FR3003692A1 - Procede de fabrication d’une structure a multijonctions pour cellule photovoltaique - Google Patents

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Abstract

Le procédé comprend les étapes consistant à - a) Fournir un premier substrat donneur (1) comprenant un premier substrat support (3) et une première couche germe (4) comportant un premier matériau, - b) Fournir un deuxième substrat donneur (5) comprenant un deuxième substrat support (6) et une deuxième couche (7) comportant un deuxième matériau différent du premier matériau, - c) Mettre en contact la première couche germe (4) et la deuxième couche (7) de sorte à obtenir un collage direct entre la première couche germe (4) et la deuxième couche (7) en vue de constituer l'interface de collage (9), - d) Retirer le premier substrat support (3) de sorte à exposer la première couche germe (4), et - e) Réaliser une épitaxie d'au moins une première jonction (11) sur la première couche germe (4).

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une structure à multijonctions pour cellule photovoltaïque, la structure à multijonctions comprenant au moins une première jonction et au moins une deuxième jonction reliées entre elles par une interface de collage. Elle concerne également une structure à multijonctions pour cellule photovoltaïque. Afin d'améliorer la rentabilité de l'utilisation de cellules solaires, il est intéressant d'accroitre leur rendement de conversion. Dans le domaine du photovoltaïque à concentration, l'amélioration de ce rendement repose sur un empilement astucieux de jonctions permettant d'optimiser l'absorption du spectre solaire. A cet effet, il est nécessaire de fabriquer des cellules solaires dites « multijonctions » comprenant 4 à 6 jonctions permettant chacune d'absorber une plage de longueur d'onde du spectre solaire. A ce jour, ces cellules solaires peuvent être réalisées par fabrication de jonctions les unes sur les autres par épitaxie de matériaux formés d'alliages à base, entre autre, d'In, P, As, et Ga. Pour pouvoir collecter le spectre solaire dans une certaine gamme spectrale, l'exacte composition des alliages formant chacune des jonctions est extrêmement importante. A chacune de ces compositions de matériaux correspond alors un paramètre de maille cristalline de la jonction. De fait, l'empilement de jonction par croissance épitaxiale repose sur un compromis entre la composition des jonctions visées, et l'accordance du paramètre de maille entre chacune de ces jonctions ce qui limite les possibilités de fabrication d'empilement d'un grand nombre de jonctions à partir de différents matériaux. Ainsi, une jonction de composition « a » ne peut pas forcément être réalisée sur une jonction « b » si les paramètres de maille des différents matériaux considérés sont trop éloignés et qu'une croissance par homo-épitaxie de très bonne qualité ne peut être assurée. Une alternative prometteuse à cette méthode de fabrication consiste à superposer des jonctions produites séparément en mettant en oeuvre la technologie de collage direct également connue sous le nom de 30 technologie de collage par adhésion moléculaire. Cette technologie doit respecter deux critères importants : la transparence optique de l'assemblage des jonctions afin que le rayonnement solaire puisse traverser l'empilement et être collecté par chacune des jonctions superposées, et la conduction électrique entre les jonctions afin de permettre la 35 collection du courant généré dans chacune des jonctions avec un minimum de résistance, et donc de pertes.
Ainsi, la qualité de l'interface de collage entre deux jonctions est critique pour obtenir un assemblage par collage direct qui soit de bonne qualité. A cet effet, la topologie des surfaces à assembler doit notamment présenter une très grande planéité à grande longueur d'onde et une très faible rugosité à 5 faible longueur d'onde. Or, lors de l'épitaxie de jonctions, il est connu que plus le nombre de couches épitaxiées augmentent, plus la défectivité au niveau de la surface augmente en termes de contraintes (adaptation des paramètres de maille), de défauts de croissances d'épitaxies, de rugosité etc. Dans le cas de la croissance de jonctions, plus d'une dizaine de couches de composition 10 différentes doivent être réalisées pour obtenir une épaisseur finale de l'ordre du micromètre. Il convient donc de traiter la surface en vue de son aplanissement par exemple par une étape de polissage mécano-chimique pour réduire ces défauts et atteindre les pré-requis (rugosité, planéité) du collage direct. Cette 15 étape de préparation génère alors un enlèvement de matière conséquent qui ne peut être réalisé directement sur la jonction solaire car l'épaisseur des diverses couches dites de jonctions est critique pour son fonctionnement. Une solution possible consiste alors à recouvrir cette jonction par une couche de collage d'un matériau n'impactant pas le fonctionnement de la jonction, 20 pouvant être travaillée par polissage mécano-chimique sans craindre de perdre une quantité de matière trop importante. La présence de cette couche de collage ne perturbe pas le fonctionnement propre des jonctions, mais elle peut toutefois dégrader le fonctionnement de l'empilement des jonctions si celle-ci génère une absorption 25 optique prononcée, bloquant alors la transmission des photons dans les jonctions inférieures. Il convient alors que la couche de collage présente une épaisseur la plus fine possible, ce qui est extrêmement difficile à contrôler lors d'une étape d'amincissement par polissage notamment lorsque l'on souhaite obtenir une épaisseur de couche de collage d'épaisseur typiquement inférieure 30 à 100 nanomètres présentant une très bonne uniformité sur tout le substrat. Par ailleurs, afin d'éviter un impact électrique négatif, il est nécessaire que la couche assurant le collage présente une faible résistivité électrique. A cet effet, la mise en oeuvre de la technologie de collage direct est accompagnée d'un traitement thermique de scellement pour diminuer la 35 résistivité du contact. Dans le cas de matériaux comme l'InP et le GaAs, il convient typiquement d'appliquer des températures de traitement thermique de l'ordre de 500°C ou 600°C, ce qui peut engendrer une détérioration des jonctions assemblées. En effet, lorsque les jonctions sont obtenues dans des conditions thermiques d'épitaxie de l'ordre de 500°C à 600°C, elles ne tolèrent pas ou peu un budget thermique aussi élevé.
Un des buts de l'invention consiste à pallier l'un au moins de ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'une structure à multijonctions pour cellule photovoltaïque, la structure à multijonctions comprenant au moins une première jonction et au moins une deuxième jonction reliées entre elles par une interface de collage, le procédé comprenant les étapes consistant à - a) Fournir un premier substrat donneur comprenant un premier substrat support et une première couche germe comportant un premier matériau - b) Fournir un deuxième substrat donneur comprenant un deuxième substrat support et une deuxième couche comportant un deuxième matériau différent du premier matériau, - c) Mettre en contact la première couche germe et la deuxième couche de sorte à obtenir un collage direct entre la première couche germe et la deuxième couche en vue de constituer l'interface de collage, - d) Retirer le premier substrat support de sorte à exposer la première couche germe, et - e) Réaliser une épitaxie d'au moins une première jonction sur la première couche germe. Ainsi, ce procédé permet de réaliser une jonction après le collage direct également connu sous le nom de collage par adhérence moléculaire, de sorte de s'affranchir des contraintes liés au collage. Il est alors possible d'intercaler une étape de traitement thermique de scellement augmentant la conductivité électrique de l'interface de collage, avant la réalisation de l'épitaxie de la jonction. En particulier, les topologies de surface respectives de la première couche de germe et de la seconde couche sont adaptées pour permettre un collage direct (ou collage par adhésion moléculaire) entre les deux surfaces.
Plus particulièrement dans le présent document, les surfaces destinées à être mises en contact pour assurer le collage direct sont planes et présentent par exemple une flèche inférieure à 50 pm pour un substrat de diamètre 100 mm. Elles présentent de plus une rugosité typiquement inférieure à 1 nanomètre RMS. Selon une possibilité, le premier substrat support comprend une 5 première région de détachement permettant le retrait du premier substrat support de sorte à exposer la première couche germe. Selon une disposition particulière, le procédé comprend avant l'étape a) une étape j) consistant à implanter des espèces ioniques dans le premier substrat donneur de sorte à former un plan de fragilisation, formant la 10 première région de détachement et délimitant de part et d'autre le premier substrat support et la première couche germe, et l'étape d) de retrait du premier substrat support est réalisée par détachement du premier substrat support au niveau du plan de fragilisation. L'utilisation de la technologie Smart CutTM pour le retrait du substrat support rend ainsi possible l'obtention d'une 15 première couche germe d'une épaisseur uniforme très fine (d'une finesse allant jusqu'à 1 nanomètre) engendrant une faible absorption optique. De plus, la première couche germe obtenue par cette technique présente une bonne planéité et une faible rugosité. Selon une variante de réalisation, le procédé comprend avant 20 l'étape a) une étape k) consistant à reporter, par exemple selon la technologie Smart CutTM, la première couche germe sur un premier substrat support par l'intermédiaire d'une couche formant la première région de détachement comprenant une couche enterrée de détachement. L'étape d) de retrait du premier substrat support est de plus réalisée par irradiation laser effectuée à la 25 longueur d'onde d'absorption de la couche enterrée de détachement. Dans cette variante, le substrat support est avantageusement en saphir, la couche formant la première région de détachement en oxyde de silicium et la couche enterrée de détachement de nitrure de silicium de sorte que le saphir est transparent à la longueur d'onde utilisée lors de l'irradiation 30 laser. Il est ainsi facile d'obtenir une première couche germe d'une épaisseur uniforme et facile à contrôler du fait que la gravure du premier substrat support n'est plus indispensable selon ce procédé. En parallèle, le premier substrat support retiré à l'étape d) est 35 recyclé pour une réutilisation selon l'étape j) ou k) du procédé.
Avantageusement, la première couche germe comprend une couche d'arrêt de gravure épitaxiée en surface du premier substrat donneur et le procédé comprend avant l'étape e) une étape I) d'amincissement d'au moins une partie de la première couche germe jusqu'à atteindre respectivement la couche d'arrêt de gravure. Ainsi, il est possible d'amincir encore la première couche germe de façon contrôlée. L'étape I) d'amincissement peut être effectuée par tout type de retrait de matière, par exemple réalisé par gravure chimique, polissage ou gravure au plasma. La couche d'arrêt de gravure est particulièrement utile pour limiter la gravure à au moins une partie de la première couche germe transférée par retrait du premier substrat support par Smart CutTM. Il est ainsi possible de facilement compléter l'amincissement de la première couche germe si nécessaire ou de retirer la zone pouvant être endommagée par l'implantation ionique au niveau du plan de fragilisation. Il est entendu que dans ce cas, l'épitaxie a lieu sur le restant de la première couche germe formée par la couche d'arrêt de gravure. La couche d'arrêt de gravure peut également permettre de compléter le retrait du premier substrat support par gravure au plasma, polissage et/ou gravure chimique, ou bien par irradiation laser tout en permettant l'obtention d'une épaisseur de couche fine et uniforme sur l'ensemble de la surface. Par ailleurs, la couche d'arrêt de gravure étant très fine, typiquement d'épaisseur inférieure à 200nm, celle-ci présente la même topologie de surface que celle sur laquelle elle a été épitaxiée, sa présence n'engendre donc pas d'étape de préparation de surface supplémentaire pour le collage direct. Selon une possibilité, le procédé comprend après l'étape c) une étape d'application d'un traitement thermique, de préférence réalisé à une température comprise entre 200°C et 800°C, et de préférence encore réalisé à une température comprise entre 300°C et 600°C, par exemple avec des durées de traitement comprises entre quelques secondes et plusieurs heures, typiquement 3 heures. Ce traitement thermique permet de renforcer le collage direct de la première couche avec la deuxième couche et de diminuer la résistivité électrique du collage sans détériorer la première jonction. Selon un mode de réalisation, le deuxième substrat donneur 35 comprend au moins une deuxième jonction intercalée entre le deuxième substrat support et la deuxième couche. Ainsi, la structure à multijonctions est rapidement obtenue. Ce mode de réalisation est notamment intéressant lorsque la deuxième jonction est réalisée dans un matériau peu sensible au traitement thermique de scellement du collage direct ou lorsque le renforcement du collage direct ne nécessite pas l'application d'un budget thermique très important et également lorsque la deuxième couche est optiquement fortement transparente de sorte que son épaisseur a peu d'incidence sur l'absorption du spectre solaire de la multijonction. Selon un autre mode de réalisation, le procédé comprend après l'étape e) d'épitaxie, - une étape de collage m) d'au moins la première jonction à un substrat hôte, - une étape de retrait dd) du deuxième substrat support de sorte à exposer la deuxième couche, et - une étape d'épitaxie ee) d'au moins une deuxième jonction sur la dite deuxième couche. Il est ainsi possible de former au moins une deuxième jonction après le collage direct et le traitement thermique de scellement. Selon une disposition, le deuxième substrat support comprend une deuxième région de détachement permettant le retrait du deuxième substrat 20 support de sorte à exposer la deuxième couche. Selon une autre disposition, la deuxième couche comprend une couche d'arrêt de gravure épitaxiée en surface du deuxième substrat donneur et avant l'étape d'épitaxie ee) d'au moins une deuxième jonction, le procédé comprend un amincissement d'au moins une partie de la deuxième couche 25 jusqu'à atteindre la couche d'arrêt de gravure. Il est ainsi possible d'amincir de façon simple et reproductible la deuxième couche de sorte à réduire l'absorption optique des couches à l'interface de collage. La couche d'arrêt de gravure peut également compléter le retrait du premier substrat support par polissage, gravure au plasma et/ou gravure chimique, ou bien par irradiation 30 laser tout en permettant l'obtention d'une épaisseur de couche fine et uniforme sur l'ensemble de la surface. Il est entendu que l'épitaxie dans ce cas a lieu sur le restant de la deuxième couche formée par la couche d'arrêt de gravure. Selon une possibilité, le procédé comprend avant l'étape b) une 35 étape jj) consistant à implanter des espèces ioniques dans le deuxième substrat donneur de sorte à former un plan de fragilisation, formant la deuxième région de détachement et délimitant de part et d'autre le deuxième substrat support et la deuxième couche et l'étape de retrait dd) du deuxième substrat support comprend un détachement au niveau du plan de fragilisation délimitant la deuxième couche et le deuxième substrat support. Il est ainsi 5 possible d'obtenir une deuxième couche qui soit mince, et puisse avoir la fonction de couche germe pour une épitaxie d'une au moins deuxième jonction. La couche d'arrêt de gravure peut également compléter le retrait du deuxième substrat support après détachement par Smart CutTM tout en permettant l'obtention d'une épaisseur de couche fine et uniforme sur l'ensemble de la 10 surface. Selon une alternative, le procédé comprend avant l'étape b) une étape kk) consistant à coller la deuxième couche sur un deuxième substrat support par exemple en saphir par l'intermédiaire d'une couche, par exemple en oxyde de silicium, formant la deuxième région de détachement, comprenant 15 une couche enterrée de détachement, par exemple de nitrure de silicium, et l'étape de retrait dd) du deuxième substrat support comprend une étape d'irradiation laser de la couche enterrée de détachement de nitrure de silicium. Ainsi le deuxième substrat support peut être facilement retiré puis recyclé pour une nouvelle utilisation. 20 La couche d'arrêt de gravure peut également compléter le retrait du deuxième substrat support après irradiation laser, comme après gravure mécanique, plasma et/ou chimique du deuxième substrat support, tout en permettant l'obtention d'une épaisseur de couche fine et uniforme sur l'ensemble de la surface. 25 De préférence, la première couche germe et la deuxième couche sont constituées chacune d'un matériau semi-conducteur monocristallin choisi parmi le Ge et les alliages à base d'au moins un des éléments choisi parmi In, P, As et Ga. Ainsi, lorsque ces couches servent de germe pour l'épitaxie d'au 30 moins une des couches d'une jonction (elles sont alors appelées couches germes), elles sont constituées par un matériau présentant un paramètre de maille compatible avec la croissance par épitaxie du matériau désiré pour former au moins une des couches de la jonction. De préférence, la nature du matériau de la première couche germe 35 et de la deuxième couche sont choisies pour que leur paramètre de maille soit proche respectivement de celui de la au moins une première jonction et de la au moins une deuxième jonction. Avantageusement, le paramètre de maille de la première couche germe est proche de celui de la première jonction de sorte à faire croître un 5 matériau monocristallin de très bonne qualité. Selon une possibilité, le procédé comprend avant l'étape a) une étape i) d'épitaxie de la première couche germe sur le premier substrat support et/ou de la deuxième couche sur le deuxième substrat support. Lorsque le premier substrat support comprend en surface un matériau monocristallin dont 10 le paramètre de maille est voisin de celui de la première couche germe, celle-ci peut alors présenter une bonne qualité (peu de dislocations, surface peu rugueuse) et être monocristalline pour l'épitaxie de la première jonction. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque comprenant une structure à 15 multijonctions fabriquée tel que précédemment décrit. Selon un troisième aspect, l'invention propose un procédé de fabrication d'un système photovoltaïque comprenant une cellule photovoltaïque fabriquée tel que précédemment décrit. Selon un quatrième aspect, l'invention propose une structure à 20 multijonctions comprenant au moins une première jonction et au moins une deuxième jonction reliée par une interface de collage présentant une épaisseur inférieure à 200 nanomètres, une résistivité électrique inférieure à 50 mohm.cm2 et un rendement de conversion supérieur à 40%. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention 25 apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de deux modes de réalisation de celle-ci, donnée à titre d'exemples non limitatifs et fait en référence aux dessins annexés. Les figures ne respectent pas nécessairement l'échelle de tous les éléments représentés de sorte à améliorer leur lisibilité. Les traits pointillés illustrent un plan de fragilisation formé par implantation 30 d'espèces ioniques. Les traits continus et gras illustrent l'interface de collage direct. Dans la suite de la description, par souci de simplification, des éléments identiques, similaires ou équivalents des différentes formes de réalisation portent les mêmes références numériques. - Les figures 1 à 5 illustrent un mode de réalisation du procédé 35 selon l'invention. - Les figures 6 à 10 illustrent une variante du mode de réalisation précédemment illustré. - Les figures 11 à 18 illustrent un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention.
La figure 1 illustre une étape j) du procédé consistant à implanter des espèces ioniques, par exemple avec une dose comprise entre 10E16 et 10E17 at/cm2 d'ions à base d'hydrogène, dans un premier substrat donneur 1 de Ge, GaAs ou InP, de sorte à former un plan de fragilisation 2, formant la première région de détachement et délimitant un premier substrat support 3 et une première couche germe 4. Les conditions de l'implantation permettent de créer un plan de fragilisation 2 à une faible profondeur allant jusqu'à 1 nm dans le substrat donneur 1 de sorte que la première couche germe 4 est très fine. A l'issue de cette étape j) est formé le premier substrat donneur 1 fourni pour un collage direct selon l'étape a) du procédé.
La figure 2 illustre une étape b) du procédé consistant à fournir un deuxième substrat donneur 5 comprenant un deuxième substrat support 6, une deuxième couche 7 et une deuxième jonction 8 intercalée entre le deuxième substrat support 6 et la deuxième couche 7. Selon une possibilité, les topologies de la surface de la première couche germe 4 et de la deuxième couche 7 ont été préparées au préalable de sorte à présenter une rugosité inférieure à 1 nanomètre RMS et une planéité adaptée au collage direct de l'ordre de 50pm pour un substrat de 100 mm entre les deux couches 4,7. La figure 3 illustre l'étape c) du procédé consistant à mettre en 25 contact la première couche germe 4 et de la deuxième couche 7 pour constituer une interface de collage 9 et l'obtention d'un collage direct. La figure 4 illustre le retrait du premier substrat support 3 par détachement au niveau du plan de fragilisation 2. La premiere couche germe de faible épaisseur est ainsi exposée de sorte à réaliser une épitaxie d'une 30 première jonction 11 à sa surface (figure 5). Une structure à multijonctions 12 est ainsi obtenue par collage direct comprenant au moins une première couche germe 4 servant également de collage de faible épaisseur. Selon une disposition non illustrée, un traitement thermique de scellement du collage direct à 300°C pour une durée typique allant de 35 quelques secondes à 120 min par exemple est appliqué à la structure avant la réalisation de l'épitaxie de sorte à réduire la résistivité électrique (typiquement inférieure à 50 mohm.cm2 du contact obtenu sans détériorer la deuxième jonction 8. Selon une possibilité non illustrée, l'étape d) de retrait du premier substrat support 3 est réalisée par application d'un traitement thermique typiquement à une température de 100-350°C et pour une durée comprise entre 30 min et 120 min permettant à la fois le developpement des cavités au niveau du plan de fragilistion conduisant au détachement du premier substrat support 3 et également le renforcement du scellement diminuant la résistivité électrique du collage.
Selon une variante, l'étape d) de retrait du premier substrat support 3 est obtenu par application d'une contrainte mécanique au niveau du plan de fragilisation 2 de sorte à ne pas endommager la deuxième jonction 8. Par ailleus, un traitement thermique peut être appliqué en complément de la contrainte mécanique pour obtenir le détachement du 15 premier substrat support 3, ce traitement thermique participe alors au scellement favorisant la diminution de la résistivité de l'interface de collage 9. Les figures 6 à 10 illustrent un procédé de fabrication qui diffère de celui illustré aux figures 1 à 5 en ce que la première couche germe 4 comprend une couche d'arrêt de gravure 13 en surface du premier substrat donneur 1 20 (figure 6). Cette couche d'arrêt de gravure 13 est formée au préalable par épitaxite d'un matériau présentant une réactivité différente de l'autre partie de la première couche germe 4 face à la gravure (chimique, mécanique ou plasma). Une fois le collage direct (figure 8) effectué avec le deuxième substrat donneur 5 (figure 7) et le premier substrat support 3 est détaché par application 25 d'un traitement thermique participant au scellement du collage, complété par application d'une contrainte mécanique latéralement au plan de fragilisation 2 (figure 9). Puis la première couche germe 4 exposée est amincie au moins en partie jusqu'à atteindre la couche d'arrêt de gravure 13 (étape I) figure 10). Cette couche d'arrêt de gravure 13 obtenue par épitaxie est monocristalline 30 présente une faible épaisseur uniforme et peut être utilisée comme germe pour l'épitaxie de la première jonction 11. Selon une possibilité non illustrée, le premier substrat donneur 1 est un substrat massif d'InP comprenant en surface une couche d'arrêt de gravure 13 en InGaAs au paramètre de maille adapté à la croissance ultérieure 35 d'au moins une jonction. L'implantation ionique à base d'hydrogène, d'helium ou autre espèces gazeuses, forme un plan de fragilisation 2 dans le substrat 1 d'InP qui délilmite le premier substrat support 3 en InP et une première couche germe 4 d'InP comprenant en surface la couche d'arrêt de gravure 13 d'InGaAs. Après le détachement du premier substrat support 3 et d'au moins une partie de la première couche germe 4 est retirée par exemple par gravure, polissage ou plasma, jusqu'à atteindre la couche d'arrêt de gravure 13. Puis une épitaxie d'une première jonction 11 en InGaAs est suivie de l'épitaxie d'une jonction d'InGaAsP supplémentaire pour l'obtention d'une structure à multijonctions 12. Les figures 12 à 18 illustrent une alternative de réalisation du 10 procédé selon l'invention. La figure 11 illustre un premier substrat donneur 1 comprenant une première couche germe 4 en GaAs collée sur un premier substrat support 3 en matériau de saphir (étape k) par l'intermédiaire d'une couche d'oxyde de silicium 14 formant la première région de détachement, comprenant une 15 couche de nitrure de silicium (non illustrée). Cette étape de collage préalable peut avoir été réalisée par la technologie Smart CutTM permettant l'obtention d'une première couche germe 4 d'une épaisseur controlée d'environ 50 nanomètres. La figure 12 illustre un deuxième substrat donneur 5 comprenant 20 une deuxième couche germe 7 en InP d'une épaisseur d'environ 50 nanomètres collée sur un deuxième substrat support 6, par exemple en matériau de saphir, par l'intermédiaire de couches de collage (oxyde de silicium, nitrure de silicium, etc.) 14 formant la deuxième région de détachement comprenant au moins une couche enterrée de détachement de 25 nitrure de silicium (non illustrée) (étape kk). La figure 13 illustre la mise en contact de la première couche germe 4 et de la deuxième couche 7 dont les surfaces ont été préparées au préalable pour l'obtention de topologies de surface adaptées au collage direct (étape c). Puis un traitement thermique de scellement du collage direct est 30 appliqué à 600°C de quelques secondes à 2 heures permettant d'améliorer la conductivité électrique de l'interface de collage 9 à moins de 50 mohm.cm2. La figure 14 illustre l'étape d) du retrait du premier substrat support 3 de saphir par irradiation laser à travers ce dernier à la longueur d'onde d'absorption du nitrure de silicium. Cette absorption génère la dégradation de 35 la couche de nitrure de silicium, ce qui de permet le détachement du substrat support 3. Celui ci peut être avantageusement recyclé pour une nouvelle utilisation dans un procédé ultérieur. La figure 15 illustre l'étape e) consistant à réaliser une épitaxie d'au moins une première jonction 11 en matériau AlGaAs ou GaAs sur la première 5 couche germe 4 exposée en GaAs après nettoyage des résidus de la couche d'oxyde de silicium 14. Puis la première jonction 11 est solidarisée avec un substrat hôte 15 comme par exemple un substrat semiconducteur (Si, Ge, etc.), métallique (Mo, Cu, etc.) ou isolant (verre, Sapphire, etc.) (figure 16 - étape m) de sorte à 10 pouvoir effectuer le retrait du deuxième substrat support 6 (étape dd). Ce retrait est notamment effectué par irradiation laser comme précédemment décrit (figure 17). Enfin, la deuxième couche 7 d'InP du deuxième substrat donneur 5 étant exposée, une épitaxie d'une au moins deuxième jonction 8 est réalisée 15 de sorte à obtenir une structure à multijonctions 12 présentant une épaisseur à l'interface de collage 9 inférieure à 200 nanomètres et une résistivité électrique inférieure à 50 mohm.cm2 (étape ee). Selon une possibilité non illustrée, le deuxième substrat donneur 5 comprend deux jonctions 8,8' intercalées entre le deuxième substrat support 6 20 et la deuxième couche 7. Une fois le collage direct réalisé avec la première couche germe 4 selon l'étape c) l'étape d) du procédé comprend l'épitaxie de deux jonctions 11, 11' voire une épitxie de trois jonctions. Selon une autre variante non illustrée, le deuxième substrat donneur 5 comprenant une deuxième jonction 8 est collé au préalable avec un 25 second deuxième substrat donneur 5 comprenant une autre jonction 8'. Après l'étape c) du procédé, trois jonctions 11, 11' et 11"' sont épitaxiées sur la première couche germe 4 selon l'étape d) du procédé. La présente invention permet ainsi d'envisager toutes les combinaisons possibles de collage de plusiuers jonctions et d'épitaxie de 30 plusieurs jonctions permettant d'obtenir des structures multijonctions comprenant 4, 5 voire 6 jonctions présentant des interfaces de collages 9 faiblement optiquement absorbante et présentant une très bonne conductivité électrique. Ainsi, la présente invention propose la fabrication d'une structure à 35 multijonctions 12 comprenant au moins un première et au moins une deuxième jonction 8,11 reliées par une interface de collage 9 simple à mettre en oeuvre, préservant l'intégrité des couches de jonctions 8,11 et qui permette d'obtenir une interface de collage 9 faiblement optiquement absorbante et d'une très bonne conductivité électrique. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux variantes de 5 réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une structure à multijonctions (12) pour cellule photovoltaïque, la structure à multijonctions (12) comprenant au moins une première jonction (11) et au moins une deuxième jonction (8) reliées entre elles par une interface de collage (9), le procédé comprenant les étapes consistant à - a) Fournir un premier substrat donneur (1) comprenant un premier substrat support (3) et une première couche germe (4) comportant un premier matériau, - b) Fournir un deuxième substrat donneur (5) comprenant un deuxième substrat support (6) et une deuxième couche (7) comportant un deuxième matériau différent du premier matériau, - c) Mettre en contact la première couche germe (4) et la deuxième couche (7) de sorte à obtenir un collage direct entre la première couche germe (4) et la deuxième couche (7) en vue de constituer l'interface de collage (9), - d) Retirer le premier substrat support (3) de sorte à exposer la première couche germe (4), et - e) Réaliser une épitaxie d'au moins une première jonction (11) sur la première couche germe (4).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche germe (4) comprend une couche d'arrêt de gravure (13) épitaxiée en surface respectivement du premier substrat donneur (1) et en ce que le procédé comprend avant l'étape e) une étape I) d'amincissement d'au moins une partie de la première couche germe (4) jusqu'à atteindre respectivement la couche d'arrêt de gravure (13).
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le premier substrat support (3) comprend une première région de détachement (2, 14) permettant le retrait du premier substrat support (3) de 35 sorte à exposer la première couche germe (4).
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le procédé comprend avant l'étape a) une étape j) consistant à implanter des espèces ioniques dans le premier substrat donneur (1) de sorte à former un plan de fragilisation (2) formant la première région de détachement et délimitant de part et d'autre le premier substrat support (3) et la première couche germe (4) et en ce que l'étape d) de retrait du premier substrat support (3) est réalisée par détachement du premier substrat support (3) au niveau du plan de fragilisation (2).
  5. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le procédé comprend avant l'étape a) une étape k) consistant à reporter la première couche germe (4) sur un premier substrat support (3) par l'intermédiaire d'une couche (14) formant la première région de détachement, comprenant une couche enterrée de détachement et en ce que l'étape d) de retrait du premier substrat support (3) est réalisée par irradiation laser effectuée à la longueur d'onde d'absorption de la couche enterrée de détachement.
  6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le procédé comprend après l'étape c) une étape d'application d'un traitement thermique, de préférence réalisé à une température comprise entre 200°C et 800°C, et de préférence encore réalisé à une température comprise entre 300°C et 600°C.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce 25 que le deuxième substrat donneur (5) comprend au moins la deuxième jonction (8) intercalée entre le deuxième substrat support (6) et la deuxième couche (7).
  8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le procédé comprend après l'étape e) d'épitaxie, 30 - une étape de collage m) d'au moins la première jonction (11) à un substrat hôte (15), - une étape dd) de retrait du deuxième substrat support (6) de sorte à exposer la deuxième couche (7), et - une étape d'épitaxie ee) d'au moins la deuxième jonction (8) sur 35 ladite deuxième couche (7).
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la deuxième couche (7) comprend une couche d'arrêt de gravure (13) épitaxiée en surface du deuxième substrat donneur (5) et en ce que avant l'étape d'épitaxie ee) d'au moins la deuxième jonction (8), le procédé comprend un amincissement d'au moins une partie de la deuxième couche (7) jusqu'à atteindre la couche d'arrêt de gravure (13).
  10. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que le deuxième substrat support (6) comprend une deuxième région de 10 détachement (2, 14) permettant le retrait du deuxième substrat support (6) de sorte à exposer la deuxième couche (7).
  11. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le procédé comprend avant l'étape b) une étape jj) consistant à implanter des 15 espèces ioniques dans le deuxième substrat donneur (5) de sorte à former un plan de fragilisation (2) formant la deuxième région de détachement et délimitant de part et d'autre le deuxième substrat support (6) et la deuxième couche (7) et en ce que l'étape de retrait dd) du deuxième substrat support (6) comprend un détachement au niveau du plan de fragilisation (2) délimitant la 20 deuxième couche (7) et le deuxième substrat support (6).
  12. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le procédé comprend avant l'étape b) une étape kk) consistant à coller la deuxième couche (7) sur un deuxième substrat support (6) par exemple en 25 saphir par l'intermédiaire d'une couche (14) par exemple en oxyde de silicium formant la deuxième région de détachement, comprenant au moins une couche enterrée de détachement, par exemple en nitrure de silicium et en ce que l'étape de retrait dd) du deuxième substrat support (6) comprend une étape d'irradiation laser de la couche enterrée de détachement. 30
  13. 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la première couche germe (4) et la deuxième couche (7) sont constituées chacune d'un matériau semi-conducteur monocristallin choisi parmi le Ge et les alliages à base d'au moins un des éléments choisis parmi In, P, As 35 et Ga.
  14. 14. Procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque caractérisée en ce qu'elle comprend une structure à multijonctions (12) fabriquée selon l'une des revendications 1 à 13.
  15. 15. Procédé de fabrication d'un système photovoltaïque comprenant une cellule photovoltaïque fabriquée selon la revendication 14.10
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