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17 déc
17/12/2019 10:00

Sciences & Société

Soutenance de thèse : Elise BRUHAT

Développement de cellules photovoltaïques silicium homojonction industrialisables à contacts passivés

Doctorante : Elise BRUHAT

Laboratoire INSA : INL
Ecole doctorale : ED160 : Electronique Electrotechinque Automatique

Afin de rendre l’électricité photovoltaïque encore plus attractive, le développement de cellules solaires moins chères mais aussi plus performantes reste un enjeu pour le déploiement des énergies renouvelables. Si les technologies des cellules solaires à base de silicium à homojonction dominent le marché mondial, les performances de ces structures peuvent encore être améliorées. En effet, le contact direct entre la grille métallique et les zones fortement surdopées est source de pertes par recombinaison des porteurs de charges. Face à cette limitation, de nouvelles structures de cellules voient le jour : les cellules à contacts passivés. Ces structures visent à délocaliser la prise de contact grâce à l’introduction de couches passivantes entre le substrat de silicium cristallin et la grille de métallisation, diminuant drastiquement les phénomènes de recombinaisons au sein des dispositifs.
La technologie de contacts passivés la plus connue reste celle des cellules à hétérojonction de silicium a-Si:H/c-Si. Cette technologie mature reste néanmoins limitée car elle est éloignée du standard industriel mais aussi car elle n’est pas compatible avec les procédés utilisant des températures excédant 250°C. De plus, l’utilisation d’indium, matériau cher et dont la ressource est limitée, dans les couches d’Oxyde Transparent Conducteur (OTC) reste un frein à l’industrialisation de masse du procédé.
Il est alors nécessaire de développer de nouvelles technologies de contacts passivés, compatibles avec des procédés à haute température (supérieures à 800°C), et donc intégrables au sein d’une ligne de production existante. Des approches utilisant des couches ultraminces d’oxydes ou des empilements diélectriques/OTC sur des cellules à homojonction ainsi que par jonctions poly-silicium sur oxyde mince ont donc été investiguées. Afin de diminuer les pertes résistives et potentiellement de diminuer les pertes par recombinaison au niveau des contacts, des couches intermédiaires d’OTC ont été développées. Ces travaux de thèse se sont ainsi focalisés sur le développement de couches d’oxyde de zinc dopé à l’aluminium (AZO) par pulvérisation cathodique (PC) et Atomic Layer Deposition (ALD) pour les cellules solaires à contact passivés. L’intégralité de ces développements est alors testée au sein de dispositifs photovoltaïques.

Informations complémentaires

  • Site de l'INES au Bourget du lac, salle 107, bât. Lynx 4 (Bourget-du-Lac)

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