FR2949607A1 - METHOD OF PROCESSING PHOTOVOLTAIC CELLS AGAINST DECREASE OF PERFORMANCE DURING ILLUMINATION - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un procédé de traitement de cellules photovoltaïques contre la dégradation du rendement lors de l'éclairement, permettant de réduire la durée de traitement tout en améliorant la stabilité de l'état « régénéré » à des températures supérieures à 170°C. A cette fin, l'invention se rapporte à un procédé de traitement de cellules photovoltaïques contre la dégradation du rendement lors de l'éclairement, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - fournir un substrat en silicium dopé au bore et comprenant des dimères d'oxygène pour former une cellule photovoltaïque; - chauffer ce substrat à une température comprise entre 300°C et 500°C pendant une durée de traitement déterminée ; - polariser en direct la cellule photovoltaïque à une différence de potentiel déterminée pendant ladite durée de traitement déterminée.The invention proposes a method of treating photovoltaic cells against the degradation of the efficiency during illumination, making it possible to reduce the treatment time while improving the stability of the "regenerated" state at temperatures greater than 170 ° C. To this end, the invention relates to a method for treating photovoltaic cells against the degradation of the efficiency during illumination, said method comprising the following steps: providing a substrate made of boron-doped silicon and comprising dimers; oxygen to form a photovoltaic cell; heating said substrate to a temperature of between 300 ° C. and 500 ° C. for a determined treatment period; direct polarization of the photovoltaic cell to a determined potential difference during said determined processing time.
Description
PROCÉDÉ DE TRAITEMENT DE CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES CONTRE LA DIMINUTION DU RENDEMENT LORS DE L'ÉCLAIREMENT. L'invention se rapporte à un procédé de traitement de cellules photovoltaïques contre la diminution du rendement lors de l'éclairement. PROCESS FOR TREATING PHOTOVOLTAIC CELLS AGAINST DECREASE IN LIGHT EFFICIENCY. The invention relates to a method for treating photovoltaic cells against the reduction of the yield during illumination.
Les cellules photovoltaïques au silicium cristallin, monocristallin (sc-Si) et multicristallin (mc-Si) qui contiennent des atomes de bore et d'oxygène, peuvent avoir un rendement de conversion énergétique qui diminue lorsqu'elles sont éclairées. Cet effet est lié à la formation, lors de l'éclairement, de complexes qui associent un atome de bore en position substitutionnelle (Bs) et un dimère d'oxygène (Oi2). En effet, lors de l'éclairement, le dimère mobile d'oxygène diffuse vers l'atome de bore immobile. Le complexe formé introduit un niveau en énergie profond dans la bande interdite du silicium, qui permet la recombinaison des charges libres, et par conséquent diminue la durée de vie des porteurs de charges et le rendement de conversion énergétique de la cellule. Les substrats en silicium monocristallin de type p dopés au bore, cristallisés par la technique de Czochralsky (Cz), sont particulièrement sensibles à cette dégradation à cause des concentrations élevées en oxygène, ce dernier étant principalement issu du creuset en silice utilisé pour la cristallisation. Néanmoins, cette dégradation a également été mise en évidence dans les siliciums de type n compensés qui contiennent du bore, ainsi que dans les substrats multicristallins (qui contiennent également du bore). Le document WO 2007/107351 vise à résoudre ce problème 25 de diminution de rendement de la cellule photovoltaïque. Ce document propose d'injecter dans le substrat en silicium, lors de la fabrication, des porteurs de charge (via un éclairement ou une polarisation en direct de la cellule), tout en chauffant ledit substrat à une température comprise entre 50°C et 230°C. 30 Dans ces conditions, on observe que le rendement de la cellule se dégrade dans un premier temps, et se régénère ensuite en Photovoltaic cells with crystalline silicon, monocrystalline (sc-Si) and multicrystalline (mc-Si) which contain boron and oxygen atoms, can have an energy conversion efficiency which decreases when they are illuminated. This effect is related to the formation, during illumination, of complexes that associate a boron atom in substitutional position (Bs) and an oxygen dimer (Oi2). Indeed, during illumination, the mobile oxygen dimer diffuses towards the immobile boron atom. The formed complex introduces a deep energy level in the forbidden band of silicon, which allows the recombination of the free charges, and consequently decreases the life of the charge carriers and the efficiency of energy conversion of the cell. The p-type borocrystalline silicon monocrystalline substrates, crystallized by the Czochralsky (Cz) technique, are particularly sensitive to this degradation because of the high concentrations of oxygen, the latter being mainly derived from the silica crucible used for the crystallization. However, this degradation has also been demonstrated in n-type compensated silicides that contain boron, as well as in multicrystalline substrates (which also contain boron). The document WO 2007/107351 aims to solve this problem of decreasing the efficiency of the photovoltaic cell. This document proposes to inject into the silicon substrate, during manufacture, charge carriers (via illumination or a direct polarization of the cell), while heating said substrate to a temperature of between 50 ° C. and 230 ° C. ° C. Under these conditions, it is observed that the efficiency of the cell degrades initially, and then regenerates into
retrouvant ses propriétés initiales. La cellule présente alors des performances stables sous des conditions normales de fonctionnement. La cellule est dite régénérée puisqu'elle a subi, d'abord, une dégradation de son rendement puis une régénération. Cependant, cette invention présente deux inconvénients majeurs. Tout d'abord, les temps de régénération complète sont très élevés, ce qui rend difficile l'intégration de ce procédé lors de la fabrication industrielle classique des cellules photovoltaïques. En outre, l'état régénéré n'est pas stable au-delà d'une température de 170°C. Cette caractéristique peut poser d'importants problèmes lors de la fabrication de modules (encapsulation des cellules) de cellules photovoltaïques, puisque cette fabrication de modules peu nécessiter des températures bien supérieures à 170°C. L'état régénéré peut alors disparaître lors de la fabrication des modules. Ceci est d'autant plus vrai que les recherches visent à maximiser les effets de conversion spectrale et de diminution de la réflectivité au niveau du module, ce qui pourrait avoir pour effet l'utilisation de températures plus élevées lors de la mise en module. L'invention a donc pour objet de proposer un procédé de traitement de cellules photovoltaïques contre la dégradation du rendement lors de l'éclairement, permettant de réduire la durée de traitement tout en permettant la fabrication de modules de cellules photovoltaïques à des températures supérieures à 170°C. A cette fin, l'invention se rapporte à un procédé de traitement de cellules photovoltaïques contre la dégradation du rendement lors de l'éclairement, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : fournir un substrat en silicium dopé au bore et comprenant des dimères d'oxygène, pour former une cellule photovoltaïque ; 30 - chauffer ce substrat à une température comprise entre 300°C et 500°C pendant une durée de traitement déterminée, tout en 10 15 20 25 returning to its original properties. The cell then has stable performance under normal operating conditions. The cell is said to be regenerated since it first underwent degradation of its yield and then regeneration. However, this invention has two major disadvantages. Firstly, the complete regeneration times are very high, which makes it difficult to integrate this process during the conventional industrial production of photovoltaic cells. In addition, the regenerated state is not stable beyond a temperature of 170 ° C. This feature can pose significant problems in the manufacture of modules (encapsulation of cells) of photovoltaic cells, since this manufacture of modules may require temperatures well above 170 ° C. The regenerated state can then disappear during the manufacture of the modules. This is all the more true as the research aims to maximize the effects of spectral conversion and decrease of the reflectivity at the module, which could result in the use of higher temperatures during the setting module. The object of the invention is therefore to propose a method of treating photovoltaic cells against the degradation of the output during illumination, making it possible to reduce the processing time while allowing the manufacture of photovoltaic cell modules at temperatures greater than 170.degree. ° C. To this end, the invention relates to a method for treating photovoltaic cells against the degradation of the efficiency during illumination, said method comprising the following steps: providing a substrate made of boron-doped silicon and comprising oxygen dimers to form a photovoltaic cell; Heating said substrate to a temperature of between 300 ° C. and 500 ° C. for a determined treatment period, while
polarisant en direct la cellule photovoltaïque à une différence de potentiel déterminée. Contrairement à ce qui est suggéré dans le document WO 2007/107351, la gamme de température choisie permet non seulement de réduire sensiblement la durée de traitement, mais on observe, en outre, que la réduction de la dégradation du rendement de la cellule sous éclairement est conservée même si la cellule a subi au cours de son élaboration ou de son intégration dans un module, un recuit à une température pouvant aller jusqu'à 600°C Selon d'autres modes de réalisation : • la différence de potentiel déterminée peut être comprise entre 0,15 V et 10 V pour un substrat dopé de type p et peut être comprise entre 0,06 V et 0,5 V pour un substrat dopé de type n ; • la durée de traitement déterminée, pour un substrat dopé de type p dont la concentration en porteurs libres à 300 Kelvin est de 5*1015 cm-3, peut être comprise entre 120 et 30 minutes pour une différence de potentiel comprise respectivement entre 0,2 et 0,8 Volts pour une température de chauffage de 390°C. L'invention se rapporte également à une cellule 20 photovoltaïque obtenue par le procédé précédent, et dont le matériau présente une durée de vie tBoi2 des porteurs de charges limitée par les complexes bore-dimère d'oxygène, égale à 200 ps. Une cellule photovoltaïque selon l'invention présente un rendement de conversion stable jusqu'à 600°C. 25 L'invention se rapporte également à une utilisation d'une cellule photovoltaïque obtenue par le procédé précédent, pour la fabrication d'un module, à une température supérieure à 170°C. D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après, faite en référence aux figures 30 annexées qui représentent, respectivement : direct polarizing the photovoltaic cell to a determined potential difference. Contrary to what is suggested in document WO 2007/107351, the chosen temperature range not only makes it possible to reduce the treatment time substantially, but it is observed, moreover, that the reduction in the degradation of the efficiency of the cell under illumination is preserved even if the cell has undergone during its preparation or its integration in a module, annealing at a temperature of up to 600 ° C. According to other embodiments: the determined potential difference can be between 0.15 V and 10 V for a doped p-type substrate and may be between 0.06 V and 0.5 V for an n-type doped substrate; The determined treatment time, for a p-type doped substrate whose concentration of free carriers at 300 Kelvin is 5 * 1015 cm-3, can be between 120 and 30 minutes for a potential difference of between 0, 2 and 0.8 volts for a heating temperature of 390 ° C. The invention also relates to a photovoltaic cell obtained by the above method, the material of which has a lifetime tBoi2 of the charge carriers limited by the oxygen-boron dimer complexes, equal to 200 μs. A photovoltaic cell according to the invention has a stable conversion efficiency up to 600 ° C. The invention also relates to a use of a photovoltaic cell obtained by the preceding method, for the manufacture of a module, at a temperature greater than 170 ° C. Other features of the invention will be set forth in the detailed description below, made with reference to the appended figures which represent, respectively:
- la figure 1, un graphique illustrant la différence de potentiel Vb2 à appliquer pour multiplier par deux la concentration de trous po de la plaquette sans excitation extérieure (éclairement ou polarisation) pour du silicium de type p ; - la figure 2, un graphique illustrant la différence de potentiel Vb2 à appliquer pour multiplier par deux la concentration de trous po de la plaquette sans excitation extérieure (éclairement ou polarisation) pour du silicium de type n ; et - la figure 3, un graphique illustrant la durée du traitement thermique nécessaire, en fonction de la différence de potentiel appliquée, pour diviser par deux la concentration initiale de dimères d'oxygène Oi2 à 390°C, pour un silicium de type p dont la concentration en porteurs libres à 300K est de 5X1015 cm-3. Le procédé de traitement de cellules photovoltaïques contre la dégradation du rendement lors de l'éclairement selon l'invention comprend une première étape de fourniture d'un substrat en silicium dopé au bore et comprenant des dimères d'oxygène, pour former une cellule photovoltaïque. Les dimères d'oxygène Oi2, responsables du mécanisme de dégradation du rendement sous éclairement, diffusent dans le silicium par un mécanisme de Bourgoin-Corbett. Leur position dans le réseau cristallin dépend de leur état de charge. Ainsi, ils progressent dans le réseau e n capturant successivement des électrons et des trous. Par conséquence, le coefficient de diffusion des dimères dépend des coefficients de capture des électrons et des trous définis respectivement par les paramètres : nO'n19n et P6p19p n et p sont, respectivement, les concentrations en électrons et en trous; où : - Grn et 6p sont les sections efficaces de capture du dimère pour les électrons et les trous ; et - 19net l9p sont les vitesses thermiques des électrons et des trous. - Figure 1, a graph illustrating the potential difference Vb2 to be applied to multiply by two the concentration of holes po of the wafer without external excitation (illumination or polarization) for p-type silicon; - Figure 2, a graph illustrating the potential difference Vb2 to be applied to multiply by two the concentration of holes po of the wafer without external excitation (illumination or polarization) for n-type silicon; and FIG. 3, a graph illustrating the duration of the heat treatment required, as a function of the applied potential difference, to halve the initial concentration of oxygen dimer O 12 at 390 ° C., for a p-type silicon of which the free carrier concentration at 300K is 5X1015 cm-3. The method for treating photovoltaic cells against degradation of the efficiency during illumination according to the invention comprises a first step of providing a boron-doped silicon substrate comprising oxygen dimers, to form a photovoltaic cell. Oxygen dimers Oi2, responsible for the degradation mechanism of the efficiency under illumination, diffuse in silicon by a Bourgoin-Corbett mechanism. Their position in the crystal lattice depends on their state of charge. Thus, they progress in the network e n successively capturing electrons and holes. Consequently, the diffusion coefficient of the dimers depends on the electron capture coefficients and the holes defined respectively by the parameters: nO'n19n and P6p19p n and p are, respectively, the concentrations of electrons and holes; where: - Grn and 6p are the dimer capture cross sections for electrons and holes; and 19net l9p are the thermal velocities of electrons and holes.
Lors de sa migration dans le silicium, l'état de charge du dimère oscille entre Oi2++ et Oi2+. Ainsi l'habilité du dimère à la capture des électrons est plus élevée que son habilité à capturer les trous, soit 6n très supérieur à O. During its migration in silicon, the state of charge of the dimer oscillates between Oi2 ++ and Oi2 +. Thus the ability of the dimer to capture electrons is higher than its ability to capture holes, 6n much higher than O.
Ainsi, même dans le silicium de type p (à l'exception des températures proches de la température ambiante, sous faible éclairement ou faible différence de potentiel), c'est la capture des trous qui limite la diffusion du dimère. Le coefficient de diffusion du dimère (D(Oi2)) s'exprime donc de la manière suivante : Thus, even in p-type silicon (with the exception of temperatures close to ambient temperature, under low illumination or low potential difference), it is the capture of the holes that limits the diffusion of the dimer. The diffusion coefficient of the dimer (D (Oi2)) is thus expressed as follows:
D(0i2) = Apapi9p exp(ù -a ) (1) kBT Où: - A est un facteur de proportionnalité D (0i2) = Apapi9p exp (ù -a) (1) kBT Where: - A is a proportionality factor
- E. est l'énergie d'activation ; - E. is the activation energy;
- kB est la constante de Boltzmann ; et - kB is the Boltzmann constant; and
- p est égal à po+Ap où po est la concentration de trous à l'équilibre thermodynamique et Op est la concentration - p is equal to po + Ap where po is the concentration of holes at thermodynamic equilibrium and Op is the concentration
de trous apportés par une excitation extérieure. of holes brought by an external excitation.
Le terme L de l'équation (1) peut être augmenté en polarisant en direct une jonction pn. Sous l'effet de la polarisation, des porteurs libres sont injectés dans le substrat semiconducteur. A partir du moment où la densité Ap de porteurs injectés n'est plus nulle, le coefficient de diffusion du dimère augmente. Le procédé selon l'invention comprend également une étape de chauffage du substrat à une température comprise entre 300°C et 500°C, The term L of equation (1) can be increased by direct biasing a pn junction. Under the effect of polarization, free carriers are injected into the semiconductor substrate. From the moment when the density Ap of injected carriers is no longer zero, the diffusion coefficient of the dimer increases. The process according to the invention also comprises a step of heating the substrate at a temperature of between 300 ° C. and 500 ° C.
tout en polarisant en direct la cellule photovoltaïque à une différence de potentiel déterminée pendant une durée de traitement déterminée. A ces températures, et avec une polarisation, on observe contre toute attente que le rendement de la cellule se dégrade moins sous éclairement . En outre, ce traitement est rapide et compatible avec les procédés de fabrication des modules de cellules photovoltaïques. Les dimères d'oxygène 0i2 précipitent sous la forme de donneurs thermiques entre 300 et 500 °C. Les précipités formés sont alors stables, et ce jusqu'à des températures voisines de 600 °C. Par contre, les cinétiques de précipitation sont assez lentes. A titre d'exemple, à 420°C, 30 heures sont nécessaires pour diviser par 1,3 la concentration de dimères d'oxygène. Pour accélérer la cinétique de précipitation des Oie, l'invention propose, lors du traitement thermique entre 300°C et 500°C, de polariser la cellule photovoltaïque via un générateur de tension extérieur, ou par tout autre moyen. Cette polarisation extérieure permet d'augmenter le coefficient de diffusion du dimère d'oxygène. A titre d'exemple, il a été déterminé, à l'aide de simulations numériques, les différences de potentiel optimum à appliquer une cellule ayant un substrat silicium dopé, de concentrations en donneurs différentes, et dont la durée de vie volumique modélisée est de 30 bas. A cette fin, pour plusieurs températures de traitement (300°C, 400°C et 500°C), on étudie l'augmentation du terme D(Oi2) en fonction de la différence de concentration entre les éléments donneurs et les éléments accepteurs du substrat. Les figures 1 et 2 illustrent les résultats de cette étude, respectivement pour un substrat de type p et pour un substrat de type n (compensé). Dans ces figures, on donne la différence de potentiel Vb2 à appliquer pour que le terme D(Oi2) soit multiplié par 2. Autrement dit, on donne 30 la différence de potentiel qui permet de doubler la concentration initiale po en trous, à l'équilibre, sans polarisation extérieure ou éclairement. Pour cela, on while direct polarizing the photovoltaic cell to a determined potential difference for a given processing time. At these temperatures, and with a polarization, it is observed against all expectation that the efficiency of the cell degrades less under illumination. In addition, this treatment is fast and compatible with the manufacturing processes of photovoltaic cell modules. Oxygen dimers O12 precipitate in the form of thermal donors between 300 and 500 ° C. The precipitates formed are then stable until temperatures close to 600 ° C. On the other hand, the kinetics of precipitation are rather slow. For example, at 420 ° C, 30 hours are required to divide the concentration of oxygen dimer by 1.3. To accelerate the precipitation kinetics of the Goose, the invention proposes, during the heat treatment between 300 ° C. and 500 ° C., to polarize the photovoltaic cell via an external voltage generator, or by any other means. This external polarization makes it possible to increase the diffusion coefficient of the oxygen dimer. By way of example, it has been determined, using numerical simulations, the differences of optimum potential to apply a cell having a doped silicon substrate, with different donor concentrations, and whose modeled lifetime is 30 low. For this purpose, for several treatment temperatures (300 ° C., 400 ° C. and 500 ° C.), the increase in the term D (O12) is studied as a function of the difference in concentration between the donor elements and the acceptor elements of the substrate. Figures 1 and 2 illustrate the results of this study, respectively for a p-type substrate and for an n-type (compensated) substrate. In these figures, the potential difference Vb2 is given to be applied so that the term D (O12) is multiplied by 2. In other words, the potential difference is given which makes it possible to double the initial po concentration in holes, to the balance, without external polarization or illumination. For that, we
calcule la valeur p au centre de l'épaisseur de la plaquette et on détermine la différence de potentiel pour que p=2po. Pour un substrat de type p (figure 1), la différence de potentiel Vb2 à appliquer augmente lorsque la différence entre la concentration NA en éléments accepteurs et la concentration ND en éléments donneurs augmente, et ce quelle que soit la température appliquée. Selon l'invention, la différence de potentiel déterminée à appliquer est comprise entre 0,15 V et 10 V pour un substrat dopé de type p. Pour un substrat de type n (figure 2), et pour des températures 10 de 400°C et 500°C, la différence de potentiel Vb2 à appliquer diminue lorsque la différence entre la concentration ND en éléments donneurs et la concentration NA en éléments accepteurs augmente. A 300°C, Vb2 est sensiblement constante. Selon l'invention, la différence de potentiel déterminée à 15 appliquer en direct est comprise entre 0,06 V et 0,5 V pour un substrat dopé de type n. Pour que le procédé selon l'invention puisse être mis en oeuvre, il suffit qu'une structure de collecte (jonction) pour les porteurs minoritaires soit présente. Celle-ci peut être une homojonction np, mais aussi 20 une hétérojonction, par exemple silicium amorphe sur silicium cristallin, ou une jonction métal-semiconducteur. On peut mesurer l'évolution de la concentration de dimères Oi2 lors d'un traitement thermique à 390°C d'une plaquette dépourvue de jonction et sans polarisation. On montre que la concentration initiale de dimères 0i2 est 25 divisée par 2 au bout d'une durée de 4h. Ceci signifie qu'au bout de 4h de traitement thermique à 390°C, la durée de vie 'LBOi2, des porteurs de charge, est multipliée par 2. Autrement dit, en effectuant un traitement thermique à une température comprise entre 300°C et 500°C, on favorise la formation de complexes Bore - 0i2, ce qui diminue la concentration en dimères d'oxygène 30 Oi2. calculate the p-value at the center of the wafer thickness and determine the potential difference so that p = 2 ". For a p-type substrate (FIG. 1), the difference in potential Vb 2 to be applied increases when the difference between the concentration NA of acceptor elements and the concentration ND of donor elements increases, whatever the temperature applied. According to the invention, the determined potential difference to be applied is between 0.15 V and 10 V for a p-type doped substrate. For an n-type substrate (FIG. 2), and for temperatures of 400 ° C. and 500 ° C., the difference in potential Vb 2 to be applied decreases when the difference between the concentration ND in donor elements and the concentration NA in acceptor elements increases. At 300 ° C, Vb2 is substantially constant. According to the invention, the determined potential difference to be applied directly is between 0.06 V and 0.5 V for an n-type doped substrate. In order for the method according to the invention to be implemented, it suffices that a collection structure (junction) for the minority carriers is present. This may be a homojunction np, but also a heterojunction, for example amorphous silicon on crystalline silicon, or a metal-semiconductor junction. The evolution of the concentration of Oi2 dimers can be measured during a heat treatment at 390 ° C. of a wafer without junction and without polarization. It is shown that the initial concentration of dimers O12 is divided by 2 after a period of 4 hours. This means that after 4 hours of heat treatment at 390 ° C., the service life of load carriers LBOi 2 is multiplied by 2. In other words, by carrying out a heat treatment at a temperature of between 300.degree. 500 ° C., the formation of Bore-O12 complexes is favored, which reduces the concentration of oxygen dimer O 12.
La polarisation en direct d'une jonction permet d'augmenter le coefficient de diffusion des dimères 0i2, et donc d'accélérer la formation de complexes Bore - Oie. La figure 3 montre que si l'on multiplie par deux le coefficient de diffusion du dimère Oie, en polarisant une jonction n+p avec une différence de potentiel de 800 mV, 30 minutes de traitement thermique à 390°C suffisent pour diviser par deux la concentration initiale de dimères Oi2 (multiplication par 2 de 'CBOi2), contre 4 heures en l'absence de polarisation. La polarisation en direct d'une jonction permet donc de réduire 10 la durée de traitement thermique. Ceci montre le gain de temps apporté par l'invention tout en permettant son adaptation au procédé industriel de fabrication des cellules et de modules. Le choix de la température utilisée pour le piégeage du dimère, 15 est un compromis entre la densité de donneurs thermiquement formés et leur cinétique de formation. II est donc extrêmement utile de proposer un moyen d'accélérer la cinétique de formation des donneurs thermiques, car on peut alors effectuer ces traitements thermiques à plus faible température et obtenir une quantité importante de donneurs formés tout en conservant des durées de 20 traitement thermique acceptables. L'invention permet donc d'atténuer les effets de dégradation sous éclairement du rendement de conversion des cellules au silicium cristallin contenant du bore et de l'oxygène. Un des avantages particuliers apporté par l'invention est que le 25 mécanisme physique responsable de ces effets limités de dégradation est stable jusqu'à une température de 600°C, ce qui apporte beaucoup de souplesse par rapport au choix du procédé de mise en module des cellules utilisé. Un autre avantage, et que l'invention permet d'augmenter la cinétique de précipitation ou d'agglomération des dimères Oi2 au sein des donneurs 30 thermiques, ce qui facilite l'intégration du procédé à la fabrication industrielle des cellules photovoltaïques et de modules. The direct polarization of a junction makes it possible to increase the diffusion coefficient of the 0i2 dimers, and thus to accelerate the formation of Boron - Goose complexes. FIG. 3 shows that if the diffusion coefficient of the goose dimer is doubled by polarizing an n + p junction with a potential difference of 800 mV, 30 minutes of heat treatment at 390 ° C. suffice to divide by two. the initial concentration of Oi2 dimers (2-fold increase in 'CBOi2) compared to 4 hours in the absence of polarization. Direct polarization of a junction thus makes it possible to reduce the duration of heat treatment. This shows the time saving provided by the invention while allowing its adaptation to the industrial manufacturing process of cells and modules. The choice of temperature used for dimer trapping is a compromise between the density of thermally formed donors and their formation kinetics. It is therefore extremely useful to propose a means of accelerating the formation kinetics of thermal donors, since these heat treatments can then be carried out at a lower temperature and to obtain a large quantity of donors formed while maintaining acceptable heat treatment times. . The invention therefore makes it possible to attenuate the effects of degradation under illumination of the conversion efficiency of the cells with crystalline silicon containing boron and oxygen. One of the particular advantages provided by the invention is that the physical mechanism responsible for these limited degradation effects is stable up to a temperature of 600 ° C., which provides a great deal of flexibility with respect to the choice of the modulating method. cells used. Another advantage, and that the invention makes it possible to increase the kinetics of precipitation or agglomeration of Oi2 dimers within the thermal donors, which facilitates the integration of the process in the industrial manufacturing of photovoltaic cells and modules.
Un exemple de réalisation de l'invention d'une cellule photoélectrique est donné ci-après. On utilise une cellule photoélectrique classique, de type p, à homojonction n+p. La concentration en porteurs libres dans le substrat, à 300 Kelvin, est de 5x1015 cm-3. Ce matériau n'est pas compensé et est dopé au bore. La concentration [B] du bore est égale à 5x1015 cm-3. La concentration [O;] en oxygène interstitiel dans ce matériau est égale à 1018 cm-3. A l'issue du procédé de fabrication de la cellule, avant la mise des cellules en module, la cellule est positionnée sur une plaque chauffante à 390°C, et polarisée en direct sous une tension de 800 mV pendant 30 minutes. Comme mentionné précédemment, ces conditions expérimentales permettent de multiplier la durée de vie ('MBO;2) des porteurs de charge limitée par les complexes BOi2 par deux. Sans traitement thermique sous polarisation, à l'issu de la fabrication de la cellule, 'CBOi2 d evrait être égale à 100 ps. An exemplary embodiment of the invention of a photocell is given below. A conventional p-type photoelectric cell with homojunction n + p is used. The concentration of free carriers in the substrate at 300 Kelvin is 5x1015 cm-3. This material is not compensated and is doped with boron. The concentration [B] of the boron is 5x1015 cm-3. The concentration [O;] of interstitial oxygen in this material is equal to 1018 cm-3. At the end of the manufacturing process of the cell, before placing the cells in a module, the cell is positioned on a hot plate at 390 ° C., and forward biased at a voltage of 800 mV for 30 minutes. As mentioned above, these experimental conditions make it possible to multiply the lifetime ('MBO; 2) of charge carriers limited by the BOi2 complexes by two. Without polarization heat treatment, at the end of cell fabrication, CBO1 2 should be 100 ps.
L'invention permet d'obtenir une valeur de 'LBoi2 égale à 200 ps. Une telle augmentation de la durée de vie des porteurs de charge permet d'obtenir un gain sur le rendement de conversion de la cellule de 0,3% absolu, et le gain obtenu est stable tant que la température de la cellule ne dépasse pas 600°C.20 The invention makes it possible to obtain a value of LBoi2 equal to 200 ps. Such an increase in the lifetime of the charge carriers makes it possible to obtain a gain on the conversion efficiency of the cell of 0.3% absolute, and the gain obtained is stable as long as the temperature of the cell does not exceed 600. ° C.20
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