FR3018392A1

FR3018392A1 - Module solaire photovoltaique semi-transparent en couches minces et son procede de fabrication

Info

Publication number: FR3018392A1
Application number: FR1451852A
Authority: FR
Inventors: Alain Ricaud; Jerome Garnier
Original assignee: SCREEN SOLAR
Current assignee: SCREEN SOLAR
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-11

Abstract

Ce module solaire photovoltaïque semi-transparent en couches minces (1), comprenant : - un substrat (100) transparent, - une couche transparente (180) conductrice, - des cellules photovoltaïques (2) de forme allongée et parallèles entre elles, chaque cellule photovoltaïque (2) étant formée par : - une électrode arrière (110), - une couche semi-conductrice (130), - une électrode avant (150). Une première rainure (10) est ménagée à la fois dans la couche transparente (180) et dans l'électrode arrière (110) de chaque cellule photovoltaïque (2). Une deuxième rainure (20) est ménagée à la fois dans la couche semi-conductrice (130) et la couche tampon (140) de chaque cellule photovoltaïque (2) et ne traverse par l'électrode arrière (110). L'électrode avant (150) remplit chaque deuxième rainure (20). Une troisième rainure (30) est ménagée entre deux cellules photovoltaïques (2) adjacentes. Une distance (D) entre le milieu de deux troisièmes rainures (30) successives est comprise entre 2 et 5 mm.

Description

MODULE SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE SEMI-TRANSPARENT EN COUCHES MINCES ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne un module solaire photovoltaïque semitransparent en couches minces, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel module.

Les modules solaires photovoltaïques, aussi appelés panneaux solaires photovoltaïques, comprennent généralement au moins une plaque de verre et des cellules photovoltaïques qui génèrent un courant électrique à partir des rayonnements du soleil. Une couche mince est un revêtement dont l'épaisseur peut varier de quelques dizaines de nanomètres à une dizaine de micromètres. Un module solaire photovoltaïque en couche mince comprend généralement des couches minces superposées qui forment des cellules photovoltaïques, ces dernières étant interconnectées entre elles par un procédé de rainurage connu en soi, dit « en tuile », correspondant à la figure 9.

Les modules semi-transparents ou à transparence partielle permettent à l'oeil humain de voir clairement les images au travers, sans perte substantielle de rendement. Typiquement une transparence de 10% est suffisante grâce à la nature logarithmique de la réponse énergétique de l'oeil humain. Ils sont utilisés notamment pour réaliser des toits d'automobile, des portes, des fenêtres, des fenêtres de toit ou des vérandas.

Pour fabriquer un module solaire photovoltaïque semi-transparent en couches minces, il est connu de réaliser des ouvertures débouchantes dans le module, au travers de toutes les couches constituant le module. Ce procédé peut provoquer des altérations des performances du module, notamment la perturbation des lignes de courant, des courts-circuits locaux et l'apparition de phénomènes de recombinaison au niveau des surfaces internes des ouvertures. En outre, ces ouvertures, qui sont généralement ménagées perpendiculairement aux rainures d'interconnexion, représentent une étape importante supplémentaire dans le procédé de fabrication, ce qui augmente significativement le coût de fabrication. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un module solaire photovoltaïque semi-transparent en couche mince ayant des performances améliorées et dont la fabrication est aisée. A cet effet, l'invention a pour objet un module solaire photovoltaïque semitransparent en couches minces, comprenant : - un substrat transparent définissant une face arrière du module, - une couche transparente conductrice qui recouvre le substrat, - des cellules photovoltaïques de forme allongée et parallèles entre elles, qui sont disposées sur la couche transparente, Chaque cellule photovoltaïque est formée par : - une électrode arrière qui recouvre la couche transparente, - une couche semi-conductrice intercalée entre l'électrode arrière et une couche tampon. - une électrode avant transparente qui recouvre la couche tampon et qui définit une face avant du module. Une première rainure longitudinale, généralement dénommée P1, est ménagée à la fois dans la couche transparente et dans l'électrode arrière de chaque cellule photovoltaïque. Le fond de chaque première rainure est délimité par le substrat (figure 1). La couche semi-conductrice remplit chaque première rainure (figure 5). Une deuxième rainure longitudinale, généralement dénommée P2, est ménagée à la fois dans la couche semi-conductrice et la couche tampon de chaque cellule photovoltaïque et ne traverse pas l'électrode arrière (figure 8). L'électrode avant remplit chaque deuxième rainure (figure 9). Une troisième rainure longitudinale, généralement dénommée P3, est ménagée entre deux cellules photovoltaïques adjacentes. Pour qu'on voie les images au travers du module, la distance entre le milieu de deux troisièmes rainures successives est environ égale au diamètre de la pupille humaine, soit entre 2 et 5 mm. Grâce à l'invention, la couche transparente disposée sur le substrat permet en même temps de réaliser l'interconnexion en série des électrodes arrière et la transparence du module.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel module peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - La transparence et la conductivité de la couche transparente et du substrat sont définies par un facteur de mérite égal au produit de l'absorption par la résistivité, inférieur à 10. - La couche transparente est réalisée à partir d'un oxyde transparent conducteur, notamment de l'oxyde de zinc (ZnO) ou du dioxyde d'étain (5n02). - La couche semi-conductrice est du type CIGS (cuivre, indium, gallium, soufre) ou CIGSe (cuivre, indium, gallium, sélénium), ou CZTS (cuivre, zinc, étain et soufre) ou CZTSe (cuivre, zinc, étain et sélénium). - Les deuxièmes rainures réalisent une connexion électrique en série des cellules sur toute la longueur des cellules photovoltaïques, la couche transparente connectant respectivement les électrodes avant et arrière de deux cellules photovoltaïques adjacentes.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel module, le procédé comprenant des étapes dans lesquelles : a) le substrat est recouvert avec la couche transparente, b) la couche transparente est recouverte avec l'électrode arrière, c) les premières rainures P1 sont réalisées dans la couche transparente et dans l'électrode arrière, de manière à créer des électrodes arrière en forme de bandes allongées à partir de la couche continue déposée lors de l'étape b), d) une couche semi-conductrice est déposée sur l'électrode arrière et remplit les premières rainures, e) la couche semi-conductrice est recouverte avec la couche tampon. f) les deuxièmes rainures P2 sont réalisées dans la couche tampon et dans la couche semi-conductrice g) la couche tampon est recouverte avec l'électrode avant, h) les troisièmes rainures P3 sont réalisées dans l'électrode avant, dans la couche tampon, dans la couche semi-conductrice et dans l'électrode arrière.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel procédé peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Lors de l'étape c), les premières rainures P1 sont réalisées au moyen d'un laser ayant une longueur d'onde qui est apte à traverser l'électrode arrière et la couche 25 transparente. - Lors de l'étape f), les deuxièmes rainures P2 sont réalisées au moyen d'un laser ayant une longueur d'onde qui est apte à traverser la couche semi conductrice et la couche tampon sans affecter l'électrode arrière. - Lors de l'étape h), les troisièmes rainures P3 sont réalisées au moyen d'un laser 30 ayant une longueur d'onde, une durée d'impulsion et une énergie telles qu'il est apte à traverser l'électrode avant, la couche tampon, la couche semi-conductrice et l'électrode arrière sans affecter la couche transparente. - Lors de l'étape h), les troisièmes rainures sont réalisées au moyen d'un laser qui pointe sur la face arrière du substrat de sorte que la matière sublimée soit éjectée par 35 l'avant, sans altérer la couche transparente. - L'électrode arrière est texturée.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un module solaire photovoltaïque semi transparent et d'un procédé de fabrication associé, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'un module solaire photovoltaïque semi transparent conforme à l'invention ; les figures 2 à 10 sont des vues en coupe partielle du module de la figure 1 lors de neuf étapes de fabrication successives. La figure 1 montre un module solaire photovoltaïque semi transparent 1 comprenant un assemblage de cellules photovoltaïques 2 en couches minces. Dans la présente description, le terme « isolant » qualifie les éléments qui ne laissent pas passer le courant électrique, contrairement au terme « conducteur » qui qualifie les éléments qui laissent passer le courant électrique. Un élément est qualifié de « transparent » lorsqu'il laisse passer au moins en partie la lumière, indépendamment des ouvertures qui le traversent, contrairement aux éléments « opaques » qui ne laissent pas passer la lumière. Par « semi-transparent », on entend que l'oeil humain est capable de distinguer les images au travers du module 1. Le module 1 comporte un substrat 100 isolant et transparent qui forme une plaque plane de forme généralement rectangulaire. Le substrat 100 est constitué par exemple de verre sodocalcique ou de verre borosilicate. Le substrat 100 comporte une face arrière AR destinée à être tournée à l'opposé des rayonnements solaires S. L'épaisseur du substrat 100 est comprise typiquement entre 1 et 4 mm. On note X, un axe géométrique parallèle au plan défini par le substrat 100. La direction de l'axe X est celle de la largeur du module 1. Une couche transparente 180 recouvre une face avant 101 du substrat 100, opposée à la face arrière AR. La couche transparente 180 est une couche mince transparente et conductrice, constituée par exemple d'un oxyde transparent conducteur. Il peut s'agir notamment d'oxyde de zinc ZnO, de dioxyde d'étain SnO2 à haute mobilité ou de tout autre oxyde dont la méthode de dépôt facilite une texturisation. Des cellules photovoltaïques 2 sont disposées sur la couche transparente 180 et délimitent la face avant AV du module 1. Chaque cellule 2 forme une bande rectiligne dont la largeur L2, mesurée le long de l'axe X, est constante sur la longueur du module 1. Les cellules 2 ont la même largeur L2 et sont parallèles entre elles. Elles sont séparées entre elles par des espaces libres ou rainures 30.

Chaque cellule 2 est formée par plusieurs couches superposées et comprend ainsi une électrode arrière 110 qui recouvre la couche transparente 180. L'électrode arrière 110 forme une couche mince métallique conductrice et opaque. Elle est constituée par exemple de molybdène pour les panneaux solaire de technologies CIGS (cuivre, indium, gallium et soufre) ou CIGSe (cuivre, indium, gallium, sélénium), ou de tout autre métal résistant au sélénium pour les technologies CZTS (cuivre, zinc, étain et soufre) ou CZTSe (cuivre, zinc, étain et sélénium). Pour chaque électrode 2, une première rainure 10 de largeur L10 est ménagée à la fois dans la couche transparente 180 et dans l'électrode arrière 110. La largeur L10 est mesurée selon l'axe X et est de l'ordre de 40 Le fond de la première rainure 10 est délimité par le substrat 100. En dehors des premières rainures 10, l'épaisseur de l'électrode arrière 110 est comprise entre 400 et 700 nm. L'électrode arrière 110 est recouverte par un semi- conducteur formant une couche semi-conductrice 130 active et opaque de CIGS, CIGSe, CZTS ou CZTSe, dite absorbeur. La couche semi-conductrice 130 remplit chaque première rainure 10. Au niveau de chaque première rainure 10, la couche semiconductrice 130 est en contact avec la face avant 101 du substrat 100. La transparence et la conductivité de la couche transparente 180 et du substrat 100 sont définies par leur facteur de mérite qui est égal au produit de l'absorption a, exprimée en m-1, par la résistivité p, exprimée en Q.m. Le facteur de mérite doit être le plus bas possible. Par exemple, le facteur de mérite est inférieur à 10. Dans l'idéal, le facteur de mérite est égal à 1, ce qui équivaut, pour un bon oxyde transparent conducteur, à une transparence de 90% et une résistivité de 10-4 Q.cm. En général, les oxydes transparents conducteurs ont une résistivité de l'ordre de 10-3 Q.cm et un facteur de mérite inférieur à 10 permet d'englober la majorité des oxydes transparents conducteurs. La transparence et la conductivité de la couche transparente 180 dépendent également d'une texturisation qui permet la diffusion de la lumière par l'avant et par l'arrière afin d'augmenter le parcours optique et de diminuer l'épaisseur de l'absorbeur.

Par exemple, il peut s'agir d'oxyde de zinc (ZnO) déposé par dépôt chimique vapeur (CVD), ce dépôt étant texturisé. La texturisation permet d'obtenir une épaisseur pour l'absorbeur d'environ lpm, contre 2µm habituellement sans texturisation. La couche semi-conductrice 130 est recouverte par une couche tampon 140. La couche tampon 140 est une couche très mince transparente constituée le plus souvent de sulfure de cadmium (CdS), et par exemple d'oxysulfate de zinc (ZnOS), de sulfate de zinc (ZnS), d'un oxyde mixte de zinc et de manganèse (ZnMgO) ou de sulfure d'indium (ln2S3).

Pour chaque électrode 2, une deuxième rainure 20 de largeur L20 est ménagée à la fois dans la couche semi-conductrice 130 et la couche tampon 140. La deuxième rainure 20 est décalée le long de l'axe X par rapport à la première rainure 10, de sorte que le fond de la deuxième rainure 20 est délimité par l'électrode arrière 110. La deuxième rainure 20 ne traverse pas l'électrode arrière 110 ni la couche transparente 180. La largeur L20 est mesurée selon l'axe X est de préférence encore de l'ordre de 40 En dehors des deuxièmes rainures 20, l'épaisseur de la couche tampon 140 est comprise entre 40 et 80 nm, de préférence de l'ordre de 50 nm.

En dehors des deuxièmes rainures 20, l'épaisseur de la couche semi-conductrice 130 est comprise entre 1 lm et 3 de préférence de l'ordre de 2 lm. Une électrode transparente avant 150 constituée par exemple d'oxyde de zinc ou d'indium recouvre la couche tampon 140. L'électrode avant 150 forme une couche mince qui définit la face avant des cellules 2 et donc la face avant AV du module 1, avant son encapsulation. Elle remplit chaque deuxième rainure 20. Au niveau de chaque deuxième rainure 20, l'électrode avant 150 est en contact avec l'électrode arrière 110. L'électrode avant 150 fait office de couche antireflet. En dehors des deuxièmes rainures 20, l'épaisseur de l'électrode avant 150 est comprise entre 50 et 150 nm, de préférence de l'ordre de 100 nm.

Le module 1 est ainsi constitué d'une succession de couches transparentes, à savoir le substrat 100, la couche transparente 180, l'électrode avant 150, et de couches opaques, à savoir l'électrode arrière 110 et la couche semi-conductrice 130. Les deuxièmes rainures 20 permettent de réaliser une connexion électrique en série des cellules 2 sur toute la longueur des cellules 2. En effet, les électrodes 110 et 150 de deux cellules 2 adjacentes sont respectivement connectées par la couche transparente 180. Les espaces libres 30 sont vides et constituent les troisièmes rainures, généralement désignées par « P3 », dont le fond est délimité par la couche transparente 180.

Les rainures 10, 20 et 30 sont ménagées perpendiculairement à l'axe X, sur toute la longueur du module 1, c'est-à-dire sur toute la longueur de chaque cellule 2, de sorte que les cellules 2 sont séparées entre elles, sur toute leur longueur, par les troisièmes rainures 30. Chaque cellule 2 comporte une zone active Z1 définie, le long de l'axe X, entre un premier bord longitudinal 21 de la cellule 2 et la première rainure 10. Sur toute la largeur de la zone active Z1, la couche semi-conductrice 130 est séparée du substrat 100 à la fois par la couche transparente 180 et par l'électrode arrière 110. De plus, sur toute la largeur de la zone active Z1, l'électrode avant 150 est séparée de l'électrode arrière 110 à la fois par la couche semi-conductrice 130 et par la couche tampon 140. La zone active Z1 n'inclut pas les rainures 10 et 20.

Au niveau de la zone active Z1, chaque cellule 2 est apte à générer un courant électrique à partir des rayonnements solaires S car les électrodes 110 et 150 sont séparées par la couche semi-conductrice 130. Chaque cellule 2 comporte une zone morte Z2 définie, le long de l'axe X, entre la zone active Z1 et un deuxième bord longitudinal 22 de l'électrode 2. La zone morte inclut les rainures 10 et 20. Au niveau de la zone morte Z2, chaque cellule 2 ne génère pas de courant électrique car les électrodes 110 et 150 sont en contact par l'intermédiaire des deuxièmes rainures 20. On note D, une distance mesurée, le long de l'axe X, entre le milieu de deux troisièmes rainures 30 successives. Le milieu d'une troisième rainure 30 est défini par un plan situé à égale distance du premier bord longitudinal 21 d'une première cellule 2 et du deuxième bord 22 d'une deuxième cellule 2 adjacente à la première cellule 2. La distance D est comprise entre 2 et 5 mm, ce qui correspond au diamètre de la pupille de l'oeil humain qui varie en fonction de l'éclairement. Pour les cas les plus courants, le diamètre de la pupille est d'environ 2 à 3 mm. Ainsi, il est envisageable de choisir pour la distance D une valeur comprise entre 2 et 3 mm. De cette manière, le module 1 est semitransparent pour l'oeil humain. La couche transparente 180 permet d'utiliser les troisièmes rainures 30 pour réaliser à la fois la connexion électrique en série des électrodes 2 et des ouvertures permettant de conférer au module 1 un aspect semi-transparent. Les troisièmes rainures 30 ont une largeur L30 comprise de préférence entre 0,125 et 0,5 mm, ce qui permet d'obtenir pour le module 1 une transmission lumineuse variant entre environ 5% et 20% de la luminosité totale incidente. La largeur L30 des troisièmes rainures 30 dépend du taux de semi-transparence requis. Les troisièmes rainures 30 traversent la totalité du module 1 excepté la couche transparente conductrice 180 qui recouvre le substrat 100. Chaque troisième rainure 30 sépareainsi deux cellules photovoltaïques 2 adjacentes. L'invention permet de réaliser un module 1 ayant des cellules 2 de forme allongée, par exemple d'une longueur égale à 120 cm, standard actuel de la profession, ce qui est favorable pour obtenir un rendement satisfaisant du module 1.

Pour un module 1 ayant une largeur totale égale à 60 cm et pour une distance D égale à 2,5 mm, on obtient deux cent quarante cellules 2 interconnectées en série qui génèrent une tension nominale d'environ 132 V, ce qui, à travers un onduleur sans transformation, convient parfaitement aux systèmes connectés au réseau électrique, notamment aux Etats-Unis où la tension nominale du secteur est de 110 V. L'invention permet aussi de s'affranchir des problèmes d'ombrage partiels qui peuvent annihiler la production totale d'une branche de modules en série, car il n'y a plus nécessité de branchements en série de modules 1. En cas d'ombrage partiel, seul le module ombragé sera inopérant. Un faible courant de 0,6 A permet d'envisager d'utiliser pour la couche transparente 180, à facteur de mérite égal, un oxyde transparent conducteur à plus forte résistivité et qui possède donc une meilleure transparence. La suite de la description concerne une méthode de fabrication du module 1. Dans une première étape a), représentée à la figure 2, la face avant 101 du substrat 100 est recouverte avec la couche transparente 180, par exemple par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (Chemical Vapor Deposit ou CVD). Dans une deuxième étape b), représentée à la figure 3, la couche transparente 180 est recouverte avec l'électrode arrière 110, par exemple par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur. Dans une troisième étape c), représentée à la figure 4, les premières rainures 10 sont réalisées dans la couche transparente 180 et dans l'électrode arrière 110, par exemple au moyen d'un laser ayant une longueur d'onde qui est apte à traverser le substrat 100, par exemple égale à 515 nm. Le laser pointe sur la face arrière AR du substrat 100, comme représenté par les flèches F1. Le diamètre du spot du laser est de préférence de l'ordre de 40 pm.

Les premières rainures 10 peuvent être réalisées par l'avant ou par l'arrière si le substrat 100 est transparent à la longueur d'onde du laser. Cette longueur d'onde peut se situer dans le domaine des ultraviolets (laser à YAG triplé, 345 nm) si on l'attaque par l'avant, soit se situer dans le domaine des verts (laser à YAG doublé, soit 515 nm) avec des durées d'impulsion comprises entre 100 et 500 ps et une forte énergie (20 à 60 pJ), ou bien encore dans le domaine de l'infrarouge (soit 1030 nm). Les premières rainures 10 permettent de créer des électrodes arrière 110 en forme de bandes allongées à partir de la couche continue déposée lors de l'étape b). Dans une quatrième étape d), représentée à la figure 5, dans le cas de la pulvérisation cathodique ou de l'électro-dépôt, une couche d'un précurseur 120, tel que du cuivre (Cu), de l'indium (In) et du gallium (Ga), est déposée sur l'électrode arrière 110, par exemple par pulvérisation cathodique, co-évaporation, dépôt chimique, électro-dépôt ou impression de nano particules. Il peut également s'agir d'un procédé de sérigraphie ou d'impression par jet d'encre. Le précurseur 120 remplit alors les premières rainures 10. Dans une étape d') facultative prévue dans le cas de la pulvérisation cathodique ou de l'électro-dépôt, représentée à la figure 6, le précurseur 120 est sélénisé afin d'être 5 transformé en une couche de matériau semi-conducteur 130. Par exemple, la « sélénisation » est réalisée par la technique du recuit thermique rapide en atmosphère saturée de Soufre ou de Selenium « Rapid Thermal Processing ». Au terme des étapes d) et d'), une couche semi-conductrice 130 est déposée sur l'électrode arrière 110 et remplit les premières rainures 10. 10 En variante, dans le cas de la co-évaporation, l'étape de sélénisation d') est inutile. Par conséquent, dans la quatrième étape d), une couche de matériau semi-conducteur 130 est déposée, sans nécessiter de sélénisation. Dans une cinquième étapee, représentée à la figure 7, la couche semi-conductrice 130 ou l'absorbeur quaternaire est recouverte avec la couche tampon 140, qui est réalisée par exemple par dépôt chimique, 15 bain chimique « electroless deposition » ou par impression. Dans une sixième étape f), représentée à la figure 8, les deuxièmes rainures 20 sont réalisées dans la couche tampon 140 et dans la couche semi-conductrice 130, par exemple à l'aide d'un laser d'une longueur d'onde égale à 515 nm. Cette longueur d'onde est apte à traverser le substrat 100, et les couches 180, 110, 130 et 140. 20 Le laser est en général un laser à YAG doublé (soit 515 nm) de durée d'impulsion comprise entre 100 et 500 ps et de faible énergie (1 à 10 pJ). Lors de l'étape, g ) le laser pointe sur la face avant AV du module 1, comme représenté par les flèches F2. Dans une septième étape g), représentée à la figure 9, la couche tampon 140 est recouverte avec l'électrode avant 150, par exemple au moyen d'un procédé de 25 pulvérisation cathodique (« Sputtering ») ou par spray pyrolytique. Dans une huitième étape h), représentée à la figure 10, les troisièmes rainures 30 sont réalisées dans l'électrode avant 150, dans la couche tampon 140, dans la couche semi-conductrice 130 et dans l'électrode arrière 110. Lors de l'étape i), les troisièmes rainures P3 sont réalisées au moyen d'un laser 30 apte à traverser la couche transparente, la couche tampon, la couche semi-conductrice et l'électrode arrière sans affecter la couche transparente. Par exemple, si le laser pointe sur la face avant AV du module 1, les troisièmes rainures 30 sont réalisées au moyen d'un laser F3 de longueur d'onde 515 nm et, si le laser pointe sur la face arrière AR, de longueur d'onde 1 030 nm. 35 Le laser pointe préférentiellement sur la face arrière AR du substrat 100 de sorte que la matière sublimée est éjectée par l'avant, sans pour autant altérer la couche transparente 180. Il est également possible que le laser pointe sur la face avant AV, avec un réglage différent. En variante, lors des étapes c), f) et h), il est envisageable de réaliser les rainures 10, 20 et 30 par gravure mécanique, à l'aide d'une pointe. Toutefois, des phénomènes d'écaillage peuvent se produire, ce qui nécessite d'augmenter les distances entre les rainures 10, 20 et 30 afin d'éviter tout court-circuit. L'utilisation d'un laser permet d'éviter le phénomène d'écaillage et, par conséquent, de réduire la distance entre les rainures 10, 20 et 30. Ainsi, en réduisant les pertes dues à la fois à la partie géométrique de la zone morte et aux phénomènes de shunts parasites engendrés par les écailles, il est possible d'augmenter le rendement du module 1.

Le module 1 permet de générer environ 90% du courant d'un module classique équivalent, c'est-à-dire non semi-transparent, tout en ayant des propriétés esthétiques qui intéressent les maîtres d'ouvrages et les architectes. L'invention permet de réaliser simplement un module 1 semi-transparent en couches minces dont les performances sont satisfaisantes.

Claims

REVENDICATIONS1.- Module solaire photovoltaïque semi-transparent en couches minces (1), caractérisé : en ce qu'il comprend : - un substrat (100) transparent définissant une face arrière (AR) du module (1), - une couche transparente (180) conductrice qui recouvre le substrat (100), - des cellules photovoltaïques (2) de forme allongée et parallèles entre elles, qui sont disposées sur la couche transparente (180), chaque cellule photovoltaïque (2) étant formée par : - une électrode arrière (110) qui recouvre la couche transparente (180), - une couche semi-conductrice (130) intercalée entre l'électrode arrière (110) et une couche tampon (140) isolante, - une électrode avant (150) qui recouvre la couche tampon (140) et qui définit une face avant (AV) du module (1), en ce qu'une première rainure (10) longitudinale est ménagée à la fois dans la couche transparente (180) et dans l'électrode arrière (110) de chaque cellule photovoltaïque (2), le fond de chaque première rainure (10) étant délimité par le substrat (100), et la couche semi-conductrice (130) remplissant chaque première rainure (10), en ce qu'une deuxième rainure (20) longitudinale est ménagée à la fois dans la couche semi-conductrice (130) et la couche tampon (140) de chaque cellule photovoltaïque (2) et ne traverse pas l'électrode arrière (110), l'électrode avant (150) remplissant chaque deuxième rainure (20), en ce qu'une troisième rainure (30) longitudinale est ménagée entre deux cellules photovoltaïques (2) adjacentes, et en ce qu'une distance (D) entre le milieu de deux troisièmes rainures (30) successives est comprise entre 2 et 5 mm.
2.- Module (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transparence et la conductivité de la couche transparente (180) et du substrat (100) sont définies par un facteur de mérite égal au produit de l'absorption (a) par la résistivité (p), inférieur à 10.
3.- Module (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche transparente (180) est réalisée à partir d'un oxyde transparent conducteur, notamment de l'oxyde de zinc (ZnO) ou du dioxyde d'étain (5n02).
4.- Module (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice (130) est du type CIGS (cuivre, indium, gallium, soufre) ou CIGSe (cuivre, indium, gallium, sélénium), ou CZTS ou CZTSe (cuivre, zinc, étain et sélénium).
5.- Module (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes rainures (20) réalisent une connexion électrique en série des cellules (2) sur toute la longueur des cellules photovoltaïques (2), la couche transparente (180) connectant respectivement les électrodes avant (150) et arrière (110) de deux cellules photovoltaïques (2) adjacentes.
6.- Procédé de fabrication d'un module (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes dans lesquelles : a) le substrat (100) est recouvert avec la couche transparente (180), b) la couche transparente (180) est recouverte avec l'électrode arrière (110), c) les premières rainures (10) sont réalisées dans la couche transparente (180) et dans l'électrode arrière (110), de manière à créer des électrodes arrière en forme de bandes allongées à partir de la couche continue déposée lors de l'étape b), d) une couche semi-conductrice (130) est déposée sur l'électrode arrière (110) et remplit les premières rainures (10), e) la couche semi-conductrice (130) est recouverte avec la couche tampon (140), f) les deuxièmes rainures (20) sont réalisées dans la couche tampon (140) et dans la couche semi-conductrice (130) g) la couche tampon (140) est recouverte avec l'électrode avant (150), h) les troisièmes rainures (30) sont réalisées dans l'électrode avant (150), dans la couche tampon (140), dans la couche semi-conductrice (130) et dans l'électrode arrière (110).
7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lors de l'étape c), les premières rainures (10) sont réalisées au moyen d'un laser (F1) ayant une longueur d'onde qui est apte à traverser l'électrode arrière (110) et la couche transparente (180).
8.- Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que lors de l'étape f), les deuxièmes rainures (20) sont réalisées au moyen d'un laser (F2) ayant unelongueur d'onde qui est apte à traverser la couche semi conductrice (130) et la couche tampon (140) sans affecter l'électrode arrière (110).
9.- Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que lors de l'étape h), les troisièmes rainures (30) sont réalisées au moyen d'un laser (F3) ayant une longueur d'onde, une durée d'impulsion et une énergie telles qu'il est apte à traverser l'électrode avant (150), la couche tampon (140), la couche semi-conductrice (130) et l'électrode arrière (110) sans affecter la couche transparente (180).
10.- Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que lors de l'étape h), les troisièmes rainures (30) sont réalisées au moyen d'un laser qui pointe sur la face arrière (AR) du substrat (100) de sorte que la matière sublimée soit éjectée par l'avant, sans altérer la couche transparente (180).
11.- Procédé selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'électrode arrière (110) est texturée.