FR3079967A1 - Assemblage automatise et montage de cellules solaires sur panneaux spatiaux - Google Patents

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Martin B Clevenger
Benjamin Richards
Cory Tourino
Lei Yang
Daniel Aiken
Daniel Derkacs
Philip Blumenfeld
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Solaero Technologies Corp
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Abstract

La présente invention concerne des procédés de fabrication d'un panneau à cellules solaires multij onctions (900), dans lesquels une ou plusieurs des étapes sont réalisées par un processus automatisé. Dans certaines formes de réalisation, le processus automatisé utilise la vision artificielle.

Description

1. Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine des réseaux solaires photovoltaïques, et plus particulièrement les processus de fabrication utilisant par exemple, des cellules solaires multij onctions à base de composés semi-conducteurs de type III-V préparées sous forme d’assemblages interconnectés de type cellule-interconnexion-verre de couverture (Cell-Interconnect-Cover Glass (CIC)) et montées sur un support ou substrat par des processus automatisés.
2. Description de la technique apparentée
L’énergie solaire dérivée de cellules photovoltaïques, également dites cellules solaires, a été fournie essentiellement par la technologie des semi-conducteurs à base de silicium. Au cours des quelques dernières années, cependant, la fabrication à grande échelle de cellules solaires multijonctions à semi-conducteur de type composé III-V pour les applications spatiales a accéléré le développement de cette technologie, non seulement pour une utilisation dans l’espace, mais également pour des applications terrestres d’énergie solaire. Par comparaison au silicium, les dispositifs multijonctions à semi-conducteur de type composé III-V présentent de plus grandes efficacités de conversion énergétique et de manière générale, plus de résistance au rayonnement, bien qu’ils tendent à être de fabrication plus complexe. Des cellules solaires multijonctions à semi-conducteur de type composé III-V typiques commerciales ont une efficacité énergétique qui dépasse 27% sous une illumination solaire à masse atmosphérique 0 (AMO), alors que les technologies au silicium les plus efficaces n’atteignent généralement qu’environ 18% d’efficacité dans des conditions comparables. Sous une forte concentration solaire (par exemple, 500X), les cellules solaires multijonctions à semi-conducteur de type composé III-V disponibles dans le commerce dans les applications terrestres (à AM1,5D) ont des efficacités énergétiques qui dépassent 37%. La plus grande efficacité de conversion des cellules solaires à semi-conducteur de type
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Docket D004 FR (423.01390101) composé III-V par comparaison aux cellules solaires au silicium est basée en partie sur l’aptitude à atteindre un clivage spectral du rayonnement incident par l’utilisation d’une série de régions photovoltaïques avec différentes énergies de bande interdite, et l’accumulation du courant de chacun des régions.
[05] Dans les satellites et autres applications spatiales, la taille, la masse et les coûts d’un système énergétique d’un satellite dépendent de la puissance et de l’efficacité de conversion énergétique des cellules solaires utilisées. En d’autres termes, la taille de la charge utile et la disponibilité des services embarqués sont proportionnelles à la quantité d’énergie fournie. Ainsi, lorsque la charge utile devient plus sophistiquée, le rapport puissance à poids d’une cellule solaire devient de plus en plus important, et il existe un intérêt croissant en un poids plus faible, les cellules solaires de type « film fin » ayant à la fois une grande efficacité et une faible masse.
[06] Les applications spatiales utilisent fréquemment des cellules solaires très efficaces, notamment des cellules solaires multijonctions à base de semi-conducteurs de type composé III-V. Les cellules solaires à semi-conducteur de type composé III-V typiques sont fabriquées sur une galette semi-conductrice en structures multij onctions, à la verticale. Les cellules solaires individuelles ou galettes sont alors disposées en réseaux horizontaux, les cellules solaires individuelles étant connectées les unes aux autres dans un circuit électrique en série et/ou en parallèle. La forme et la structure d’un réseau, ainsi que le nombre de cellules qu’il contient, sont déterminées en partie par la tension et le courant de sortie souhaités.
[07] Les panneaux solaires spatiaux classiques sont actuellement composés le plus souvent d’un agencement relativement dense de grandes cellules solaires formées de dispositifs à semi-conducteur de type composé III-V, montés sur un panneau rigide de support et fonctionnant sans lentilles pour la concentration optique de la lumière solaire. Un panneau de réseaux solaires spatial classique peut comprendre un support, des cellules solaires spatiales disposées sur le support, des composants d’interconnexion pour connecter les cellules solaires et des diodes de dérivation également connectées aux cellules solaires.
[08] Les panneaux solaires sont formés de manière générale, par combinaison d’un grand nombre de cellules solaires sur un réseau. Les cellules solaires individuelles, fréquemment de forme rectangulaire ou carrée et parfois avec des coins coupés, sont
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Docket D004 FR (423.01390101) [09] [1θ] [H] [12] connectées en série pour former une bande de cellules solaires, où le nombre de cellules solaires utilisées dans la bande détermine la tension de sortie. Les cellules solaires ou bandes de cellules solaires peuvent également être interconnectés en parallèle de manière à augmenter le courant de sortie. Dans le domaine des applications spatiales, les cellules solaires individuelles sont munies d’interconnexions et d’un verre de couverture de manière à former lesdits assemblages CIC (cellule-interconnexion-verre de couverture), qui sont alors combinés pour former un réseau. Classiquement, ces grandes cellules solaires ont été montées sur un support et interconnectées à l’aide d’une importante quantité de travail manuel. Par exemple, les premiers CIC individuels sont produits avec chaque interconnexion individuellement soudée à chaque cellule et chaque verre de couverture monté individuellement. Ensuite, ces CIC sont connectés en série pour former des bandes, généralement de manière substantiellement manuelle, comprenant des étapes de soudage ou brasage. Ensuite, ces bandes sont appliquées sur un panneau ou substrat et interconnectées, dans un processus qui comprend l’application d’un adhésif, la pose des fils et d’autres étapes d’assemblage.
Un agencement compact des grandes cellules solaires sur le panneau de réseaux solaires spatial est un défi à cause de l’exigence de l’interconnexion des cellules solaires pour former un circuit en série et pour mettre en œuvre et interconnecter les diodes de dérivation. Un défi supplémentaire peut résider parfois dans la nécessité d’interconnecter en parallèle une série de bandes de cellules solaires connectées en série. Tout ceci a été réalisé usuellement de manière manuelle et qui prend beaucoup de temps.
Il existe un besoin continu en des procédés améliorés de fabrication et d’assemblage de réseaux solaires photovoltaïques, qui peuvent résulter en des diminutions de coûts et/ou des augmentations de performance.
RESUME DE L’INVENTION
1. Obj ets de l’invention
Un objet de la présente invention consiste en un procédé automatisé pour la production de panneaux de cellules solaires pour applications spatiales.
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DocketD004 FR (423.01390101) [13] Un autre objet de la présente invention consiste en un outil d’assemblage automatisé pour la production de panneaux de cellules solaires pour applications spatiales.
[14] Un objet de l’invention consiste en une cassette d’alimentation comprenant une série d’assemblages de cellules solaires connectés en série, qui peut être utilisée dans un processus automatisé de formation d’un réseau solaire par placement automatique et adhésion desdits assemblages de cellules solaires sur le support.
[15] Un autre objet de l’invention consiste en un procédé de fabrication d’un panneau à cellules solaires.
[16] Un autre objet de l’invention consiste en une structure et un procédé d’assemblage, qui facilite l’automatisation d’au moins certaines étapes du processus de fabrication d’assemblages de cellules solaires ou de CIC et de panneaux de CIC interconnectés.
[17] Certaines mises en œuvre de la présente invention peuvent comprendre ou utiliser quelques uns des aspects et caractéristiques mentionnés dans les objets précédents.
[18] 2. Caractéristiques de l’invention [19] Brièvement et en termes généraux, la présente invention concerne un procédé de fabrication d’un panneau à cellules solaires selon un processus automatisé. Par exemple, on décrit par la présente un procédé de fabrication de réseau de cellules solaires multijonctions, comprenant une ou plusieurs des étapes de : fabrication d’une galette en utilisant un réacteur de dépôt chimique en phase vapeur à partir de précurseurs métalloorganiques (MOCVD) ; métallisation de la face arrière de la galette, création d’un motif par lithographie et dépôt de métal sur la face avant de la galette ; formation d’un mesa sur la face avant de la galette par lithographie et gravure ; dépôt d’un revêtement antireflet (RAR) sur la galette ; découpe d’une ou plusieurs cellules solaires à partir de la galette ; test de la fonctionnalité de la ou des cellules solaires ; fixation des interconnexions à la ou les cellules solaires ; fixation d’un verre de couverture sur chaque cellule solaire afin de former un cellule-interconnexion-verre de couverture (CIC) ; formation d’une configuration en bande de CIC ; interconnexion des configurations en bande de CIC ; lien des configurations en bande ou des configurations en bande interconnectées sur un substrat ; configuration et câblage du circuit de panneau ; configuration d’une diode de blocage ; câblage d’une première borne et d’une deuxième
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Docket D004 FR (423.01390101) borne de première et deuxième polarités, respectivement, pour le panneau à cellules solaires ; et test de la fonctionnalité du panneau à cellules solaires ; où au moins une des étapes du procédé est réalisée par un processus automatisé.
[20] Dans certaines formes de réalisation, les cellules solaires sont des cellules solaires multij onctions à base de semi-conducteurs de type composé III-V et la fabrication de la galette comprend : la mise à disposition d’un système de dépôt chimique en phase vapeur à partir de précurseurs métallo-organiques (MOCVD), configuré pour contrôler indépendamment, le débit des gaz source pour le gallium, l’indium-aluminium et l’arsenic ; la sélection d’une durée et d’une température de réaction ainsi qu’un débit pour chaque gaz source afin de former l’intercouche à gradation continue disposée sur la sous-cellule du bas, où le gaz source pour l’indium est le triméthyl-indium (InMej), le gaz source pour le gallium est le triméthyl-gallium (GaMes), le gaz source pour l’arsenic est l’arsine (AsHa), et le gaz source pour l’aluminium est le triméthyl-aluminium (Al2Me6).
[21] Dans d’autres formes de réalisation, la fabrication d’une galette comprend : la mise à disposition d’un premier substrat ; le dépôt sur le premier substrat, d’une série de couches de matériau semi-conducteur pour former au moins une première, une deuxième et une troisième cellule solaire ; la formation d’une intercouche de gradation sur lesdites première, deuxième et/ou troisième cellules solaires ; le dépôt sur ladite intercouche de gradation, d’une deuxième série de couches de matériau semi-conducteur pour former une quatrième cellule solaire, le réseau de la quatrième cellule solaire étant décalé par rapport à la troisième cellule solaire ; le montage et l’application d’un substitut de substrat sur le haut de la série de couches, et l’enlèvement du premier substrat, où la formation de l’intercouche de gradation comprend : le prélèvement d’une intercouche composée de InGaAlAs en utilisant un programme d’ordinateur pour identifier une série de compositions de la formule (InxGai.x)yAli.yAs définie par des valeurs spécifiques de x et de y, où 0 < x < 1 et 0 < y < 1, chaque composition ayant une bande interdite constante ; identifier une constante de réseau pour une face de l’intercouche de gradation, qui correspond à la sous-cellule centrale et une constante de réseau pour une face opposée de l’intercouche de gradation, qui correspond à la sous-cellule de bas, et l’identification d’un sous-ensemble de compositions de la formule (InxGai.x)yAli.yAs ayant la bande interdite constante, qui sont définies par des valeurs spécifiques de x et de y, où 0 < x < 1 et 0 < y < 1, et où le sous-ensemble des compositions a des constantes de
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DocketD004 FR (423.01390101) réseau allant de la constante de réseau identifiée, qui correspond à la sous-cellule adjacente, à la constante de réseau identifiée, qui correspond à la sous-cellule du bas.
[22] Dans une autre forme de réalisation, la présente invention concerne un procédé de fabrication d’un réseau de cellules solaires multijonctions sur un support en utilisant un ou plusieurs processus automatisés, le procédé comprenant : la mise à disposition d’une première cellule solaire multij onctions comprenant une première pastille de contact et d’une deuxième pastille de contact, disposées de manière adjacente sur la surface supérieure de la cellule solaire multijonctions le long d’un premier bord périphérique de celle-ci ; la fixation d’une première interconnexion électrique à la première pastille de contact de ladite première cellule solaire multijonction ; la fixation d’une deuxième interconnexion électrique à la deuxième pastille de contact de la première cellule solaire multijonction ; le positionnement de ladite première cellule solaire multijonction sur une région adhésive d’un support permanent en utilisant un machine automatisée/appareil de vision ; le montage d’un verre de couverture sur ladite première cellule solaire multijonction, et la liaison de ladite première cellule solaire multijonction à ladite région adhésive à l’aide de pression et/ou de chaleur.
[23] Dans certaines formes de réalisation de l’invention, le support est une couche KAPTON®, qui est une couche de film en polyimide. KAPTON® est une marque commerciale de E.I. du Pont de Nemours and Company. Le nom chimique du KAPTON® est le poly (4,4’-oxydiphénylène-pyromellitimide). D’autres feuilles ou couches de film en polyimide peuvent également être utilisées.
[24] Dans certaines formes de réalisation, le support a une épaisseur allant de 25 à 100 microns, ou de 1 mil (25,4 pm) à 4 mil (101,6 pm).
[25] Dans certaines formes de réalisation, le support a une épaisseur allant de 10 à 25 microns.
[26] Dans certaines formes de réalisation, une couche métallique est fixée à la couche de support sans adhésif, pour limiter le dégazage lors d’une utilisation dans l’espace.
[27] Dans certaines formes de réalisation, le support est monté sur une structure alvéolaire métallique.
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Docket D004 FR (423.01390101 ) [28] Le substrat peut être un substrat rigide, comme un substrat alvéolaire en aluminium avec une feuille de face en composite de carbone, ou il peut être un substrat flexible, comme un film en polyimide.
[29] Dans certaines formes de réalisation, après avoir préparé la connexion de liaison, au moins deux dispositifs de cellule solaire sont automatiquement interconnectés en utilisant un processus « pick and place » pour positionner les interconnecteurs, suivi d’un soudage par capillarité parallèle automatique.
[30] Dans certaines formes de réalisation, les pastilles de contact sont établies par un processus automatique de placage métallique.
[31] Dans certaines formes de réalisation, les au moins deux dispositifs de cellule solaire sont connectés de manière électrique, automatiquement, par exemple par câblage, les au moins deux dispositifs de cellule solaire ayant des contacts électriques coplanaires se faisant face.
[32] Dans un autre aspect, la présente invention concerne un véhicule spatial et son procédé de fabrication, comprenant : une charge utile disposée sur ou dans le véhicule spatial et une source d’énergie pour la charge utile, comprenant un réseau d’assemblages de cellules solaires monté sur un panneau, au moins un panneau de cellules solaires ou assemblage de cellules solaires étant du type décrit ici.
[33] Certaines mises en œuvre de la présente invention peuvent comprendre ou utiliser quelques uns des aspects et caractéristiques notés dans les résumés précédents.
[34] Des aspects, avantages supplémentaires et de nouvelles caractéristiques de la présente invention seront évidents pour l’homme de métier à la lecture de la présente description, comprenant la description détaillée suivante ainsi que par la mise en pratique de l’invention. Bien que l’invention soit décrite ci-dessous en référence aux formes de réalisation préférée, il convient de comprendre que l’invention n’y est pas limitée. L’homme de métier ayant accès aux présentes descriptions va découvrir des applications, modifications et formes de réalisation supplémentaires dans d’autres domaines, qui se trouvent dans le cadre de l’invention telle que décrite et revendiquée ici et concernant lesquels l’invention peut être d’utilité.
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BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [35] Pour compléter l’invention et afin de fournir une meilleure compréhension de celleci, une série de dessins est prévue. Lesdits dessins font partie intégrante de la description et illustrent des formes de réalisation de l’invention, qui ne doivent pas être interprétés comme limitant le cadre de l’invention, mais seulement comme des exemples de comment l’invention peut être mise en œuvre. Les dessins comprennent les figures suivantes :
[36] La figure IA est une vue d’en haut d’une galette avec deux cellules solaires mise en œuvre ;
[37] La figure IB est une vue d’en haut d’une galette avec une cellule solaire mise en œuvre ;
[38] la figure 2A est une vue d’en haut d’une partie d’une cellule solaire selon la présente invention ;
[39] la figure 2B est une vue en coupe d’une cellule solaire multijonction, selon le plan 2B-2B de la cellule solaire de la figure 2A ;
[40] la figure 2C est une vue en coupe d’une cellule solaire de la figure 2A selon le plan 2C-2C de la figure 2A ;
[41] la figure 2D est une vue plane d’une partie d’une cellule solaire avec coins coupés et éléments d’interconnexion ;
[42] la figure 2E est une vue en perspective d’une partie d’une cellule solaire avec coins coupés de la figure 2A, représentant plus spécifiquement les éléments d’interconnexion ;
[43] la figure 2F est une vue en coupe de la cellule solaire de la figure 2A selon le plan 2C-2C représenté à la figure 2A après connexion d’un élément d’interconnexion ;
[44] la figure 2G est une vue d’en haut de la cellule solaire de la figure 2A après fixation d’un verre de couverture pour ainsi former une cellule-interconnexion-verre de couverture (CIC) ;
[45] la figure 2H est une vue en coupe de la cellule-interconnexion-verre de couverture (CIC) de la figure 2G selon le plan 2H-2H représentée à la figure 2A ;
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Docket D004 FR (423.01390101) [46] la figure 21 est une vue en coupe d’une partie de la cellule solaire de la figure 2A, qui a été interconnectée à une cellule solaire adjacente à l’aide de l’élément d’interconnexion représenté à la figure 2F ;
[47] la figure 3 est un organigramme représentant un procédé selon une forme de réalisation de la présente invention ;
[48] la figure 4 est une vue en perspective d’une structure alvéolaire métallique, qui peut être utilisée pour monter un support ;
[49] la figure 5 est une vue en coupe d’une structure alvéolaire en aluminium avec feuille de face en composite de carbone, et [50] la figure 6 est une vue en coupe d’une structure alvéolaire en aluminium avec feuille de face en composite de carbone et substrat en polyimide co-réticulé.
DESCRIPTION DE FORMES DE REALISATION ILLUSTRATIVES [51] Des détails de la présente invention seront à présent décrits, notamment des aspects exemplaires et des formes de réalisation de ceux-ci. En référence aux dessins et à la description suivante, des nombres de référence identiques sont utilisés pour identifier des éléments identiques ou de fonctionnalité similaire et ils sont destinés à illustrer des caractéristiques majeures de formes de réalisation exemplaires dans des diagrammes très simplifiés. De plus, les dessins ne sont pas destinés à représenter chaque caractéristique de la forme de réalisation en question, ni les dimensions relatives des éléments représentés, ils ne sont pas représentés à l’échelle.
[52] La présente invention peut être adaptée à des cellules solaires multijonction comme décrits dans les demandes apparentées, qui peuvent comprendre trois, quatre, cinq ou six sous-cellules, avec des bandes interdites dans la plage allant de 1,8 à 2,2 eV (ou plus) pour la sous-cellule du haut ; 1,3 à 1,8 eV et 0,9 à 1,2 eV pour les sous-cellules centrales, et 0,6 à 0,8 eV pour la sous-cellule du bas.
[53] La présente invention concerne un appareil et des procédés pour automatiser plusieurs des processus et étapes de manipulations associés à la fabrication et l’assemblage d’une cellule interconnectée couverte ou « CIC » à l’aide de cellules
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DocketD004 FR (423.01390101) solaires multijonctions, et le montage de tels CIC sur un panneau ou support solaire. Plus spécifiquement, la présente invention vise une technique relativement simple et reproductible, appropriée pour être utilisée pour la production de grands volumes, où différentes couches de semi-conducteur sont déposées dans un réacteur MOCVD, et les étapes suivantes de traitement sont définies et sélectionnées pour minimiser tout dommage physique à la cellule solaire et la qualité des dispositifs semi-conducteurs, ce qui assure un rendement relativement élevé de cellules solaires fonctionnelles satisfaisant les spécifications à la fin des processus de fabrication.
[54] La figure 1A est une vue d’en haut d’une galette avec deux cellules solaires (cellule 1 et cellule 2) mises en œuvre.
[55] La figure IB est une vue d’en haut d’une galette avec une seule cellule solaire (cellule 3).
[56] La figure 2A est une vue d’en haut d’une partie d’une cellule solaire 900 selon la présente invention, représentant les couches de grille métalliques 940 et la pastille métallique de contact 952 adjacente aux régions périphériques de bord 950 et 951 de la cellule solaire 900.
[57] La figure 2B est une vue en coupe d’une cellule solaire multijonction selon le plan 2B-2B de la cellule solaire de la figure 2A, qui peut être utilisée comme exemple dans lequel les processus présentés par la présente invention peuvent être mis en œuvre. A la figure 2B, chaque ligne en traits interrompus indique la jonction de région active entre une couche de base et la couche formant émetteur d’une sous-cellule.
[58] Comme le montre l’exemple illustré à la figure 2B, la sous-cellule du bas 901 comprend un substrat 912 formé de germanium (« Ge ») de type p, qui sert également de couche de base. Une pastille de contact 911 peut être formée sur le fond de la couche de base 912 pour produire le contact électrique avec la cellule solaire multijonction 303. La sous-cellule du bas 901 comprend en outre, par exemple, une couche formant émetteur 914 en Ge type n fortement dopé, et une couche de nucléation 916 en arsénide d’indium gallium (« InGaAS ») de type n. La couche de nucléation est déposée sur la couche de base 912, et la couche formant émetteur est formée dans le substrat par diffusion de dépôts dans le substrat en Ge, ce qui forme la couche en Ge de type n 914. Les couches de jonction à effet tunnel 918, 917 en arsénide d’indium gallium de type p fortement
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Docket D004 FR (423.01390101) dopé (« AlGaAs ») et en arsénide de gallium de type n fortement dopé (« GaAs ») peuvent être déposées sur la couche de nucléation 916 pour donner un chemin de faible résistance entre les sous-cellules du bas et centrales.
[59] Dans l’exemple illustré à la figure 2B, la sous-cellule centrale 902 comprend une couche de champ de face arrière (back surface field, BSF) 920 en arsénide d’aluminium gallium de type p fortement dopé (« AlGaAs »), une couche de base 922 en InGaAs de type p, une couche formant émetteur 924 en phosphure d’indium gallium (« InGaP2 ») de type n fortement dopé et une couche fenêtre 926 en phosphure d’indium aluminium (« Α1Ιη?2 ») de type n fortement dopé. La couche de base InGaAs 922 de la sous-cellule centrale 902 peut comprendre par exemple, environ 1,5% d’In. D’autres compositions peuvent également être utilisées. La couche de base 922 est formée sur la couche BSF 920 après que celle-ci ait été déposée sur les couches de jonction à effet tunnel 918 de la sous-cellule du bas 901.
[60] La couche BSF 920 est appliquée pour réduire la perte de recombinaison dans la sous-cellule centrale 902. La couche BSF 920 entraîne des charges minoritaires depuis une région fortement dopée près de la face arrière pour minimiser l’effet de perte de recombinaison. Ainsi, la couche BSF 920 réduit la perte de recombinaison sur la face arrière de la cellule solaire et réduit ainsi, la recombinaison à l’interface couche de base/couche BSF. La couche fenêtre 926 est déposée sur la couche formant émetteur 924 de la sous-cellule centrale 902. La couche fenêtre 926 dans la sous-cellule centrale 902 aide également à réduire la perte de recombinaison et améliore la passivation de la surface de la cellule des jonctions sous-jacentes. Avant de déposer les couches de la cellule du haut 903, des couches de jonction à effet tunnel 927, 928 en InGaP de type n fortement dopé et AlGaAs de type p, peuvent être déposées sur la sous-cellule centrale
902.
[61] Dans l’exemple illustré, la sous-cellule du haut 909 comprend une couche BSF 930 en phosphure d’indium gallium aluminium (« InGaAlP ») de type p fortement dopé, une couche de base 932 en InGaP2 de type p, une couche formant émetteur 934 en InGaP2 de type n fortement dopé et une couche fenêtre 936 en InAlP2 de type n fortement dopé. La couche de base 932 de la cellule du haut 903 est déposée sur la couche BSF 930 après avoir formé celle-ci sur les couches de jonction à effet tunnel 928 de la sous-cellule centrale 902. La couche fenêtre 936 est déposée sur la couche formant émetteur 934 de la
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Docket D004 FR (423.01390101) sous-cellule du haut après avoir formé la couche formant émetteur 934 sur la couche de base 932. Une couche de recouvrement ou de contact 938 peut être déposée avec des motifs en régions de contact séparées sur la couche fenêtre 936 de la sous-cellule du haut
903. La couche de recouvrement ou de contact 938 sert de contact électrique entre la sous-cellule du haut 903 et la couche métallique de grille 940. La couche de recouvrement ou de contact dopée 938 peut être une couche semi-conductrice comme par exemple, une couche GaAs ou InGaAs.
[62] Après avoir déposé la couche de recouvrement ou de contact 938, les lignes de grille 940 sont formées. Les lignes de grilles 940 sont déposées par évaporation, puis le motif est créé par lithographie et déposé sur une couche de recouvrement ou de contact 938. Le masque est ensuite déplacé pour former les lignes de grille métalliques finies 940 comme représenté à la figure 2B, et la partie de la couche de recouvrement qui n’a pas été métallisée est éliminée, pour exposer la surface de la couche fenêtre 936.
[63] Dans certaines formes de réalisation, une tranchée ou un canal 971 représenté à la figure 2C, ou une partie de la structure de semi-conducteur, est également gravée autour de chacune des cellules solaires. Ces canaux 971 définissent une limite périphérique entre la cellule solaire (à tracer ultérieurement à partir de la galette) et le reste de la galette, et laisse une structure de mesa (ou une série de mesa, dans le cas de plus d’une cellule solaire par galette), qui définissent et constituent les cellules solaires à tracer et découper de la galette.
[64] Comme décrit dans la publication de demande de brevet U.S. N°2010/0012175 Al (Varghese et coll.), les lignes de grille 940 sont composées de préférence de Ti/Au/Ag/Au, bien que d’autres matériaux appropriés puissent être utilisés également.
[65] Pendant la formation de la couche métallique de contact 940 déposée sur la couche de contact de semi-conducteur p+ 938, et pendant les étapes suivantes du processus, le corps semi-conducteur et ses couches métalliques associées et les structures liées vont passer par différents processus de chauffage et de refroidissement, qui peuvent soumettre la surface du corps semi-conducteurs à des contraintes. Ainsi, il est souhaitable de faire correspondre soigneusement, le coefficient de dilatation thermique des couches ou structures associées à celles du corps semi-conducteur, tout en maintenant une conductibilité électrique appropriée et des propriétés structurales appropriées des couches ou structures. Ainsi, dans certaines formes de réalisation, la couche métallique
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Docket D004 FR (423.013 90101 ) de contact 940 est choisie pour avoir un coefficient de dilatation thermique (en anglais « coefficient of thermal expansion », CTE) sensiblement similaire à celui du matériau semi-conducteur adjacent. En termes relatifs, le CTE peut présenter une différence se situant dans l’intervalle allant de 0 à 15 ppm par Kelvin par rapport à celui du matériau semi-conducteur adjacent. Dans le cas des matériaux semi-conducteurs spécifiques décrits ci-dessus, en termes absolus, un coefficient d’expansion thermique approprié de la couche 940 va se situer dans l’intervalle allant de 5 à 7 ppm par Kelvin. Une variété de compositions métalliques et de structures multicouche comprenant l’élément molybdène va satisfaire de tels critères. Dans certaines formes de réalisation, la couche 940 va comprendre de préférence, la séquence des couches métalliques Ti/Au/Mo/Ag/Au, Ti/Au/Mo/Ag, ou Ti/Mo/Ag, où les rapports d’épaisseur de chaque couche dans la séquence sont ajustés pour minimiser le décalage des CTE au GaAs. D’autres séquences et compositions appropriées peuvent être utilisées au lieu de celles décrites ci-dessus.
[66] Dans certaines formes de réalisation, le schéma de contact métallique choisi est celui qui a une interface plane avec le semi-conducteur, après le traitement thermique pour activer le contact ohmique. Ceci est réalisé de sorte que (i) une couche diélectrique séparant le métal du semi-conducteur ne doit pas être déposée et gravée sélectivement dans les zones de contact métallique ; et (ii) la couche de contact présente une réflexion spéculaire sur la plage de longueurs d’onde intéressante.
[67] Les lignes de grille sont utilisées comme masque pour graver la surface de la couche fenêtre 936 à l’aide d’un mélange de gravure acide citrique/peroxyde.
[68] Une couche de revêtement diélectrique anti-réfléchissante (ARC) 942 est appliquée sur toute la surface côté « haut » de la galette avec les lignes de grilles 940.
[69] La figure 2C est une vue en coupe fortement simplifiée de la cellule solaire de la figure 2A, similaire à celle de la figure 2B, mais selon une vue longitudinale le long d’une ligne de grille. La vue en coupe de la cellule solaire de la figure 2A est prise selon le plan 2C-2C. Une pastille de contact 952 connectée de manière électrique au métal de la ligne de grille 940 est représentée.
[70] La figure 2D est une vue d’en haut d’une partie d’une cellule solaire 900 avec coins découpés 991 et 992 près d’un bord périphérique 900 de la cellule solaire 900. La
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Docket D004 FR (423.01390101) figure 2D représente également, des éléments d’interconnexion 962 et 972, et des couches de grille métalliques 940.
[71] La figure 2E est une vue en perspective d’une partie d’une cellule solaire 900 avec coins découpés, de la figure 2A, représentant de manière plus spécifique, l’élément d’interconnexion 962 ayant des éléments 315 et 316 connectés à la pastille métallique de contact 952. La figure 2E représente également, les couches de grille métallique 940 de la cellule solaire 900.
[72] La figure 2F représente la fixation d’un élément d’interconnexion 960 sur la pastille de contact métallique 952. L’élément d’interconnexion 960 est une pince rectangulaire ayant une première extrémité plate 961 soudée au contact métallique 952, une deuxième partie 962 connectée à la première extrémité 961 et s’étendant au-dessus de la surface de la cellule solaire, et une troisième partie 963 connectée à la deuxième partie 962 et de forme sinueuse, la deuxième extrémité 964 s’étendant sous le fond de la cellule solaire et est conçue et orientée de manière à ce que sa surface supérieure plate puisse être soudée sur le fond du contact métallique 911 d’une cellule solaire adjacente 800, comme le montre la figure 21.
[73] La figure 2G est une vue d’en haut de la cellule solaire de la figure 2A, après fixation d’un verre de couverture 981 sur le haut de la cellule solaire 900, pour ainsi former une cellule-interconnexion-verre de couverture (CIC). . La figure 2G représente également les éléments d’interconnexion 962 et 972.
[74] La figure 2H est une vue en coupe de la cellule solaire de la figure 2F, après le processus de fixation d’un verre de couverture 981 sur le haut de la cellule solaire par un adhésif 980. Le verre de couverture 981 présente typiquement, une épaisseur d’environ 4 mils. Bien que l’utilisation d’un verre de couverture soit souhaitable pour diverses conditions environnementales et applications, il n’est pas nécessaire pour toutes les mises en œuvre et des couches ou structures supplémentaires peuvent également être utilisées pour fournir un support ou une protection environnementale supplémentaire de la cellule solaire.
[75] La figure 21 est une vue en coupe de la cellule solaire de la figure 2H, qui est à présent désignée cellule 300, après l’étape suivante d’alignement avec le bord d’une cellule solaire similaire adjacente 800, dans le procédé de fabrication d’un panneau ou
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Docket D004 FR (423.013 90101 ) d’une bande interconnectée de cellules solaires. La cellule solaire similaire 800 comprend les couches 811, 812 à 836, 838 et 840 similaires aux couches 911, 912, ... à 936, 938 et 940, respectivement de la cellule solaire 300. Un verre de couverture 881 est fixé par un adhésif 880 sur la cellule solaire 800, de manière similaire à la cellule solaire 300.
[76] La figure 3 est un organigramme montrant un procédé selon une forme de réalisation de la présente invention. Certaines formes de réalisation de l’invention peuvent comprendre une ou plusieurs des étapes de fabrication de galette (101), de métallisation de la face arrière (102), de lithographie et dépôt métallique de la face avant (103), de lithographie et de gravure du mesa (104), de dépôt du revêtement anti-réflecteur (ARC) (105), de découpe de la cellule depuis la galette (106), de test de la cellule (107), de fixation des interconnexions et de configuration et de fixation des diodes de dérivation (108), de fixation du verre de couverture pour former un CIC (109), de formation d’une configuration en bande (110), de formation de l’interconnexion de bande (111), de liaison de la bande CIC au substrat (112), de configuration et de câblage du circuit du panneau (113), de blocage de la configuration des diodes (114), du câblage des bornes (115) et de test fonctionnel (116).
[77] Dans certaines formes de réalisation de la présente invention, une ou plusieurs des étapes citées du procédé peuvent être réalisées par un processus automatisé. Des processus automatisés exemplaires pour certaines des étapes sont discutées de manière plus détaillée ci-dessous. Cependant, la présente invention peut comprendre des processus automatisés alternatifs connus dans la technique pour chaque étape du procédé. De plus, les processus automatisés exemplaires discutés ici pour effectuer une étape du procédé peuvent être utilisés pour réaliser d’autres étapes non explicitement discutées ici. Dans certaines formes de réalisation, une série des étapes de procédé décrites peut être réalisée en utilisant un ou plusieurs processus automatisés. Dans certaines formes de réalisation, toutes les étapes du procédé citées peuvent être réalisées à l’aide d’un ou de plusieurs processus automatisés.
[78] Dans certaines formes de réalisation, le processus automatisé peut utiliser un robot (par exemple outils d’assemblage pick and place) pour effectuer un processus manuel classique.
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Docket D004 FR (423.01390101) [79] Dans certaines formes de réalisation, une machine de soudage laser des câbles peut être utilisée pour fixer les interconnexions à une ou plusieurs cellules solaires.
[80] Dans certaines formes de réalisation, le ou les processus automatisés peuvent utiliser la vision artificielle. La vision artificielle peut comprendre l’inspection et l’analyse automatiques basées sur l’imagerie pour des applications telles que l’inspection automatique, le contrôle du processus, et le guidage du robot. Bien que l’imagerie classique (lumière visible 2D) soit utilisée le plus classiquement pour la vision artificielle, des alternatives comprennent l’imagerie de différentes bandes infrarouges, l’imagerie par balayage en ligne, l’imagerie 3D de surfaces, l’imagerie par rayons X. Le procédé le plus utilisés pour l’imagerie 3D est le balayage basé sur la triangulation, qui utilise le mouvement du produit ou de l’image pendant le processus d’imagerie. D’autres procédés 3D utilisés pour la vision artificielle sont le temps de vol, à base de grille et stéréoscopique.
[81] Pour la vision artificielle, le dispositif d’imagerie (par exemple, une caméra) peut être séparée de l’unité principale de traitement d’image ou combinée à celle-ci, où dans ce cas, la combinaison peut être une caméra intelligente ou un capteur intelligent. Si séparée, la connexion peut être réalisée par un matériel intermédiaire spécialisé comme une carte d’acquisition à l’aide d’une interface standardisée ou usuelle. La vision artificielle peut également utiliser des caméras digitales, capable de connexions directes (sans carte d’acquisition) avec un ordinateur.
[82] Bien que la grande majorité des applications de vision artificielle utilisent l’imagerie à deux dimensions, les applications de vision artificielle utilisant l’imagerie 3D représentent une alternative croissante. Un procédé utilise des systèmes basés sur des réseaux de grille utilisant un système lumineux à structure pseudostatistique. Un autre procédé de génération d’une image 3D consiste à utiliser la triangulation laser, où un laser est projeté sur les surfaces d’un objet et la déviation est utilisée pour calculer la forme. Dans la vision artificielle, ceci est réalisé par un déplacement de balayage, en déplaçant la pièce de travail, ou en déplaçant la caméra et le système d’imagerie laser. La vision stéréoscopique peut être utilisée dans des cas spéciaux impliquant des caractéristiques uniques présentes dans les deux vues d’une paire de caméras.
[83] Les galettes de cellule solaire peuvent être préparées par des procédés automatisés de dépôt des couches de semi-conducteur de composé III-V et d’autres couches (par
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DocketD004 FR (423.01390101) exemple, revêtement anti-réflecteur ARC) sur un substrat pour fabriquer une galette. Ces procédés qui peuvent être facilement automatisés, comprennent par exemple les procédés de dépôt chimique en phase vapeur à partir de précurseurs métallo-organiques (MOCVD), qui sont connus dans la technique. La métallisation de la face arrière d’une cellule peut être réalisée par exemple, par évaporation ou électrodéposition sur une couche en polyimide (par exemple, une couche KAPTON®).
[84] Les caractéristiques de telles lignes de grille et des mesas peuvent être formées sur les faces avant des galettes à l’aide de techniques classiques comme la lithographie, le dépôt métallique et des techniques de gravure, toutes pouvant être facilement automatisées en utilisant par exemple, la vision artificielle.
[85] Des configurations de cellules solaires particulièrement appropriées pour l’assemblage avec des processus automatisés comprennent celles décrites dans les demandes de brevet U.S. N° 14/592 519, déposée le 8 janvier 2015; 14/719 911, déposée le 21 mai 2015; 14/729 412, déposée le 3 juin 2015; et 14/729 422, déposée le 3 juin 2015.
[86] Une ou plusieurs cellules solaires peuvent être formées à partir d’une galette en utilisant les techniques classiques telles que la découpe ou le traçage. La taille et la forme des cellules solaires peuvent varier selon le souhait pour des applications particulières, comme écrit par exemple dans la demande de brevet U.S. N°14/592 519, déposée le 8 janvier 2015. La découpe ou le traçage des cellules solaires depuis une galette peuvent être automatisées, en particulier en utilisant la vision artificielle.
[87] La fonctionnalité d’une ou de plusieurs cellules solaires peut être testée par un équipement classique automatisé de test.
[88] Les interconnexions peuvent être fixées à une ou plusieurs cellules solaires en utilisant par exemple, un équipement automatique de brasage ou de soudage laser.
[89] Dans certaines formes de réalisation, une extrémité des interconnexions peut avoir des ouvertures parallèles, et les interconnexions peuvent être connectées par exemple, par utilisation d’un outil de soudage par capillarité parallèle.
[90] Dans certaines formes de réalisation, tous les composants électriques du panneau de cellules solaires peuvent être encapsulés avec une silicone de qualité CV, qui peut être
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Docket D004 FR (423.013 90101 ) [91] [92] [93] [94] utilisée pour monter un verre de couverture multi-cellule, ou comme surface pour appliquer des revêtements avancés comme le remplacement de verre de couverture (Cover Glass Replacement, CGR) ou des revêtements résistant aux rayonnements. Cette approche peut produire un panneau qui est électriquement isolé, peut atténuer les problèmes d’amorçage à haute tension, peut éliminer les fissures et semble minimiser le besoin d’un remplissage inter-cellule onéreux, et peut amener une propreté électrostatique.
L’application de silicone sur les cellules solaires et sur le verre de couverture a typiquement été réalisée par un procédé de sérigraphie à motif ou des approches de raclage. Ces processus exigent des matériaux supplémentaires et un processus associé à la conception et la production de matrices, ainsi que la nature peu économique du mélange et de l’application manuels. Ces processus sont de manière inhérente, peu économiques et laborieux, entraînant des coûts élevés et un faible débit du processus. L’approche décrite ici concerne l’application à faible coût et avec une haute précision d’un adhésif silicone sur les assemblages de cellules solaires avec supports standardisés.
Dans certaines formes de réalisation, une silicone peut être appliquée sur la cellule solaire en utilisant par exemple, une machine Asymtek automatisée avec reconnaissance visuelle pour une précision maximale.
Un verre de couverture peut être fixé à chaque cellule solaire pour former une cellule-interconnexion-verre de couverture (CIC) par des procédés automatisés. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, le processus d’assemblage de CIC peut être effectué par mise en œuvre d’un assemblage et d’une stratification automatisés. Après réalisation d’opérations de grande surface ou de précision, un support temporaire peut être fixé dans une machine de placement des composants. Par une reconnaissance visuelle par ordinateur de points d’emplacement, une machine de placement des composants contrôlée de manière numérique peut prélever le verre de couverture pour cellule solaire de grande surface d’un empilement, le placer sur la silicone non réticulée appliquée dans l’étape précédente, qui peut alors être réticulée pour former le CIC.
Dans certaines formes de réalisation, une étape similaire de placement de composants peut être mise en œuvre pour charger une machine de câblage et effectuer le placement final de sous-module sur tout nombre approprié de substrats de panneau solaire comme une membrane flexible ou un panneau composite rigide. De tels procédés automatisés
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DocketD004 FR (423.01390101) peuvent réduire ou éliminer les opérations du processus manuelles et prenant beaucoup de temps.
[95] Les CIC peuvent être positionnés et placés sur un support de manière automatisée, par exemple par un outil d’assemblage pick and place afin de former une conformation en bande de CIC comme décrit par exemple, dans les demandes de brevet U.S. N°14/719 911, déposée le 21 mai 2015, et 14/729 412, déposée le 3 juin 2015. Les diodes de dérivation et de blocage peuvent être configurées par des procédés similaires.
[96] La cellule solaire dans une bande peut être interconnectée à l’aide par exemple, d’un équipement automatisé standard pour le câblage comme une machine de câblage thermosonore automatisée et également, comme décrit par exemple dans la demande de brevet U.S. N°14/719 911, déposée le 21 mai 2015.
- [97] Les configurations en bande ou les configurations en bande interconnectées des cellules solaires sont positionnées et placées sur un support de manière automatisée, par exemple par un outil d’assemblage pick and place comme décrit par exemple, dans les demandes de brevet U.S. N°14/719 911, déposée le 21 mai 2015, et 14/729 412, déposée le 3 juin 2015. Dans certaines formes de réalisation, les configurations en bande ou les configurations en bande interconnectées des cellules solaires peuvent être liées au substrat par l’application automatique de pression et/ou de chaleur et interconnectées d’une manière similaire à celle discutée ci-dessus.
[98] La configuration et le câblage d’un circuit de panneau et des bornes peuvent être réalisés en utilisant l’équipement automatisé classique de câblage.
[99] Le test de la fonctionnalité du panneau de cellules solaires peut être réalisé par des procédés automatisés similaires à ceux discutés ci-dessus pour le test des cellules solaires individuelles. Par exemple, des sous-modules à 5 cellules ont été fabriqués en utilisant les processus décrits ici. Le test des sous-modules comprend la continuité électrique, la mise à la terre et le test d’isolation. Les sous-modules sont soumis à un cycle thermique allant de -120°C à +120°C pour représenter des conditions orbitales LEO (en anglais « Low Earth Orbit », orbite terrestre basse) typiques ; de -180°C à +180°C pour représenter des conditions orbitales GEO (en anglais, « Geostationary Earth Orbit », orbite terrestre géostationnaire) typiques ; et dans un programme apparenté, des environnements plasma à haute tension, comme qualification initiale des environnements d’orbite terrestre basse.
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Tous les tests montrent une bonne performance et une bonne fiabilité pour les bandes de cellules solaires avant et après exposition à ces environnements.
[100] Une analyse économique d’ingénierie des bénéfices des processus de liaison et d’assemblage automatisés est effectuée pour quantifier les bénéfices dans la diminution des coûts de blocs sous-modulaires de bandes de cellules solaires. Les données du tableau 1 démontrent la réduction importante des coûts d’intégration. Les résultats, résumés au tableau 1, ne sont que comparatifs et ne représentent pas nécessairement un prix absolu particulier pour un réseau photovoltaïque ou panneau en une quantité particulier. Les estimations du coût de travail ont été faites sur base de l’intégralité des coûts liés au travail, comprenant d’hypothétique frais généraux, mais ne tiennent pas compte des structures d’équipe et de potentielle cellule de fabrication alternative. Les coûts du travail ne prennent pas en compte le niveau inférieur d’expertise qui peut être mis en œuvre avec un équipement complètement automatisé par comparaison au niveau élevé d’expertise, qui est souvent requis pour le montage manuel ou l’assemblage semiautomatisé.
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Docket D004 FR (423.01390101) [101] TABLEAU 1: Projections des coûts pour une approche automatisée par rapport à traditionnelle [102]
Matériau et coût de production
Intégration traditionnelle Intégration automatisé THINS
Matériau $/Watt Matériau $/Watt
Cellule 250.00 Cellule 250.00
Film d'interconnection 20.73 Câble en or 0.48
Verre de couverture individuel 5.12 Verre de couverture à large surface 6.11
Adhésif 3.70 Adhésif 1.55
Diode 12.50 Diode 12.50
Câble 1.00 Bande terminale 12.72
Consommables, gabarit, etc. 3.00 Harnais flexible 1.96
Total Matériaux: 296.05 Total Matériaux: 285.32
Procédé d'intégration $/Watt Procédé d'intégration $/Watt
Coût supplémentaire pour un technicien de niveau supérieur 25% Coût supplémentaire pour un technicien de niveau supérieur : 0%
Soudage d'interconnection à des Pick and place des cellules,
cellules Diode et bandes terminales
Soudage d'interconnection entre i 5 Câblage et soudage 3
cellules d'interconnection automatisé
Silicone indivuduel 7 Encapsulation automatisé 4
Verre de couverture individuel 8 Application du verre de couverture ou CGR 3
Masque et Application de silicone j 12 Application du silicone automatisée 3
Outil de transfert 5 Pick and Place du sous-module î automatisé 3
Carrelage de la feuille 5 Réticulation sous presse dans un sachet sous vide 3
Dépôt de matériel 8 Nettoyage (procédé propre par application précise) 0
Mise en sachet et réticulation 8
Nettoyage 18
Cablâge du panneau 12 Placement des soudures automatisé 5
Brasage 5 Reflux de brasage au four 3
Scellement : 25 Scellement (le verre multicellules en nécessite moins) 10
Documentation et Inspection 35 Documentation et Inspection 15
Coût du travail $/Watt: 160 Coût du travail $/Watt: 160
Rendement: 85% Rendement: 97.5%
Coût intégré $/Watt: 537 Coût intégré $/Watt: 350
*les coûts sont liés, chargé à un taux de frais généraux d'emprunt, et ne tiennent pas compte des quantités de production, et
le niveau de compétence potentiellement plus faible nécessaire pour le fonctionnement de l'équipement automatisé.
[103] La figure 4 est une vue en perspective d’une structure alvéolaire métallique 200, qui peut être utilisée pour le montage d’un support.
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La figure 5 est une vue en coupe d’un substrat alvéolaire en aluminium 200 avec feuille en composite de carbone 201 y fixée. Dans certaines formes de réalisation, un film adhésif double face peut être positionné sur la surface supérieure de la feuille de face, et la surface inférieure du film adhésif peut être liée à la surface supérieure de la feuille de face, par exemple par co-réticulation. Dans certaines formes de réalisation, une série de couches de feuilles en composite de carbone peuvent être insérées dans une matrice d’un adhésif ester cyanate. Le polyimide peut alors être placé sur le haut et la totalité de l’empilement est co-réticulée.
Dans certaines formes de réalisation, une séquence d’assemblages de cellules solaires peut être positionnée sur la surface supérieure du film adhésif, et chaque assemblage de cellules solaires de la séquence peut être lié séquentiellement sur une région prédéfinie de la surface supérieure du film adhésif, par exemple par application automatique de pression et/ou de chaleur. Dans certaines formes de réalisation, la région prédéfinie contient un adhésif autocollant et il n’y a pas d’adhésif sur les autres régions de la surface supérieure de la feuille de face.
La figure 6 est une vue en coupe d’un substrat alvéolaire en aluminium 200 avec feuille de face en composite de carbone 201 fixée sur le substrat alvéolaire en aluminium 200, et le substrat en polyimide co-réticulé 202 fixé à la feuille de face en composite de carbone 201.
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Claims (10)

1. Procédé de fabrication d’un panneau à cellules solaires multijonctions, comprenant une ou plusieurs des étapes de :
mise à disposition d’une galette en utilisant un réacteur de dépôt chimique en phase vapeur à partir de précurseurs métallo-organiques (MOCVD) ;
fixation des interconnexions (962, 972) à la ou les cellules solaires (900) ;
fixation d’un verre de couverture (980) sur chaque cellule solaire afin de former un cellule-interconnexion-verre de couverture (CIC) ;
formation d’une configuration en bande de CIC ; interconnexion des configurations en bande de CIC ;
lien des configurations en bande ou des configurations en bande interconnectées sur un substrat (912);
configuration et câblage du circuit de panneau ;
configuration d’une diode de blocage ;
câblage d’une première borne et d’une deuxième borne de première et deuxième polarités, respectivement, pour le panneau à cellules solaires ; et test de la fonctionnalité du panneau à cellules solaires ;
où au moins une des étapes du procédé est réalisée par un processus automatisé.
2. Procédé selon la revendication 1, où le procédé comprend une ou plusieurs des étapes suivantes, réalisées notamment en utilisant un processus automatisé :
métallisation de la face arrière de la galette ;
création d’un motif par lithographie et dépôt de métal sur la face avant de la galette ; formation d’un mesa sur la face avant de la galette par lithographie et gravure ; dépôt d’un revêtement antireflet (RAR) sur la galette ;
découpe d’une ou plusieurs cellules solaires (900) dans la galette ;
test de la fonctionnalité de la ou des cellules solaires (900).
3. Procédé de fabrication d’un panneau de cellules solaires multijonctions sur un support en utilisant un ou plusieurs processus automatisés, le procédé comprenant :
la mise à disposition d’une première cellule solaire multijonction comprenant une première pastille de contact et d’une deuxième pastille de contact, disposées de manière
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Docket D004 FR (423.01390101) adjacente sur la surface supérieure de la cellule solaire multijonction le long d’un premier bord périphérique de celle-ci ;
la fixation d’une première interconnexion électrique à la première pastille de contact de ladite première cellule solaire multijonction ;
la fixation d’une deuxième interconnexion électrique à la deuxième pastille de contact de la première cellule solaire multijonction ;
le positionnement de ladite première cellule solaire multijonction sur une région adhésive d’un support permanent en utilisant un machine automatisée/appareil de vision ;
le montage d’un verre de couverture (980) sur ladite première cellule solaire multijonction, et la liaison de ladite première cellule solaire multijonction à ladite région adhésive à l’aide de pression et/ou de chaleur.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, notamment où la cellule solaire est une cellule solaire multijonction à semi-conducteur composé III-V préparée à partir d’une galette fabriquée, où la fabrication de la galette comprend :
la mise à disposition d’un premier substrat (912) ;
le dépôt sur le premier substrat (912), d’une série de couches de matériau semiconducteur pour former au moins une première, une deuxième et une troisième cellule solaire ;
la formation d’une intercouche de gradation sur lesdites première, deuxième et/ou troisième cellules solaires ;
le dépôt sur ladite intercouche de gradation, d’une deuxième série de couches de matériau semi-conducteur pour former une quatrième cellule solaire, le réseau de la quatrième cellule solaire étant décalé par rapport à la troisième cellule solaire ;
le montage et l’application d’un substitut de substrat sur le haut de la série de couches, et l’enlèvement du premier substrat (912), où la formation de l’intercouche de gradation comprend :
le prélèvement d’une intercouche composée de InGaAlAs en utilisant un programme d’ordinateur pour identifier une série de compositions de la formule (InxGai.x)yAli.yAs définie par des valeurs spécifiques de x et de y, où 0 < x < 1 et 0 < y < 1, chaque composition ayant une bande interdite constante ;
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Docket D004 FR (423.01390101) l’identification d’une constante de réseau pour une face de l’intercouche de gradation, qui correspond à la sous-cellule centrale et une constante de réseau pour une face opposée de l’intercouche de gradation, qui correspond à la sous-cellule de bas, et l’identification d’un sous-ensemble de compositions de la formule (InxGai.x)yAli_yAs ayant la bande interdite constante, qui sont définies par des valeurs spécifiques de x et de y, où 0 < x < 1 et 0 < y < 1, et où le sous-ensemble des compositions a des constantes de réseau allant de la constante de réseau identifiée, qui correspond à la sous-cellule adjacente, à la constante de réseau identifiée, qui correspond à la sous-cellule du bas.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le processus automatisé utilise la vision artificielle.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où au moins un des processus automatisés utilise un robot.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où au moins un des processus automatisés utilise un outil d’assemblage pick and place ; une machine de câblage ou une machine de soudage laser pour fixer les interconnexions (962, 972) sur une ou plusieurs cellules solaires (900) ; un équipement automatique de dépôt en phase vapeur, un équipement automatique de placage métallique ; des techniques automatiques de lithographie ;
des techniques automatiques de gravure ; des techniques automatiques de découpe ; un équipement automatique de test ; un équipement automatique de brasage ou de soudage laser ; un équipement automatique d’application; un équipement automatique de câblage ; et/ou une application automatique de pression et/ou de chaleur.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où les cellules solaires (900) ont chacune, une surface inférieure à 5 cm2.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où les cellules solaires (900) sont des cellules solaires multij onctions à semi-conducteur composé III-V, et la fabrication des galettes comprend :
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DocketD004 FR (423.01390101) la mise à disposition d’un système de dépôt chimique en phase vapeur à partir de précurseurs métallo-organiques (MOCVD) configuré pour contrôler indépendamment le débit des gaz sources pour le gallium, l’indium, l’aluminium et l’arsenic ;
la sélection d’une durée et d’une température de réaction et d’un débit ainsi qu’un débit pour chaque gaz source afin de former l’intercouche à gradation continue disposée sur la sous-cellule du bas, où le gaz source pour l’indium est le triméthyl-indium (InMes), le gaz source pour le gallium est le triméthyl-gallium (GaMe^), le gaz source pour l’arsenic est l’arsine (AsHs), et le gaz source pour l’aluminium est le triméthyl-aluminium (AfMee).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le panneau est flexible et est composé d’un matériau poly(4,4’-oxydiphénylène-pyromellitimide).
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