intérieur du revêtement. -5- D'une manière complètement surprenante et indépendamment de toute autre caractéristique, le chemin optique d'un revêtement électrode à empilement de couches minces monocouche fonctionnelle qui présente un revêtement antireflet dispose au-dessus de la couche métallique fonctionnelle présentant une épaisseur optique égale à environ quatre fois l'épaisseur optique du revêtement antireflet disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique, permet d'obtenir le rendement amélioré de la cellule solaire, ainsi que sa résistance améliorée aux contraintes générées durant le fonctionnement de la cellule.
Le but des revêtements qui encadrent la couche fonctionnelle métallique est d'antirefléter cette couche fonctionnelle métallique, à la manière d'un filtre de Fabry-Perrot. C'est pour cela qu'ils sont appelés revêtements antireflets . En effet, si la couche fonctionnelle permet à elle seule d'obtenir la conductivité souhaitée pour le revêtement électrode, même à une faible épaisseur physique (de l'ordre de 10 nm), elle va s'opposer fortement au passage de la lumière. En l'absence d'un tel système antireflet, la transmission lumineuse serait alors beaucoup trop faible et la réflexion lumineuse beaucoup trop forte (dans le visible et le proche infrarouge puisqu'il s'agit de réaliser une cellule photovoltaïque). L'expression chemin optique prend ici un sens spécifique et est utilisée pour désigner le résumé des différentes épaisseurs optiques des différents revêtements antireflets sous-jacent et sus-jacent à la (ou chaque) couche métallique fonctionnelle du filtre interférentiel de Fabry-Perrot ainsi réalisé. Il est rappelé que l'épaisseur optique d'un revêtement est égale au produit de l'épaisseur physique du matériau par son indice lorsqu'il n'y a qu'une seule couche dans le revêtement ou de la somme des produits de l'épaisseur physique du matériau de chaque couche par son indice lorsqu'il y a plusieurs couches. -6- Le chemin optique selon l'invention est, dans l'absolu, fonction de l'épaisseur physique de la couche fonctionnelle métallique, mais en réalité, dans la gamme d'épaisseur physique de couche métallique fonctionnelle qui permet d'obtenir la conductance souhaitée, il se trouve qu'il ne varie pour ainsi dire pas. La solution selon l'invention convient ainsi lorsque la (ou les) couche(s) fonctionnelle(s) est (ou sont) à base d'argent présente (ou présentent au total) une épaisseur physique comprise entre 5 et 20 nm, en incluant ces valeurs. Le type d'empilement de couches minces selon l'invention est connu dans le domaine des vitrages de bâtiments ou de véhicules pour réaliser des vitrages d'isolation thermique renforcée du type bas-émissif et/ou de contrôle solaire . Les inventeurs se sont ainsi aperçus que certains empilements utilisés pour les vitrages bas-émissifs en particulier étaient aptes a être utilisés pour réaliser des revêtements électrodes pour cellule photovoltaïque, et en particulier les empilements connus sous le nom d'empilements trempables ou à tremper , c'est-à-dire ceux utilisés lorsqu'il est souhaité faire subir un traitement de trempe au substrat porteur de l'empilement et notamment un traitement thermique de trempe.
La présente invention a ainsi aussi pour objet, l'utilisation d'un empilement de couches minces pour vitrage architectural et notamment un empilement de ce type qui est trempable ou à tremper , notamment un empilement bas-émissif qui est en particulier trempable ou à tremper , pour réaliser un substrat de face avant de cellule photovoltaïque.
Par empilement ou substrat trempable au sens de la présente invention, il faut comprendre que les propriétés optiques et les propriétés thermiques (exprimées par la résistance par carré qui est liée directement à l'émissivité) essentielles sont conservées pendant le traitement thermique. Ainsi, il est possible sur une même façade de bâtiment par exemple de disposer à proximité les uns des autres des vitrages intégrant des substrats trempés et des substrats non trempés, tous revêtus du même empilement, -7- sans qu'il ne soit possible de les distinguer les uns des autres par une simple observation visuelle de la couleur en réflexion et/ou de la réflexion/transmission lumineuse. Par exemple, un empilement ou un substrat revêtu d'un empilement qui présente les variations avant / après traitement thermique suivantes sera considéré comme trempable car ces variations ne seront pas perceptibles à l'aeil : une variation de transmission lumineuse ATL faible, inférieure à 3 % voire 2 % ; et/ou une variation de réflexion lumineuse ARL faible, inférieure à 3 % voire 2 % ; et/ou une variation de couleur AE =f((AL*)2+(Da*)2+(Ob*)2) faible, inférieure à 3, voire 2.
Par empilement ou substrat à tremper au sens de la présente invention, il faut comprendre que les propriétés optiques et thermiques du substrat revêtu sont acceptables après traitement thermique alors qu'elles ne le sont pas, ou en tout cas pas toutes, auparavant. Par exemple, un empilement ou un substrat revêtu d'un empilement qui présente après le traitement thermique les caractéristiques suivantes sera considéré comme à tremper dans le cadre de la présente invention, alors qu'avant le traitement thermique au moins une de ces caractéristiques n'était pas remplie : une transmission lumineuse TL élevée d'au moins 65, voire 70 %, voire d'au moins 75 % ; et/ou une absorption lumineuse (définie par 1-TL-RL) basse, inférieure à 10%, voire inférieure à 8%, ou même 5% ; et/ou une résistance par carré RE au moins aussi bonne que celle des oxydes conducteurs utilisés habituellement, et en particulier inférieure à 20 4/^, voire inférieure à 15 4/^, voire même égale ou inférieure à 10 4/^.
Ainsi, le revêtement électrode doit être transparent. Il doit ainsi présenter, monté sur le substrat, une transmission lumineuse moyenne entre 300 et 1200 nm minimum de 65 %, voire de 75 % et de préférence encore de 85 % ou plus encore notamment d'au moins 90 %. Si le substrat de face avant subi un traitement thermique, notamment de trempe, après le dépôt des couches minces et avant sa mise dans la cellule photovoltaïque, il est tout à fait possible qu'avant le traitement thermique le substrat revêtu de l'empilement agissant en tant que revêtement électrode soit peu transparent. Il peut par exemple avoir, avant ce traitement thermique une transmission lumineuse dans le visible inférieure à 65 %, voire même inférieure à 50 %. L'important est que le revêtement électrode soit transparent avant traitement thermique tel qu'il présente après le traitement thermique une transmission lumineuse moyenne entre 300 et 1200 nm minimum de 65 %, voire de 75 % et de préférence encore de 85 % ou plus encore notamment d'au moins 90 %. Par ailleurs, dans le cadre de l'invention, l'empilement ne présente pas dans l'absolue la meilleure transmission lumineuse possible, mais présente la meilleure transmission lumineuse possible dans le contexte de la cellule photovoltaïque selon l'invention.
Dans une variante particulière, indépendamment du fait que : d'une part le revêtement antireflet disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum Xm d'absorption du matériau photovoltaïque et que le revêtement antireflet disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum Xm d'absorption du matériau photovoltaïque, -9- ou que d'autre part le revêtement antireflet disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire et le revêtement antireflet disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire, le revêtement électrode selon l'invention comporte, de préférence, une couche de terminaison la plus éloignée du substrat qui est conductrice, notamment à base d'oxyde conducteur transparent, TCO. De ce fait, le transport de charge entre le revêtement électrode et le matériau photovoltaïque peut être facilement contrôlé et l'efficacité de la cellule peut être en conséquence améliorée. Cette couche conductrice est en un matériau qui présente, de préférence, une résistivité p (qui correspond au produit de la résistance par carré RE de la couche par son épaisseur) telle que 2.10-4 Q.cm p 10 Q.cm. Cette couche conductrice présente, de préférence une épaisseur optique représentant entre 50 et 98 % de l'épaisseur optique du revêtement antireflet le plus éloigné du substrat et notamment une épaisseur optique représentant entre 85 et 98 % de l'épaisseur optique du revêtement antireflet le plus éloigné du substrat. Bien que cela ne soit pas recommandé, il n'est pas impossible que la totalité du antireflet disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique à l'opposé du substrat soit constitué d'une telle couche de terminaison conductrice, afin de simplifier le procédé de dépôt en diminuant le nombre de couches différentes à déposer. -10- Un oxyde conducteur transparent convenant pour la mise en oeuvre de cette variante à couche de terminaison conductrice est choisi dans la liste comprenant : ITO, ZnO:AI, ZnO:B, SnO2:F, TiO2:Nb. Ledit revêtement antireflet disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique présente, de préférence, une épaisseur optique comprise entre 0,45 et 0,55 fois la longueur d'onde maximum Xm d'absorption du matériau photovoltaïque, en incluant ces valeurs et de préférence encore ledit revêtement antireflet dispose au-dessus de la couche fonctionnelle métallique présente une épaisseur optique comprise entre 0,45 et 0,55 fois la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire, en incluant ces valeurs. Le revêtement antireflet disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique présente une épaisseur optique comprise entre 0,075 et 0,175 fois la longueur d'onde maximum Xm d'absorption du matériau photovoltaïque, en incluant ces valeurs et de préférence ledit revêtement antireflet disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique présente une épaisseur optique comprise entre 0,075 et 0,175 fois la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire, en incluant ces valeurs.
Le revêtement antireflet disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique peut également présenter une fonction de barrière chimique à la diffusion, et à particulier à la diffusion du sodium provenant du substrat, protégeant alors le revêtement électrode, et plus particulièrement la couche métallique fonctionnelle, notamment lors d'un éventuel traitement thermique, notamment de trempe. Dans une autre variante particulière, le substrat comporte sous le revêtement électrode une couche antireflet de base présentant un indice de réfraction faible proche de celui du substrat, ladite couche antireflet de base étant de préférence à base d'oxyde de silicium ou à base d'oxyde d'aluminium, ou à base d'un mélange des deux. -11- En outre, cette couche diélectrique peut constituer une couche barrière chimique à la diffusion, et à particulier à la diffusion du sodium provenant du substrat, protégeant alors le revêtement électrode, et plus particulièrement la couche métallique fonctionnelle, notamment lors d'un éventuel traitement thermique, notamment de trempe. Par ailleurs, cette couche antireflet de base présente, de préférence, une épaisseur physique comprise entre 10 et 300 nm et de manière encore préférée entre 50 et 120 nm.
La couche fonctionnelle métallique est, de préférence, déposée sous une forme cristallisée sur une couche diélectrique mince qui est également de préférence cristallisée (appelée alors couche de mouillage car favorisant l'orientation cristalline adéquate de la couche métallique déposée dessus). L'empilement de couches minces réalisant le revêtement électrode est de préférence un revêtement monocouche fonctionnelle, c'est-à-dire à une seule couche fonctionnelle ; toutefois, il peut être pluri-couches fonctionnelles et notamment bi-couches fonctionnelles. La couche fonctionnelle est ainsi, de préférence, déposée au-dessus d'une, voire directement sur une, couche de mouillage à base d'oxyde, notamment à base d'oxyde de zinc, éventuellement dopé, éventuellement à l'aluminium (le dopage s'entend d'une manière habituelle comme exposant une présence de l'élément dans une quantité inférieure à 10 % en masse molaire d'élément métallique dans la couche et l'expression à base de s'entend d'une manière habituelle d'une couche contenant majoritairement le matériau, c'est-à-dire contenant au moins 50 % de ce matériau en masse molaire ; l'expression à base de couvre ainsi le dopage). L'épaisseur physique (ou réelle) de la couche de mouillage est de préférence comprise entre 2 et 30 nm et de préférence encore comprise entre 3et20nm.
Cette couche de mouillage est diélectrique et est un matériau qui présente, de préférence, une résistivité p (définie par le produit de la -12 - résistance par carré de la couche par son épaisseur) telle que 50 0 .cm<p <200 0.cm. L'empilement est généralement obtenu par une succession de dépôts effectués par une technique utilisant le vide comme la pulvérisation cathodique éventuellement assistée par champ magnétique. Peuvent aussi être prévus un, voire deux, revêtement(s) très fin(s) appelé(s) revêtement de blocage , qui ne font pas partie des revêtements antireflets, disposé(s) directement sous, sur ou de chaque côté de chaque couche métallique fonctionnelle notamment à base d'argent, le revêtement sous-jacent à la couche fonctionnelle, en direction du substrat, en tant que revêtement d'accrochage, de nucléation et/ou de protection lors du traitement thermique postérieurement au dépôt, et le revêtement sus-jacent à la couche fonctionnelle en tant que revêtement de protection ou sacrificiel afin d'éviter l'altération de la couche métallique fonctionnelle par attaque et/ou migration d'oxygène d'une couche qui le surmonte lors du traitement thermique, voire aussi par migration d'oxygène si la couche qui le surmonte est déposée par pulvérisation cathodique en présence d'oxygène. Au sens de la présente invention lorsqu'il est précisé qu'un dépôt de couche ou de revêtement (comportant une ou plusieurs couches) est effectué directement sous ou directement sur un autre dépôt, c'est qu'il ne peut y avoir interposition d'aucune couche entre ces deux dépôts. Au moins un revêtement de blocage est, de préférence, à base de Ni ou de Ti ou est à base d'un alliage à base de Ni, notamment est à base d'un alliage de NiCr.
Le revêtement au-dessous de la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat et/ou le revêtement au-dessus de la couche fonctionnelle métallique comporte(nt), de préférence une couche à base d'oxyde mixte, en particulier à base d'oxyde mixte de zinc et d'étain ou d'oxyde mixte d'étain et d'Indium (ITO). - 13 - Par ailleurs, le revêtement au-dessous de la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat et/ou le revêtement au-dessus de la couche fonctionnelle métallique peut (peuvent) comporter une couche à haut indice de réfraction, notamment supérieur ou égal à 2,2, comme par exemple une couche à base de nitrure de silicium ou à et base de nitrure de silicium de zirconium, éventuellement dopé, par exemple à l'aluminium. Par ailleurs, le revêtement au-dessous de la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat et/ou le revêtement au-dessus de la couche fonctionnelle métallique peut (peuvent) comporter une couche à très haut indice de réfraction, notamment supérieur ou égal à 2,35, comme par exemple une couche à base d'oxyde de titane. Le substrat peut comporter un revêtement à base de matériau photovoltaïque au-dessus du revêtement électrode à l'opposé du substrat de face avant.
Une structure préférée de substrat de face avant selon l'invention est ainsi du type : substrat / (couche antireflet de base) / revêtement électrode / matériau photovoltaïque. Dans une variante particulière, le revêtement électrode est constitué d'un empilement pour vitrage architectural, notamment un empilement pour vitrage architectural trempable ou à tremper , et en particulier un empilement bas-émissif, notamment un empilement bas-émissif trempable ou à tremper .
La présente invention se rapporte aussi à un substrat pour une cellule photovoltaïque selon l'invention, notamment un substrat pour vitrage architectural revêtu d'un empilement de couches minces, notamment un substrat pour vitrage architectural trempable ou à tremper , et en particulier un substrat bas-émissif, notamment un substrat bas-émissif trempable ou à tremper .30 - 14 - Toutes les couches du revêtement électrodes sont, de préférence, déposées par une technique de dépôt sous vide, mais il n'est toutefois pas exclu que la première ou les premières couches de l'empilement puisse(nt) être déposée(s) par une autre technique, par exemple par une technique de décomposition thermique de type pyrolyse ou par CVD, éventuellement sous vide, éventuellement assistée par plasma. Avantageusement, le revêtement électrode selon l'invention à empilement de couches minces est par ailleurs beaucoup plus résistant qu'un revêtement électrode à TCO. Ainsi, la durée de vie de la cellule photovoltaïque peut être augmentée.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent des exemples non limitatifs suivants, illustrés à l'aide des figures ci-jointes : La figure 1 illustre un substrat de face avant de cellule solaire de 15 l'art antérieur revêtu d'un revêtement électrode en oxyde transparent conducteur et à couche antireflet de base ; La figure 2 illustre un substrat de face avant de cellule solaire selon l'invention revêtu d'un revêtement électrode constitué d'un empilement de couches minces monocouche fonctionnelle et à 20 couche antireflet de base ; La figure 3 illustre la courbe d'efficacité quantique de trois matériaux photovoltaïques ; La figure 4 illustre la courbe d'efficacité réelle correspondant au produit du spectre de l'absorption de ces trois matériaux 25 photovoltaïques par le spectre solaire ; La figure 5 illustre le principe du test de durabilité des cellules photovoltaïques ; et La figure 6 illustre un schéma en coupe d'une cellule photovoltaïque. - 15 - Dans les figures 1, 2 et 5, 6, les proportions entre les épaisseurs des différents revêtements, couches, matériaux ne sont pas rigoureusement respectées afin de faciliter leur lecture.
La figure 1 illustre un substrat 10 de face avant de cellule photovoltaïque de l'art antérieur à matériau photovoltaïque 200 absorbant, ledit substrat 10 comportant sur une surface principale un revêtement électrode 100' transparent constitué d'un TCO. Le substrat 10 de face avant est disposé dans la cellule photovoltaïque de telle manière que le substrat 10 de face avant est le premier substrat traversé par le rayonnement incident R, avant d'atteindre le matériau photovoltaïque 200. Le substrat 10 comporte par ailleurs sous le revêtement électrode 100', c'est-à-dire directement sur le substrat 10 une couche antireflet de base 15 présentant un indice de réfraction n15 faible proche de celui du substrat.
La figure 2 illustre un substrat 10 de face avant de cellulephotovoltaïque selon l'invention. Le substrat 10 de face avant comporte aussi sur une surface principale un revêtement électrode 100 transparent, mais ici ce revêtement électrode 100 est constitué d'un empilement de couches minces comportant au moins une couche fonctionnelle métallique 40, à base d'argent, et au moins deux revêtements antireflet 20, 60, lesdits revêtements comportant chacun au moins une couche antireflet fine 24, 26 ; 64, 66, ladite couche fonctionnelle 40 étant disposée entre les deux revêtements antireflets, l'un nommé revêtement antireflet sous-jacent 20 situé sous la couche fonctionnelle, en direction du substrat, et l'autre nommé revêtement antireflet sus-jacent 60 située au-dessus de la couche fonctionnelle, en direction opposée au substrat.
L'empilement de couches minces constituant le revêtement électrode 100 transparent de la figure 2 est un empilement type de substrat - 16 -bas-émissif, éventuellement trempable ou à tremper, monocouche fonctionnelle, tel qu'on peut le trouver dans le commerce, pour des applications dans le domaine des vitrages architecturaux pour bâtiment.
Douze exemples, numérotés 1 à 12, ont été réalisés sur la base de la structure d'empilement monocouche fonctionnelle illustrée : pour les exemples 1, 2 ; 5, 6 ; 9, 10 sur la figure 1, et pour les exemples 3, 4 ; 7, 8 ; 11, 12 sur la figure 2, excepté en ce que l'empilement ne comportait pas de revêtement de sur-blocage.
Par ailleurs, dans tous les exemples ci-après l'empilement de couches minces est déposé sur un substrat 10 en verre sodo-calcique clair d'une épaisseur de 4 mm. Le revêtement électrode 100' des exemples selon la figure 1 sont à base d'oxyde de zinc dopé à l'aluminium, conducteur.
Chaque empilement constituant un revêtement électrode 100 des exemples selon la figure 2 est constitué d'un empilement de couches minces comportant : - une couche 24 qui est une couche à base d'oxyde de titane, diélectrique, d'indice n = 2,4 ; - une couche 26 qui est une couche de mouillage à base d'oxyde, notamment à base d'oxyde de zinc, éventuellement dopé, diélectrique, d'indice n = 2 ; - éventuellement un revêtement de blocage (non illustré) sous-jacent, par exemple à base de Ti ou à base d'un alliage de NiCr pourrait être disposé directement sous la couche fonctionnelle 40, mais n'est pas prévu ici ; ce revêtement est en général nécessaire s'il n'y a pas de couche de mouillage 26, mais n'est pas forcément indispensable ; - la couche fonctionnelle 40 unique, à base d'argent, est ainsi ici disposée directement sur le revêtement de mouillage 26 ; -17- - un revêtement de blocage 50 sus-jacent a base de Ti ou à base d'un alliage de NiCr pourrait être disposé directement sur la couche fonctionnelle 40 mais n'est pas prévu dans les exemples réalisés ; - une couche 64, diélectrique, à base d'oxyde de zinc, d'indice n = 2, présentant une résistivité de l'ordre de 100 Q.cm, cette couche étant déposée ici à partir d'une cible céramique directement sur le revêtement de blocage 50 ; puis - une couche de terminaison 66 à base d'oxyde de zinc dopé à l'aluminium, d'indice n = 2, conductrice, est en outre prévue ; sa résistivité étant sensiblement voisine de 1100 p4. cm. Dans les exemples avec un numéro pair, le matériau photovoltaïque 200 à base de silicium microcristallisé (dont la taille de cristallite est de l'ordre de 100 nm), alors que dans les exemples avec un numéro impair, le matériau photovoltaïque 200 à base de silicium amorphe (c'est-à-dire non cristallisé).
L'efficacité quantique QE de ces matériaux est illustrée en figure 3, avec celle du Tellure de Cadmium, autre matériau photovoltaïque qui conviendrait aussi dans le cadre de l'invention. Il est rappelé ici que l'efficacité quantique QE est d'une manière connue l'expression de la probabilité (entre 0 et 1) qu'un photon incident avec une longueur d'onde selon l'abscisse soit transformé en paire électron-trou. Comme on peut le voir en figure 3, la longueur d'onde maximum d'absorption c'est-à-dire la longueur d'onde à laquelle l'efficacité quantique est maximum : du silicium amorphe a-Si est de 520 nm, - du silicium microcristallisé pc-Si est de 720 nm, et du Tellure de Cadmium CdTe est de 600 nm. Dans une première approche, cette longueur d'onde maximum d'absorption Xm est suffisante. Le revêtement antireflet 20 disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique 40 en direction du substrat présente alors une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde - 18 -maximum d'absorption Xm du matériau photovoltaïque et le revêtement antireflet 60 disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique 40 à l'opposé du substrat présente alors une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum d'absorption Xm du matériau photovoltaïque. Le tableau 1 ci-après résume les plages préférées des épaisseurs optiques en nm, pour chaque revêtement 20, 60, en fonction de ces trois matériaux. matériau a-Si pc-Si CdTe Revêtement Xm/2 260 360 300 0,45Xm 234 324 270 60 0,55Xm 286 396 330 Revêtement Xm/8 65 90 75 0, 075Xm 39 54 45 20 0,175Xm 91 126 105 Tableau 1
Toutefois, il se trouve que la définition optique de l'empilement peut être améliorée en considérant l'efficacité quantique pour obtenir une efficacité réelle améliorée en convoluant cette probabilité par la distribution en longueur d'onde de la lumière solaire à la surface de la terre. Ici, nous utilisons le spectre solaire normalisé AM1.5. Dans ce cas, le revêtement antireflet 20 disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique 40 en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire et le revêtement antireflet 60 disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique 40 à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum XM du - 19 - produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire. Comme on peut le voir en figure 4, la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire, c'est-à-dire la longueur d'onde à laquelle l'efficacité est maximum : du silicium amorphe a-Si est de 530 nm, du silicium microcristallisé pc-Si est de 670 nm, et du Tellure de Cadmium CdTe est de 610 nm.
Le tableau 2 ci-après résume les plages préférées des épaisseurs optiques en nm, pour chaque revêtement 20, 60, en fonction de ces trois matériaux. matériau a-Si pc-Si CdTe Revêtement XM/2 265 335 305 0,45XM 239 302 275 60 0, 55XM 292 369 336 Revêtement XM/8 66 84 76 0, 075XM 40 50 46 20 0,175XM 93 117 107 Tableau 2 Dans tous les exemples, une couche antireflet de base 15 à base d'oxyde de silicium a été déposée entre le substrat et le revêtement électrode 100.
Les conditions de dépôt de ces couches sont connues de l'homme du 20 métier puisqu'il s'agit de réaliser des empilements identiques ou similaires à ceux utilisés pour les applications bas-émissive ou de contrôle solaire. A ce titre, l'homme du métier peut se référer aux demandes de brevets EP 718 250, EP 847 965, EP 1 366 001, EP 1 412 300, ou encore EP 722 913.15 - 20 - Les tableaux 3, 5 et 7 ci-après résument les matériaux et les épaisseurs physiques mesurées en nanomètres de chacune des couches de chacun des exemples 1 à 12 et les tableaux 4, 6 et 8 exposent les principales caractéristiques de ces exemples.
La caractéristique de performance P est calculée par la méthode dite TSQE où l'on opère le produit de l'intégration du spectre sur tout le domaine de rayonnement considéré avec l'efficacité quantique QE de la cellule.
Tous les exemples, 1 à 12, ont subi un test de résistance des revêtements électrodes aux contraintes générées durant le fonctionnement de la cellule (notamment la présence d'un champ électrostatique), pratiqué conformément à ce qui est illustré en figure 5. Pour ce test, un morceau de substrat 10 par exemple de 5cmx5cm et revêtu du revêtement électrode 100, 100', mais sans matériau photovoltaïque 200 est déposé sur une plaque métallique 5 disposée sur source de chaleur 6 à environ 200 C. Il s'agit d'appliquer pendant 20 minutes un champ électrique au substrat 10 revêtu du revêtement électrode 100, en réalisant un contact électrique 102 à la surface de ce dernier et en reliant ce contact 102 et la plaque métallique 5 aux bornes d'une alimentation électrique 7 délivrant du courant continu d'environ 200 V. A la fin du test, une fois l'échantillon refroidi, la proportion de revêtement restant est mesurée sur toute la surface de l'échantillon.
Cette proportion de revêtement restant post test de résistance est notée PRT.30 -21 - Première série d'exemples Couches / matériau Ex. 1 Ex. 2 Ex.3 Ex. 4 200 : pc-Si (ex. 1 et 1500 710 720 1500 3) ou a-Si (ex. 2 et 4) 66 : ZnO:Al 1020,6 1020,6 129,3 129,3 64 : ZnO 6 6 40 : Ag 7 7 26 : ZnO 7 7 24 : TiO2 24,3 24,3 15 : SiO2 110 110 110 110 Tableau 3 Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 RLI(ohms/^) 10,9 7,4 P(%) 88,1 82,4 86,3 87,2 PRT(%) 73 65 99 100 Tableau 4 Dans cette première série, l'épaisseur optique du revêtement 60 au-dessus de la couche métallique fonctionnelle est de 270,6 nm ( =(129,3 + 6) x2), et l'épaisseur optique du revêtement 20 au-dessous de la couche métallique fonctionnelle est de 72,32 nm ( =24,3 x 2,4 + 7 x 2).
Cette première série montre qu'il est possible d'obtenir un revêtement électrode constitué d'un empilement de couches minces et revêtu de silicium amorphe (exemple 4) qui présente une résistance par carré RE meilleure (- 3,5 ohms/1 et une performance P meilleure (+ 4,8 %) qu'un revêtement électrode TCO revêtu du même matériau amorphe (exemple 2). Les épaisseurs optiques des revêtements 20 et 60 de l'exemple 4 entrent dans les plages acceptables pour un matériau photovoltaïque 200 en a-Si selon le tableau 1 et le tableau 2. Les épaisseurs optiques des revêtements 20 et 60 sont toutefois - 22 - respectivement plus proches de XM/8 et XM/2 du tableau 2 que de Xm/8 et Xm/2 du tableau 1. Dans cette série, la résistance par carré RE du revêtement électrode constitué d'un empilement de couches minces et revêtu de silicium microcristallisé (exemple 3) est également meilleure, mais la performance P est moins bonne (- 1,8 %) que celles du revêtement électrode TCO revêtu du même matériau microcristallisé (exemple 1). L'épaisseur optique de 270,6 nm du revêtement 60 de l'exemple 3 n'entre pas dans la plage acceptable de 324-396 nm pour un matériau photovoltaïque 200 en pc-Si selon le tableau 1 ni a fortiori dans la plage acceptable de 302-369 nm pour un matériau photovoltaïque 200 en pc-Si selon le tableau 2. Par ailleurs, la proportion de revêtement électrode à empilement de couches minces restant après le test de résistance (exemples 3 et 4) est bien supérieure, quel que soit le matériau photovoltaïque, à la proportion de revêtement électrode à TCO restant après le test de résistance (exemples 1 et 2).
Deuxième série d'exemples Couches / matériau Ex. 5 Ex. 6 Ex.7 Ex. 8 200 : pc-Si (ex. 5 et 7) 1490 690 1510 700 ou a-Si (ex. 6 et 8) 66 : ZnO:Al 1094,6 1094,6 166,6 166,6 64 : ZnO - - 6 6 40 : Ag - - 7 7 26 : ZnO - - 7 7 24 : TiO2 - - 39 39 15 : SiO2 110 110 110 110 Tableau 5 -23- Ex. 5 Ex. 6 Ex. 7 Ex. 8 RLI(ohms/^) 10,2 7,2 P(%) 88 82,4 94 69,3 PRT(%) 79% 82% 100% 100% Tableau 6 Dans cette deuxième série, l'épaisseur optique du revêtement 60 au-dessus de la couche métallique fonctionnelle est de 345 nm (= (166,6 + 6) x2), et l'épaisseur optique du revêtement 20 au-dessous de la couche métallique fonctionnelle est de 107,6 nm (= 39 x 2,4 + 7 x 2). A l'inverse de la première série, la deuxième série montre qu'il est possible d'obtenir un revêtement électrode constitué d'un empilement de couches minces et revêtu de silicium microcristallisé (exemple 7) qui présente une résistance par carré RE meilleure (- 3 ohms/1 et une performance P meilleure (+ 6 %) qu'un revêtement électrode TCO revêtu du même matériau microcristallisé (exemple 5). Les épaisseurs optiques des revêtements 20 et 60 de l'exemple 7 entrent dans les plages acceptables pour un matériau photovoltaïque 200 en pc-Si selon le tableau 1 et le tableau 2. L'épaisseur optique du revêtement 60 est toutefois plus proche de XM/2 de pc-Si du tableau 2 que de Xm/2 du tableau 1. Dans cette série, la résistance par carré RE du revêtement électrode constitué d'un empilement de couches minces et revêtu de silicium amorphe (exemple 8) est également meilleure, mais la performance P est moins bonne (- 13,1 %) que celles du revêtement électrode TCO revêtu du même matériau amorphe (exemple 6). Les épaisseurs optiques de 345 nm du revêtement 60 et de 107,6 nm du revêtement 20 de l'exemple 8 n'entrent pas dans les plages acceptables respectivement de 234-286 nm et de 39-91 nm pour un matériau photovoltaïque 200 en a-Si selon le tableau 1 ni a fortiori dans les plages - 24 - acceptables respectivement de 239-292 nm et de 40-93 pour un matériau photovoltaïque 200 en a-Si selon le tableau 2. Par ailleurs, la proportion de revêtement électrode à empilement de couches minces restant après le test de résistance (exemples 7 et 8) est bien supérieure, quel que soit le matériau photovoltaïque, à la proportion de revêtement électrode à TCO restant après le test de résistance (exemples 5 et 6).
Troisième série d'exemples Couches / matériau Ex. 9 Ex. 10 Ex.11 Ex. 12 200 : pc-Si (ex. 9 et 11) 1460 720 1480 720 ou a-Si (ex. 10 et 12) 66 : ZnO:Al 1117,4 1117,4 107 107 64 : ZnO - - 6 6 40 : Ag - - 7, 2 7, 2 26 : ZnO - - 7 7 24 : TiO2 - - 21,5 21,5 15 : SiO2 110 110 110 110 Tableau 7 Ex. 9 Ex. 10 Ex. 11 Ex. 12 RLI(ohms/^) 10 7,1 P(%) 88 82,4 76,4 92 PRT(%) 78% 85% 100% 96% Tableau 8
Dans cette troisième série, l'épaisseur optique du revêtement 60 au-dessus de la couche métallique fonctionnelle est de 266 nm (= (107 + 6) x2), et l'épaisseur optique du revêtement 20 au-dessous de la couche métallique fonctionnelle est de 65,6 nm (= 21,5 x 2,4 + 7 x 2). - 25 -Comme pour la première série, la troisième série montre qu'il est possible d'obtenir un revêtement électrode constitué d'un empilement de couches minces et revêtu de silicium amorphe (exemple 12 qui présente une résistance par carré RE meilleure (- 2,9 ohms/1 et une performance P meilleure (+ 9,6 %) qu'un revêtement électrode TCO revêtu du même matériau amorphe (exemple 10). Les épaisseurs optiques des revêtements 20 et 60 de l'exemple 12 entrent dans les plages acceptables pour un matériau photovoltaïque 200 en a-Si selon le tableau 1 et le tableau 2. Les épaisseurs optiques des revêtements 20 et 60 sont toutefois respectivement plus proches de XM/8 et XM/2 du tableau 2 que de Xm/8 et Xm/2 du tableau 1 ; ces épaisseurs optiques des revêtements 20 et 60 de l'exemple 12 sont d'ailleurs quasiment identiques respectivement aux valeurs XM/8 et XM/2 du tableau 2. Dans cette série, la résistance par carré RE du revêtement électrode constitué d'un empilement de couches minces et revêtu de silicium microcristallisé (exemple 11) est également meilleure, mais la performance P est moins bonne (- 11,6 %) que celles du revêtement électrode TCO revêtu du même matériau microcristallisé (exemple 9). L'épaisseur optique de 266 nm du revêtement 60 de l'exemple 11 n'entre pas dans la plage acceptable de 324-396 nm pour un matériau photovoltaïque 200 en pc-Si selon le tableau 1 ni a fortiori dans la plage acceptable de 302-369 nm pour un matériau photovoltaïque 200 en pc-Si selon le tableau 2. Par ailleurs, la proportion de revêtement électrode à empilement de couches minces restant après le test de résistance (exemples 11 et 12) est bien supérieure, quel que soit le matériau photovoltaïque, à la proportion de revêtement électrode à TCO restant après le test de résistance (exemples 9 et 10). En comparant cette troisième série avec la première série, chacun peut constater que les épaisseurs optiques des revêtements 20 et 60 de l'exemple 12 (respectivement de 65,6 nm et 266 nm) sont plus proches des valeurs théoriques idéales de a-Si (respectivement de 65 nm et 260 nm en considérant Xm et de 66 nm et 265 nm en considérant XM) que celles de l'exemple 4 - 26 - (respectivement de 72,3 nm et 270,6 nm) et que la performance de l'exemple 12 est plus élevée (+ 4,8 %), à résistance par carré RE quasiment identique et à proportion de revêtement électrode à empilement de couches minces restant après test de résistance PRT quasiment identique.
Cette troisième série vient ainsi confirmer le fait qu'il est préférable que le revêtement antireflet 20 disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique 40 en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire et que le revêtement antireflet 60 disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique 40 à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire.
En outre, il est intéressant de remarquer que les empilements de couches minces formant revêtement électrode dans le cadre de l'invention n'ont pas forcément dans l'absolu une transparence très élevée. Ainsi, dans le cas de l'exemple 3, la transmission lumineuse dans le visible du substrat revêtu uniquement de l'empilement formant le revêtement électrode et sans le matériau photovoltaïque est de 75,3 % alors que la transmission lumineuse dans le visible de l'exemple équivalent avec un revêtement électrode en TCO et sans le matériau photovoltaïque, celle de l'exemple 1, est de 85 %.
Des empilements assez simples, notamment parce que ne comprenant pas de revêtement de blocage, du type ZnO/Ag/ZnO, ou du type SnXZny0z/Ag/SnXZnyOZ (où x, y et z désignent chacun un nombre) ou encore ITO/Ag/ITO semblent a priori pouvoir convenir techniquement pour l'application visée, mais le troisième risque d'être plus onéreux que les deux premiers. - 27 - La figure 6 illustre une cellule photovoltaïque 1 en coupe pourvue d'un substrat 10 de face avant selon l'invention, par lequel pénètre un rayonnement incident R et d'un substrat de face arrière 20. Le matériau photovoltaïque 200, par exemple en silicium amorphe ou en silicium cristallin ou microcristallin ou encore en Tellure de Cadmium ou en Diselenure de Cuivre Indium (CuInSe2 - CIS) ou en Cuivre-Indium-Gallium-Sélénium, est situé entre ces deux substrats. Il est constitué d'une couche de matériau semi-conducteur dopé n 220 et une couche de matériau semi-conducteur dopé p 240, qui vont produire le courant électrique. Les revêtements électrodes 100, 300 intercalés respectivement entre d'une part le substrat 10 de face avant et la couche de matériau semi-conducteur dopé n 220 et d'autre part entre la couche de matériau semi-conducteur dopé p 240 et le substrat de face arrière 20 complètent la structure électrique. Le revêtement électrode 300 peut être à base d'argent ou d'aluminium, ou peut aussi être constitué d'un empilement de couches minces comportant au moins une couche fonctionnelle métallique et conforme à la présente invention.
La présente invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple.
Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet tel que défini par les revendications.
Claims (20)
1. Cellule photovoltaïque (1) à matériau photovoltaïque absorbant, ladite cellule comportant un substrat (10) de face avant, notamment un substrat verrier transparent, comportant sur une surface principale un revêtement électrode (100) transparent constitué d'un empilement de couches minces comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (40), notamment à base d'argent, et au moins deux revêtements antireflets (20, 60), lesdits revêtements antireflets comportant chacun au moins une couche antireflet (24, 26 ; 64, 66), ladite couche fonctionnelle (40) étant disposée entre les deux revêtements antireflets (20, 60), caractérisée en ce que le revêtement antireflet (20) disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique (40) en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum %m d'absorption du matériau photovoltaïque et le revêtement antireflet (60) disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique (40) à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum Xm d'absorption du matériau photovoltaïque.
2. Cellule photovoltaïque (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement antireflet (20) disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique (40) en direction du substrat présente une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire et le revêtement antireflet (60) disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique (40) à l'opposé du substrat présente une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire.
3. Cellule photovoltaïque (1) selon la revendication 1 ou 2, 30 caractérisée en ce que le revêtement électrode (100) comporte une couche-29 - de terminaison (66) la plus éloignée du substrat qui est conductrice, présentant une résistivité p comprise entre 2.10-4 Q.cm à 10 Q.cm, notamment à base de TCO.
4. Cellule photovoltaïque (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite couche conductrice présente une épaisseur optique représentant entre 50 et 98 % de l'épaisseur optique du revêtement antireflet (60) le plus éloigné du substrat et notamment une épaisseur optique représentant entre 85 et 98 % de l'épaisseur optique du revêtement antireflet (60) le plus éloigné du substrat.
5. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit revêtement antireflet (60) disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique (40) présente une épaisseur optique comprise entre 0,45 et 0,55 fois la longueur d'onde maximum X,m d'absorption du matériau photovoltaïque, en incluant ces valeurs et de préférence ledit revêtement antireflet (60) disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique (40) présente une épaisseur optique comprise entre 0,45 et 0,55 fois la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire, en incluant ces valeurs.
6. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit revêtement antireflet (20) disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique (40) présente une épaisseur optique comprise entre 0,075 et 0,175 fois la longueur d'onde maximum X,m d'absorption du matériau photovoltaïque, en incluant ces valeurs et de préférence ledit revêtement antireflet (20) disposé au-dessous de la couche fonctionnelle métallique (40) présente une épaisseur optique comprise entre 0,075 et 0,175 fois la longueur d'onde maximum XM du produit du spectre de l'absorption du matériau photovoltaïque par le spectre solaire, en incluant ces valeurs.- 30 -
7. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit substrat (10) comporte sous le revêtement électrode (100) une couche antireflet de base (15) présentant un indice de réfraction n15 faible proche de celui du substrat, ladite couche diélectrique (15) étant de préférence à base d'oxyde de silicium ou à base d'oxyde d'aluminium ou à base d'un mélange des deux.
8. Cellule photovoltaïque (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite couche antireflet de base (15) présente une épaisseur physique comprise entre 50 et 300 nm.
9. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche fonctionnelle (40) est déposée au-dessus d'une couche de mouillage (26) à base d'oxyde, notamment à base d'oxyde de zinc, éventuellement dopé.
10. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche fonctionnelle (40) est disposée directement sur au moins un blocage (30) sous-jacent et/ou directement sous au moins un blocage (50) sus-jacent.
11. Cellule photovoltaïque (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'au moins un revêtement de blocage (30, 50) est à base de Ni ou de Ti ou est à base d'un alliage à base de Ni, notamment est à base d'un alliage de NiCr.
12. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le revêtement (20) sous la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat et/ou le revêtement (60) au-dessus de la couche fonctionnelle métallique comporte(nt) une couche à base d'oxyde mixte, en particulier à base d'oxyde mixte de zinc et d'étain ou d'oxyde mixte d'étain et d'Indium (ITO).
13. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisée en ce que le revêtement (20) sous revêtement de revêtement de- 31 - la couche fonctionnelle métallique en direction du substrat et/ou le revêtement (60) au-dessus de la couche fonctionnelle métallique comporte(nt) une couche à très haut indice de réfraction, notamment supérieur ou égal à 2,35, comme par exemple une couche à base d'oxyde de titane.
14. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un revêtement à base de matériau photovoltaïque (200) au-dessus du revêtement électrode (100) à l'opposé du substrat (10) de face avant.
15. Cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit revêtement électrode (100) est constitué d'un empilement pour vitrage architectural, notamment un empilement pour vitrage architectural trempable ou à tremper , et en particulier un empilement bas-émissif, notamment un empilement bas-émissif trempable ou à tremper .
16. Substrat (10) revêtu d'un empilement de couches minces pour une cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, notamment substrat pour vitrage architectural, notamment substrat pour vitrage architectural trempable ou à tremper , et en particulier un substrat bas-émissif, notamment un substrat bas-émissif trempable ou à tremper .
17. Utilisation d'un substrat revêtu d'un empilement de couches minces pour réaliser un substrat (10) de face avant de cellule photovoltaïque (1), en particulier une cellule photovoltaïque (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, ledit substrat comportant un revêtement électrode (100) transparent constitué d'un empilement de couches minces comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (40), notamment à base d'argent, et au moins deux revêtements antireflets (20, 60), lesdits revêtements antireflets comportant chacun au moins une couche antireflet (24, 26 ; 64, 66) fine, ladite couche fonctionnelle (40) étant- 32 -disposée entre les deux revêtements antireflets (20, 60), le revêtement antireflet (20) disposé sous la couche fonctionnelle métallique (40) en direction du substrat présentant une épaisseur optique égale à environ un huitième de la longueur d'onde maximum du matériau photovoltaïque et le revêtement antireflet (60) disposé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique (40) à l'opposé du substrat présentant une épaisseur optique égale à environ la moitié de la longueur d'onde maximum d'absorption du matériau photovoltaïque.
18. Utilisation selon la revendication précédente dans laquelle le substrat (10) comportant le revêtement électrode (100) est un substrat pour vitrage architectural, notamment un substrat pour vitrage architectural trempable ou à tremper , et en particulier un substrat bas-émissif notamment trempable ou à tremper .
19. Utilisation selon la revendication 17 ou 18 dans laquelle ledit revêtement électrode (100) comporte une couche de terminaison (66) la plus éloignée du substrat qui est conductrice présentant une résistivité p comprise entre 2.10-4 Q.cm à 10 Q.cm, notamment à base de TCO.
20. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle ladite couche conductrice présente une épaisseur optique représentant entre 50 et 98 % de l'épaisseur optique du revêtement antireflet (60) le plus éloigné du substrat et notamment une épaisseur optique représentant entre 85 et 98 % de l'épaisseur optique du revêtement antireflet (60) le plus éloigné du substrat.25
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