FR3136591A1 - Correction d’angle de clivage de plaques de silicium pour cellules solaires - Google Patents
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Abstract
Procédé pour la réalisation d’un dispositif photovoltaïque, comprenant des étapes consistant à : A) prévoir une plaque (40) de silicium dotée d’une ou plusieurs cellule(s) solaire (C1, C2) fabriquée(s) au moins partiellement, ladite plaque ayant une face (41a) dite « supérieure », une face (41b) dite « inférieure » opposée à la face supérieure, les faces supérieure et inférieure suivant une orientation cristalline ‘(100)’, des bords latéraux (41c, 41e) entre ladite face supérieure et ladite face inférieure et suivant une orientation cristalline ‘(110)’, B) réaliser sur ladite face supérieure (41a) de la plaque (40): une pluralité de sillons (115), lesdits sillons (115) étant répartis le long d’un axe donné (∆) qui s’étend parallèlement à des premiers bords latéraux (41c, 41d) opposés de ladite plaque (40), et s’étendant principalement respectivement entre des deuxièmes bords latéraux (41f, 41d) opposés et orthogonaux auxdits premiers bords latéraux, ou d’un unique sillon (215), qui s’étend entre les deuxièmes bords latéraux (41f, 41d), l’unique sillon (215) joignant avantageusement les deuxièmes bords latéraux (41f, 41d). Figure pour l’abrégé : 2.
Description
La présente demande concerne le domaine des cellules solaires encore appelées cellules photovoltaïques.
Elle s’applique en particulier aux dispositifs à cellule(s) solaire(s) résultant de l’assemblage de portions de plaques de silicium cristallin et vise plus particulièrement un procédé amélioré pour permettre la division d’une plaque en silicium et pour réaliser une sous-cellule solaire ou un assemblage de sous-cellules solaires.
Une cellule solaire est habituellement formée sur une plaque, communément appelée « wafer », de matériau semi-conducteur, typiquement du silicium.
On peut, pour certaines applications, être amené à vouloir découper une telle plaque en plusieurs portions et réaliser des sous-cellules, par exemple des demi-cellules (« half-cell » selon la terminologie anglo-saxonne) lorsque la plaque est divisée en deux.
Une application particulière concerne la mise en œuvre d’une structure de module solaire selon un agencement de type appelé « shingle » présenté par exemple dans le document US2017/0077343°A1. Dans un tel agencement des sous-cellules sont superposées de sorte à se chevaucher partiellement entre elles. Une telle méthode d’assemblage appelée « shingling » ou d’agencement « en bardeau », permet de réduire les pertes résistives et d’obtenir un gain en puissance sur le module.
Les sous-cellules sont typiquement obtenues en effectuant une découpe d’une plaque (wafer) sur laquelle leurs éléments constitutifs ont été au moins partiellement réalisés et de préférence une fois que leurs éléments constitutifs ont été entièrement fabriqués. On n’a ici pas besoin de modifier l’intégralité d’une ligne de fabrication de cellules mais seulement de réaliser une ou plusieurs étapes supplémentaires, ce qui présente un avantage important en termes de coût de fabrication.
Il existe plusieurs méthodes pour la séparation en sous cellules.
Une première consiste à générer une tranchée dans toute l’épaisseur d’une plaque de silicium à l’aide d’un laser afin de séparer les sous-cellules. Une telle technique est efficace et précise mais a pour inconvénient majeur de détériorer les bords des sous-cellules à proximité de la ligne de découpe. L’énergie du laser a en effet tendance à pulvériser et à faire fondre localement le silicium.
Un tel endommagement peut s’accompagner d’une éventuelle perte de rendement.
Les bords de sous-cellules obtenus avec une telle technique peuvent être en outre être difficiles à passiver.
Une seconde technique utilisant également un laser et une source froide eau-air consiste à générer un choc thermomécanique permettant d’engendrer une fissure de séparation. Cette seconde technique a pour avantage de laisser une surface de tranche plus nette, et occasionne moins de pertes en rendement que la précédente.
Une troisième technique est présentée dans le document WO2021111063 issu de la demanderesse.
Elle consiste à utiliser une orientation différente des bords latéraux de la plaque et du plan de clivage préférentiel de la plaque de silicium. Ce plan de clivage afin est orienté parallèlement à des lignes conductrices communément appelées « bus bars » (i.e. barres de connexion).
Pour effectuer la séparation, on applique une contrainte mécanique pour propager une fissure de séparation permettant de scinder la cellule en deux.
Cette technique a pour avantage de générer un bord de découpe net et propice à la passivation.
Cependant, avec une telle technique, une orientation parfaite de la fissure de clivage est difficile à obtenir. Dans un cas idéal cette orientation est parfaitement parallèle avec des bords latéraux opposés d’une plaque sur laquelle la cellule est réalisée.
En réalité, une désorientation du plan de clivage survient de manière fréquente. Or, une désorientation trop importante, peut s’avérer préjudiciable, en particulier lorsqu’on souhaite séparer des cellules ou sous-cellules très rapprochées.
Il existe donc un besoin de trouver un nouveau procédé permettant de pallier cette difficulté.
Selon un mode de réalisation, la présente invention concerne un procédé pour la réalisation d’un dispositif photovoltaïque, comprenant des étapes consistant à :
A) prévoir une plaque de silicium dotée d’une ou plusieurs cellule(s) solaire(s) ou sous-cellule(s) solaire(s) fabriquée(s) au moins partiellement, ladite plaque ayant une face dite « supérieure », une face dite « inférieure » opposée à la face supérieure, les faces supérieure et inférieure suivant une orientation cristalline ‘(100)’, et des bords latéraux entre ladite face supérieure et ladite face inférieure et suivant une orientation cristalline ‘(110)’,
B) réaliser sur ladite face supérieure de la plaque :
- une pluralité de sillons distincts, lesdits sillons étant répartis sur ladite face supérieure de la plaque le long d’un axe donné ∆ qui s’étend parallèlement à des premiers bords latéraux opposés de ladite plaque, ou
- d’un unique sillon, qui s’étend entre des deuxièmes bords latéraux orthogonaux aux premiers bords latéraux, l’unique sillon joignant avantageusement les deuxièmes bords latéraux.
De tels sillons permettent de guider une fissure de clivage lorsqu’on souhaite ultérieurement réaliser un clivage mécanique de la plaque. On peut ainsi obtenir un plan de clivage avec une très faible désorientation par rapport à la direction souhaitée.
Avantageusement, la plaque est dotée d’au moins une première ligne conductrice et d’au moins une deuxième ligne conductrice, la première et deuxième ligne conductrice s’étendant sur la face supérieure de la plaque parallèlement auxdits premiers bords latéraux, la pluralité de sillons ou l’unique sillon étant réalisé(s) entre la première ligne conductrice et ladite deuxième ligne conductrice.
Typiquement, après l’étape B), une étape de clivage de la plaque par action mécanique sur la plaque est réalisée en lui appliquant au moins une force, en particulier pour mettre en flexion de la plaque. Lors de cette étape de clivage, une fissure de clivage se propage entre les sillons ou le long de l’unique sillon et la plaque est séparée en une première portion et une deuxième portion. Chaque portion est susceptible de former une sous-cellule solaire.
De manière avantageuse, entre l’étape B) et l’étape C) : au moins une entaille d’amorce peut être formée dans la plaque au niveau d’un des deuxièmes bords latéraux.
Après l’étape de clivage de la plaque : un assemblage de la première portion avec une autre portion de silicium ou avec ladite deuxième portion peut être mise en œuvre.
Selon un autre aspect, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé pour la mise en œuvre d’un dispositif photovoltaïque, en particulier d’au moins une sous-cellule solaire comprenant des étapes consistant à :
A) prévoir une plaque de silicium dotée d’éléments constitutifs de cellule(s) solaire(s) ou dotée de sous-cellule(s) solaire(s) au moins partiellement réalisée(s), ladite plaque ayant une face dite « supérieure », une face dite « inférieure » opposée à la face supérieure, les faces supérieure et inférieure suivant une orientation cristalline ‘(100)’, des bords latéraux entre ladite face supérieure et ladite face inférieure et suivant une orientation cristalline ‘(110)’,
B) réaliser sur ladite face supérieure de la plaque:
- au moins une pluralité de sillons répartis le long d’un axe donné qui s’étend parallèlement à des premiers bords latéraux opposés de ladite plaque, lesdits sillons s’étendant principalement respectivement entre des deuxièmes bords latéraux opposés et orthogonaux auxdits premiers bords latéraux, ou
- au moins un sillon le long d’un axe donné qui s’étend entre les deuxièmes bords latéraux, ledit au moins un sillon ayant une longueur minimale Lsmin entre au moins 50% et 80% d’une distance Lt mesurée séparant les deuxièmes bords latéraux,
puis, après l’étape B), effectuer une étape de clivage de la plaque de sorte à former une fissure de clivage se propageant entre les sillons ou le long dudit au moins un sillon et à effectuer une séparation de la plaque en une première portion et une deuxième portion.
Avantageusement, l’étape de clivage de la plaque est réalisée par action mécanique sur la plaque, en particulier avec mise en flexion par application d’au moins une force.
Le procédé peut comprendre entre l’étape B) et l’étape C) : la réalisation d’au moins une entaille d’amorce dans ladite plaque, ladite entaille d’amorce étant formée au niveau d’un des deuxièmes bords latéraux.
De manière avantageuse, ladite au moins une pluralité de sillons ou ledit au moins un sillon est ou sont réalisé(s) par abrasion de la face supérieure, en particulier à l’aide d’une ou plusieurs pointes.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le ou les sillons est ou sont réalisé(s) par abrasion à l’aide d’un ou plusieurs éléments abrasifs tels que des pointes, par exemple en diamant. Une abrasion à l’aide d’un élément abrasif plutôt qu’un laser permet avantageusement de ne pas altérer les bords de découpe et de rendre plus aisé la passivation de ces bords dévoilés lors du clivage de la plaque.
Avantageusement, au moins une pluralité de sillons ou ledit au moins un sillon s’étendent de biais par rapport aux premiers bords latéraux. Une telle configuration permet d’intercepter plus aisément la fissure de clivage.
Selon une possibilité de mise en œuvre, la distance maximale Lmaxentre deux sillons successifs de ladite pluralité de sillons ou entre d’une part un sillon d’extrémité de ladite pluralité de sillons le plus proche d’un deuxième bord donné parmi lesdits deuxièmes bords latéraux et d’autre part ce deuxième bord donné est:
(1) Lmax = Ds/Tan(α*π/180)
avec Ds une valeur de déviation tolérée de fissure de clivage choisie inférieure à une distance séparant deux cellules ou deux sous-cellules formées sur ladite plaque, α un angle de désorientation maximal toléré de la fissure de clivage prédéterminé inférieur à 0.3° et de préférence inférieur à 0.1°.
Le nombre de sillons de ladite au moins une pluralité de sillons entre lesdits deuxièmes bords peut être supérieur à N, avec N = Lmax/Lt, Lt étant la distance séparant lesdits deuxièmes bords.
De manière avantageusement, les sillons de ladite au moins une pluralité de sillons sont agencés de manière périodique selon un pas de répartition donné.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le ou les sillons a ou ont une largeur Ds comprise entre 10 et 300 microns, de préférence entre 20 à 100 microns.
Selon une possibilité de mise en œuvre, la ou les sillons a ou ont une profondeur comprise entre 1 et 20 microns, de préférence entre 1 et 10 microns.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le procédé peut comprendre en outre après l’étape de clivage de la plaque: l’assemblage et/ou l’interconnexion de la première portion avec une autre portion de silicium ou avec ladite deuxième portion, de sorte à former un module photovoltaïque ou une guirlande de sous-cellules interconnectées.
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels :
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d’une figure à l’autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Une structure de départ possible pour la mise en œuvre d’un procédé suivant un mode de réalisation de la présente invention est donné sur les figures 1A et 1B. Cette structure est ici formée d’une plaque 40 de silicium avec des faces opposées 41a, 41b dites respectivement « supérieure » et « inférieure » d’orientation cristallographique ‘(100)’, la plaque 40 comportant des bords latéraux 41c, 41d, 41e, 41f ayant une orientation cristallographique ‘(110)’.
Les faces supérieure 41a et inférieure 41b ont typiquement une forme rectangulaire ou pseudo rectangulaire et de préférence carrée ou pseudo carrée. Par « pseudo-rectangulaire », on entend ici qu’à la place d’un angle droit joignant deux bords latéraux consécutifs 41c, 41d et orthogonaux, on peut avoir une portion courbe
( ), ou une portion formant un biseau reliant ces bords latéraux 41c, 41d consécutifs.
(
Une telle plaque 40 peut être obtenue à l’aide d’un procédé tel que décrit dans le document FR 3103965.
La plaque 40 peut être ainsi réalisée à partir d’un lingot que l’on découpe de sorte à former une brique. Cette brique est munie de flancs latéraux ayant une orientation cristallographique ‘(110)’ ou sensiblement égale à l’orientation cristallographique (110), et est alors ensuite elle-même découpée en plusieurs tranches, la plaque 40 étant formée à partir d’une de ces tranches.
On cherche à découper cette plaque 40 par clivage en plusieurs portions. Ces portions peuvent chacune former une sous-cellule photovoltaïque. Une sous-cellule photovoltaïque est une cellule photovoltaïque obtenue à partir d’une autre cellule photovoltaïque de plus grande taille ou d’un précurseur de cellule photovoltaïque de plus grande taille. On peut par exemple avoir des sous-cellules correspondant à des demi-cellules photovoltaïques, des quarts de cellules photovoltaïques.
La plaque 40 que l’on souhaite scinder peut déjà comporter un, plusieurs, ou la totalité des éléments constitutifs de cellules ou sous-cellules photovoltaïques.
Ainsi, on souhaite effectuer le clivage tandis qu’une ou plusieurs étapes technologiques de réalisation de cellule solaire ou de partie de cellule solaire ont déjà été effectuées sur la plaque 40. La ou les cellules ou sous-cellules solaires réalisées peuvent être par exemple de type à hétérojonction (HET).
Parmi ces autres étapes technologiques peuvent figurer une ou plusieurs voire toutes les étapes suivantes :
- au moins une étape de texturation de surface,
- au moins une étape de dopage en particulier par diffusion par exemple de Bore sur les faces inférieure et supérieur de la plaque et/ou mais ajout de couches de Si amorphe dopé en surface,
- au moins une étape de gravure en face arrière,
- au moins une étape d’ajout d’une couche barrière en face avant afin d’empêcher un ajout de dopants lors d’une autre étape de diffusion en face arrière,
- au moins une étape de dopage en face arrière en particulier par diffusion par exemple de Phosphore,
- de manière optionnelle au moins une gravure de couche(s) barrière de diffusion ainsi que de couches créées pendant la diffusion du phosphore,
- au moins une étape de formation d’au moins une couche de passivation,
- au moins une étape de formation d’une ou plusieurs couches antireflets.
Dans le cas de cellules ou sous-cellules HET, une couche barrière et une gravure de couche barrière ne sont pas nécessaires. Des dépôts de couches de Si amorphe/TCO (pour « Transparent conducting oxide » ou oxyde transparent conducteur) sont typiquement réalisés sur une seule face par un procédé de type PECVD pour (« Plasma-enhanced chemical vapor deposition »).
Dans l’exemple de réalisation illustré, la plaque 40 est dotée sur au moins sa face supérieures 41a de lignes conductrices 107, 109 communément appelées barres ou « busbar ». Les lignes conductrices 107, 109 sont de préférence agencées parallèlement aux bords latéraux 41c, 41e de la plaque 40.
Chaque ligne conductrice 107, 109 permet de conduire un courant électrique photo-généré consécutivement à une réception de photons sur une ou plusieurs zones sensibles de plaque 40.
Ces lignes conductrices 107, 109 sont typiquement métalliques, par exemple à base d’Ag et peuvent être formées par exemple par une technique de sérigraphie ou d’impression sur la face supérieure 41a. Bien que non représentés sur les figures 1A, 1B des ensembles de doigts de grille métalliques reliés entre eux par une ligne conductrice 107, 109 peuvent être également réalisés. Ces ensembles de doigts conducteurs placés en regard d’une zone sensible participent à la collecte du courant photo-généré.
Pour faciliter le clivage de la plaque 40 en plusieurs portions, par exemple en au moins deux portions élémentaires distinctes, on forme une pluralité de sillons 115 comme représentés de manière schématique sur la vue partielle de dessus de la .
Les sillons 115 encore appelées « indentations » ou « tranchées », sont réalisés par abrasion de la surface de plaque 40.
Un dispositif ou un outil, muni d’un ou plusieurs éléments abrasifs, tels que des pointes, par exemple en diamant, peut être en particulier utilisé. L’abrasion est réalisée ici de préférence avec un outil abrasif plutôt qu’avec un laser, afin de ne pas détériorer le matériau de la plaque 40 et permettre ultérieurement de passiver cette dernière plus aisément.
Les sillons 115 sont répartis sur la face supérieure 41a entre une première extrémité 42A de plaque 40 située au niveau d’un bord latéral 41f et une deuxième extrémité 42B de la plaque 40 située au niveau d’un bord latéral 41d opposé de la plaque 40, le long d’un axe ∆ donné qui est parallèle à la face supérieure 41a et à des bords latéraux 41c, 41e opposés de la plaque 40, orthogonaux aux bords 41d, 41f.
Les sillons 115 sont ici répartis le long de l’axe donné ∆ entre la ligne conductrice 107 d’une première cellule solaire ou sous-cellule solaire C1 et l’autre ligne conductrice 109 d’une deuxième cellule ou sous-cellule solaire C2 et s’étend entre la première et la deuxième extrémité sans couper les lignes conductrice 107, 109, de préférence parallèlement aux lignes conductrices 107, 109.
On souhaite ici réaliser le clivage de la plaque 40 par propagation d’une fissure de clivage et de préférence de sorte que cette fissure de clivage ne vienne pas, comme illustré sur la , rencontrer une cellule ou une sous-cellule et en particulier des lignes conductrices 107, 109 lorsque la fissure dévie de l’axe dans lequel elle est censée se propager.
Les sillons 115 sont ici prévus pour empêcher cette propagation intempestive. En cas de déviation de la fissure de clivage évoquée ci-dessus, les sillons 115 sont prévus pour permettre de dévier la trajectoire de la fissure de clivage Fc (matérialisée de manière schématique sur la ).
Les sillons 115 peuvent être prévus avec une longueur ls (dimension mesurée parallèlement à l’axe x d’un repère orthogonal [O ; x ; y ; z] donné notamment sur la ) comprise par exemple entre 500 microns et 2 mm, une largeur Ds comprise par exemple entre 10 et 300 microns, de préférence entre 20 à 100 microns.
La profondeur des sillons 115 (dimension mesurée parallèlement à l’axe z, autrement dit orthogonale au plan de la ) est prévue de préférence entre un dixième de l’épaisseur totale etde la plaque 40 et un tiers de l’épaisseur etde la plaque 40. Les sillons 115 peuvent avoir une profondeur comprise par exemple entre 1 et 20 microns, typiquement entre 1 et 10 microns. La profondeur des sillons 115 est de préférence au maximum de l’ordre de 1/10ème de l’épaisseur de la cellule.
Dans l’exemple de réalisation particulier illustré sur la , les sillons 115 s’étendent parallèlement ou sensiblement parallèlement à la première ligne conductrice 107 et à ladite deuxième ligne conductrice 109. Les sillons 115 peuvent être décentrés par rapport à un axe médian (dans l’exemple correspondant à l’axe ∆) d’une zone de séparation entre les cellules ou sous-cellules C1, C2. Selon une variante illustrée sur la , les sillons 115 peuvent être avantageusement orientés de biais par rapport à l’axe ∆, de préférence entre 0 et 45° par rapport à cet axe afin de mieux intercepter la fissure de clivage. Un sillon de biais permet d’en limiter la largeur et de maximiser la probabilité de collision entre la fissure de clivage et le sillon.
Un nombre minimal de sillons 115 est de préférence prévu dans la zone de clivage entre cellules ou sous-cellules C1, C2.
De même, on prévoit avantageusement une longueur maximale Lmax entre deux sillons 115 ou entre un sillon 115 et un bord latéral 41d, 41f afin de pouvoir réaliser correctement la fissure de clivage.
Cette longueur maximale Lmax peut être prévue de sorte que :
Lmax = Ds/Tan(α*π/180), avec Ds une valeur de déviation autorisée correspondant sensiblement à la largeur du sillon 115 choisie inférieure à une distance W12inter-cellules C1, C2 ici inférieure à la distance entre la première ligne conductrice 107 et la deuxième ligne conductrice 109 et typiquement inférieure à la moitié de la distance entre ces lignes conductrices 107, 109, α un angle de désorientation maximal toléré de fissure de clivage par rapport à l’axe ∆ prédéterminé choisi inférieur à 0.3°, de préférence inférieure à 0.1°. La valeur de déviation Ds est typiquement entre W12/6 et W12/2.
Le nombre de sillons entre les bords 41d, 41f est prévu de préférence supérieur à N, avec N = Lmax/Lt, Lt étant la distance entre les bords 41d, 41f.
Selon un exemple de réalisation particulier, si l’on prend par exemple un angle α de désorientation de l’ordre de 0.3°, une longueur totale de cellule
Lt = 156,75 mm (correspondant à longueur d’une cellule solaire de format communément appelé « M2 », que l’on tolère une déviation de 0,2 mm pour une largeur de tranchée de 0,6 mm, on prévoit N = 5 sillons 115, avec un sillon agencé selon un pas Lmax d’ordre de 37 mm.
Lt = 156,75 mm (correspondant à longueur d’une cellule solaire de format communément appelé « M2 », que l’on tolère une déviation de 0,2 mm pour une largeur de tranchée de 0,6 mm, on prévoit N = 5 sillons 115, avec un sillon agencé selon un pas Lmax d’ordre de 37 mm.
Un exemple de réalisation d’une étape ultérieure de clivage visant à diviser la plaque 40 en plusieurs portions distinctes et séparées est illustré de manière schématique sur la .
Dans cet exemple, la plaque 40 sur laquelle les sillons 115 sont réalisés est disposée sur un support 130 de clivage. Une région de la face inférieure 41b (ou supérieure 41a) de la plaque 40 se trouve ici en appui sur le support 130, tandis qu’une autre région de cette même face 41b (ou 41a) est suspendue, sans être en appui sur ce support 130 ou sur un autre support. Une force F de direction qui réalise un angle non nul avec la face supérieure 41a ou inférieure 41b de la plaque 40, et de préférence verticale (direction parallèle à l’axe z d’un repère orthogonal [O ; x ; y ; z]), est appliquée sur une partie de la plaque 40. La plaque 40 est ainsi mise en flexion et de l’application de cette force F, il résulte la propagation d’une fissure de clivage. La plaque 40 est dans cet exemple suspendue et n’est pas en appui sur le support 130 ou sur un autre support, mais d’autres techniques de mise en flexion peuvent être employées.
Une séparation entre des portions 40a et 40b de la plaque 40 est ainsi mise en œuvre ( ). Ces portions 40a, 40b sont typiquement prévues pour former chacune une portion de cellule solaire autrement dit une sous-cellule. Dans l’exemple de réalisation illustré, un clivage en demi-cellules est réalisé, mais on peut également prévoir de diviser par clivage la plaque 40 en un nombre de portion supérieur à deux, par exemple en six portions distinctes.
Sur la , des portions de plaque 40a, 40b séparées par cette technique de clivage comportent cette fois chacune au moins une ligne conductrice 107, 109, et un ensemble de doigts 117, 119 de grille métalliques reliés entre eux par une ligne conductrice 107, 109. Les doigts 117, 119 sont typiquement orientés orthogonalement aux lignes conductrices 117, 119.
D’autres manières de réaliser le clivage que celle représentée sur la peuvent être employées, mais on privilégie ici une méthode purement mécanique en imposant une flexion à la plaque 40, ce afin de pouvoir passiver plus aisément les bords 44a, 44b de découpe.
Les portions 40a, 40b sont destinées ensuite à être assemblées et/ou interconnectées pour former un module photovoltaïque.
Dans le cas notamment, où les étapes technologiques de réalisation de cellule solaire décrites précédemment ont déjà été effectuées lorsque l’on réalise le clivage, les portions 40a, 40b obtenues à l’issue de ce clivage peuvent être ensuite passivées au niveau de la face ou tranche mise à nue par le clivage et que l’on appelle bord 44a, 44b dé découpe. Une telle passivation est typiquement effectuée par dépôt de matériau diélectrique tel que par exemple du SiNxou de l’AlOxdéposé par exemple par PECVD. Au moins une des portions 40a, 40b de plaque obtenue par clivage peut être directement assemblée avec une autre portion de plaque afin de constituer un assemblage de sous-cellules solaires.
Dans l’exemple de réalisation particulier de la , les portions 40a, 40b issues du clivage de la plaque 40 sont ensuite assemblées électriquement selon un agencement particulier de type « shingle », autrement dit où une portion 40a de plaque est en contact mécanique et électrique et chevauche une autre portion 40b. L’autre portion 40b peut être avantageusement reliée à la portion 40a par l’intermédiaire d’une colle conductrice.
Pour faciliter le clivage, on peut, de manière optionnelle, réaliser en plus des sillons 115, au moins une entaille 165 dite « d’amorce » autrement dit une fente à proximité ou au niveau d’un bord 41d ou 41f de la plaque 40. L’entaille forme ainsi un départ d’une zone de découpe ou de séparation sur la plaque destinée à être complétée ultérieurement. Cette entaille 165 d’amorce peut être prévue par exemple avec une longueur (dimension mesurée parallèlement à l’axe x du repère orthogonal [O ;x ;y ;z] donné sur la ) comprise par exemple entre 0.2 mm et 2 mm, avantageusement entre 0.5 mm et 1 mm. L’entaille 165 d’amorce peut être réalisée avec une profondeur (dimension mesurée parallèlement à l’axe z) comprise par exemple entre 30 µm et 60 µm pour une plaque d’épaisseur e totale comprise entre 130 µm et 160 µm. L’entaille 165 d’amorce peut être formée avant ou après la réalisation des sillons 115.
L’entaille 165 est ici de préférence également réalisée avec un élément abrasif tel qu’une pointe, par exemple en diamant plutôt qu’avec un laser. Cela permet également de rendre plus aisée une passivation éventuelle d’un bord 41d de la plaque 40 sur laquelle cette entaille 165 est formée.
Dans l’un ou l’autre des exemples de réalisation qui viennent d’être décrits, on réalise une succession de sillons 115 sur la plaque 40. Bien que l’on souhaite de préférence minimiser l’endommagement de la plaque 40 et donc l’étendue de la zone gravée, il est en variante possible de prévoir un sillon 215 continu qui s’étend d’un bord 41d vers un bord opposé 41f de la plaque 40 ou comme sur la , sur au moins une longueur Lsmin mesurée à partir d’un bord 41d ou 41f de la plaque 40.
Dans le cas d’un sillon unique, la longueur du sillon unique est de préférence prévue d’au moins une distance comprise entre un bord de la cellule et le dernier sillon le plus éloigné de ce bord lorsqu’on forme une pluralité de sillons selon les modalités décrites précédemment.
La longueur minimale d’un sillon unique Lsmin est ainsi de préférence prévue entre au moins 50% et 80% d’une distance Lt entre les bords latéraux opposées de la plaque. Par exemple la longueur Lt pour une cellule M2, est de l’ordre de 156,75mm.
Dans l’un ou l’autre des exemples de réalisation qui viennent d’être décrits, on réalise une succession de sillons 115 ou un sillon 215 continu sur une face dite « supérieure » de la plaque 40, entre au moins deux portions de plaques à séparer. Cette face bien que nommée supérieure ne correspond pas nécessairement à la face communément appelée face « avant » d’une cellule solaire. Ainsi, une réalisation de sillons en face arrière d’une cellule solaire ou d’une cellule solaire en cours de fabrication peut également être mise en œuvre.
Claims (12)
- Procédé pour la mise en œuvre d’un dispositif photovoltaïque, en particulier d’au moins une sous-cellule solaire comprenant des étapes consistant à :
A) prévoir une plaque (40) de silicium dotée d’éléments constitutifs de cellule(s) solaire(s) (C1, C2) ou dotée de sous-cellule(s) solaire(s) au moins partiellement réalisée(s), ladite plaque ayant une face (41a) dite supérieure, une face (41b) dite inférieure opposée à la face supérieure, les faces supérieure et inférieure suivant une orientation cristalline ‘(100)’, des bords latéraux (41c, 41e) entre ladite face supérieure et ladite face inférieure et suivant une orientation cristalline ‘(110)’,
B) réaliser sur ladite face supérieure (41a) de la plaque (40):
- au moins une pluralité de sillons (115) répartis le long d’un axe donné (∆) qui s’étend parallèlement à des premiers bords latéraux (41c, 41d) opposés de ladite plaque (40), lesdits sillons s’étendant principalement respectivement entre des deuxièmes bords latéraux (41f, 41d) opposés et orthogonaux auxdits premiers bords latéraux, ou
- au moins un sillon (215) le long d’un axe donné (∆) qui s’étend entre les deuxièmes bords latéraux (41f, 41d), ledit au moins un sillon (215) ayant une longueur minimale (Lsmin) entre au moins 50% et 80% d’une distance Lt entre les deuxièmes bords latéraux,
puis, après l’étape B), effectuer une étape de clivage de la plaque de sorte à former une fissure de clivage se propageant entre les sillons (115) ou le long dudit au moins un sillon (215) et à effectuer une séparation de la plaque (40) en une première portion (40a) et une deuxième portion (40b). - Procédé selon la revendication 1, ladite plaque (40) étant dotée d’au moins une première ligne conductrice (108) et d’au moins une deuxième ligne conductrice (109) s’étendant sur la face (41a) supérieure parallèlement auxdits bords latéraux (41c, 41d), ladite au moins une pluralité de sillons (115) ou ledit au moins un sillon (215) étant réalisé(s) entre la première ligne conductrice (107) et ladite deuxième ligne conductrice (109).
- Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’étape de clivage de la plaque est réalisée par action mécanique sur la plaque (40), en particulier avec mise en flexion par application d’au moins une force (F).
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant entre l’étape B) et l’étape C) : la réalisation d’au moins une entaille (165) d’amorce dans ladite plaque (40), ladite entaille (165) d’amorce étant formée au niveau d’un des deuxièmes bords latéraux (41f, 41d).
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel ladite au moins une pluralité de sillons (115) ou ledit au moins un sillon (215) est ou sont réalisé(s) par abrasion de la face supérieure (41a), en particulier à l’aide d’une ou plusieurs pointes.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel ladite au moins une pluralité de sillons (115) ou ledit au moins un sillon (215) s’étendent de biais par rapport aux premiers bords latéraux (41c, 41d).
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la distance maximale Lmaxentre deux sillons successifs de ladite pluralité de sillons (115) ou entre d’une part un sillon d’extrémité de ladite pluralité de sillons (115) le plus proche d’un deuxième bord donné parmi lesdits deuxièmes bords latéraux (41f, 41d) et d’autre part ce deuxième bord donné est :
(1) Lmax = Ds/Tan(α*π/180)
avec Ds une valeur de déviation tolérée de fissure de clivage choisie inférieure à une distance séparant deux cellules ou deux sous-cellules formées sur ladite plaque, α un angle de désorientation maximal toléré de la fissure de clivage prédéterminé inférieur à 0.3° et de préférence inférieur à 0.1°. - Procédé selon la revendication 7, dans lequel le nombre de sillons (115) de ladite au moins une pluralité de sillons (115) entre lesdits deuxièmes bords (41f, 41d) est supérieur à N, avec N = Lmax/Lt, Lt étant la distance entre lesdits deuxièmes bords.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel les sillons (115) de ladite au moins une pluralité de sillons (115) sont agencés de manière périodique selon un pas de répartition donné.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, ladite au moins une pluralité de sillons (115) ou ledit au moins un sillon (215) ayant une largeur (Ds) comprise entre 10 et 300 microns, de préférence entre 20 à 100 microns.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, ladite au moins une pluralité de sillons (115) ou ledit au moins un sillon (215) ayant une profondeur comprise entre 1 et 20 microns, de préférence entre 1 et 10 microns.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 11, comprenant en outre après l’étape de clivage de la plaque (40) : l’assemblage et/ou l’interconnexion de la première portion (40a) avec une autre portion de silicium ou avec ladite deuxième portion (40b), de sorte à former un module photovoltaïque ou une guirlande de sous-cellules interconnectées.
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