CH719603A1 - Structure opto-electronique multicouche flexible. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une structure opto-électronique multicouche (100), flexible, sensiblement planaire, comportant: un substrat (101) comprenant au moins une couche polymérique de substrat (111); une première et une deuxième couche conductrice (140, 141) comprenant au moins une première et une deuxième électrode (145, 146); au moins une couche carbonée (130); et au moins une couche polymérique de passivation (121). La couche carbonée peut comporter du graphène. L'invention concerne également un dispositif photovoltaïque comprenant de ladite structure et un procédé de fabrication d'une structure opto-électronique multicouche flexible.
Description
DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente invention concerne le domaine des dispositifs opto-électroniques, notamment des dispositifs photovoltaïques, destinés à produire de l'électricité.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
[0002] Les dispositifs opto-électroniques, tels des dispositifs photovoltaïques, trouvent de l'utilité dans le domaine des téléphones portables, des montres bracelet ou des tablettes tactiles, entre autres. Ils peuvent servir à capter de la lumière pour la transformer en énergie pour alimenter un module électronique, par exemple.
[0003] On connaît les dispositifs photovoltaïques, notamment des cellules généralement constituées de semi-conducteurs, par exemple à base de silicium. Une couche de silicium peut être de type N (ou dopé N) ou de type P (ou dopé P) selon le mécanisme de transport de courant qui est dominant dans la couche de silicium, soit par des électrons, soit par des trous, respectivement. Ces dispositifs comportent une couche de type P reliée à un premier électrode, la couche de type P étant recouverte d'une couche de type N reliée à un deuxième électrode. L'exposition de ces à des rayons électromagnétiques, par exemple à la lumière visible, provoque l'apparition d'une différence de potentiel entre les deux électrodes.
[0004] Un but de la présente invention est de proposer un dispositif photovoltaïque qui soit plus efficace. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'une structure opto-électronique multicouche flexible pour un dispositif photovoltaïque qui soit facile à réaliser.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
[0005] Une structure opto-électronique multicouche flexible est proposé, la structure étant utilisable dans un dispositif photovoltaïque pour produire une tension électrique en présence d'un rayonnement électromagnétique.
[0006] Selon un premier aspect, une structure opto-électronique multicouche, flexible, sensiblement planaire est proposée. La structure opto-électronique comporte au moins une couche polymérique de substrat, une première couche conductrice, au moins une couche carbonée, une deuxième couche conductrice et au moins une couche polymérique de passivation. Selon un mode de réalisation, la couche carbonée comporte du graphène. Selon un mode de réalisation, la couche carbonée comporte des nanoparticules (par exemple 1nm - 100nm) de graphène, soit des nanotubes, soit des nano-sphères, soit des nano-fils de graphène. Selon un mode de réalisation, la couche carbonée comporte un réseau bidimensionnel de graphène.
[0007] Selon un autre mode de réalisation, la structure opto-électronique multicouche comporte deux couches de graphène, soit une couche de graphène dopé N et une couche de graphène dopé P.
[0008] Selon un autre aspect, un procédé pour la fabrication d'une structure opto-électronique multicouche flexible est proposé, le procédé comportant : dépôt d'une première couche métallique sur une première couche polymérique de substrat ; dépôt d'une première couche d'encre contenant du graphène sur la première couche métallique, préférablement par un procédé dit „slot die“ ; séchage de la couche d'encre, préférablement par l'irradiation par des rayons infrarouges ; dépôt d'une deuxième couche métallique sur la couche d'encre contenant du graphène ; et dépôt d'une première couche polymérique de passivation. Selon un mode de réalisation, le procédé comporte en outre une étape de collage d'une deuxième couche de substrat par-dessus la première couche polymérique de substrat et / ou une deuxième couche polymérique de passivation par-dessus la première couche polymérique de passivation.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
[0009] Les caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description de plusieurs formes d'exécution données uniquement à titre d'exemple, nullement limitative en se référant aux figures schématiques, dans lesquelles : – La FIG. 1 montre les différentes couches présentes dans une structure opto-électronique multicouche flexible selon un mode de réalisation de la présente invention ; et – La FIG. 2 montre les différentes couches présentes dans une structure opto-électronique multicouche flexible selon un autre mode de réalisation ;
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
[0010] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une structure opto-électronique multicouches flexible. La structure est sensiblement planaire, de préférence longiforme, s'étendant dans deux dimensions.
[0011] La structure peut comporter deux couches conductrices comprenant des tracées conductrices, autrement dit des électrodes.
[0012] Selon un mode de réalisation, la structure comporte une couche carbonée entre les deux électrodes. La couche carbonée peut être du graphène. Une interface entre le graphène et une électrode fait une barrière Schottky. Un rayonnement électromagnétique incident sur la structure provoque l'apparition d'une différence de potentiel entre les deux électrodes.
[0013] Les électrodes et les couches carbonées se trouvent en sandwich entre le substrat et la passivation. Selon un mode préféré de réalisation, la passivation et le substrat comportent chacun deux couches du polymère collées ensemble. La structure est donc étanche à l'air et à l'eau, électriquement isolante et résistante mécaniquement contre les griffures et / ou des coupures. Le substrat est collé une des couches métalliques par une couche adhérente (198, 298). La passivation est collée à l'autre couche métallique par une couche adhérente (198, 298). Selon un mode de réalisation, la couche adhérente (198, 298) comporte du carbone, du silicium, de l'oxygène et de l'hydrogène, préférablement du PDMS. Le PDMS est préférablement déposée par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma dans un environnement sous pression atmosphérique.
[0014] Selon un mode de réalisation, le polymère comporte un matériau polymère flexible, par exemple le polyéthylène téréphtalate (PET). D'autres polymères sont également possible, par exemple le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polychlorure de vinyle (PVC), le PVC souple (PVC-P), le polystyrène (PS), le polycarbonate (PC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polyoxyméthylène (POM), le polytéréphtalate d'éthylène (PET), le polyester, le co-polyester, la polyétheréthercétone (PEEK), le polyamide, notamment le polyamide 6 (PA6), le polyamide 12 (PA12), le polyamide 10, le polyamide 610, le polyamide 66, le polyamide à base de constituants aliphatiques et cycloaliphatiques tels que notamment MACM12 ou le co-polyamide amorphe, de préférence à base de PA12, ou des copolymères ou mélanges de ceux-ci.
[0015] La couche métallisée peut comporter de l'aluminium, du cuivre, du tungsten, ou d'autres métaux. Le substrat peut être traité par un plasma pour améliorer l'adhésion.
Claims (15)
1. Structure opto-électrique multicouche (100, 200), flexible, sensiblement planaire, comportant :
un substrat (101, 201) comprenant au moins une couche polymérique de substrat (111, 211) ;
une première couche conductrice (140, 240) comprenant au moins une première électrode (145, 245) ;
au moins une couche carbonée (130, 230) ;
une deuxième couche conductrice (141, 241) comprenant au moins une deuxième électrode (146, 246) ; et
au moins une couche polymérique de passivation (121, 221).
2. Structure (100, 200) selon la revendication 1, dans laquelle la couche carbonée (130, 230) comporte du graphène.
3. Structure (100, 200) selon la revendication 2, dans laquelle la couche carbonée (130, 230) comporte des nanoparticules de graphène, soit des nanotubes, soit des nano-sphères, soit des nano-fils de graphène.
4. Structure (100, 200) selon la revendication 3, dans laquelle les nanoparticules graphène ont une taille d'entre 1nm et 100nm.
5. Structure (100, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la couche carbonée (130, 200) comporte un réseau bidimensionnel de graphène.
6. Structure (200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la structure (200) comportant de surcroit une deuxième couche carbonée (230), la première couche carbonée (230) étant de type N ou P, la deuxième couche carbonée (231) étant de type P ou N, respectivement, la deuxième couche carbonée (231) étant en contact avec la première couche carbonée (230).
7. Structure (100, 200) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le substrat (101, 201) et / ou la passivation (102, 202) sont collés à leurs couches métalliques (140, 141, 240, 241) respectives par une couche adhérente (198, 298) comportant du carbone, du silicium, de l'oxygène et de l'hydrogène.
8. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le substrat (101, 201) comporte au moins deux couches polymériques de substrat (110, 111, 210, 211) collées par au moins une couche adhérente (198, 298) et / ou la passivation (102, 202) comporte au moins deux couches polymériques de passivation (120, 121, 220, 221) collés par au moins une couche adhérente (198, 298), les couches adhérentes (198, 298) comportant du carbone, du silicium, de l'oxygène et de l'hydrogène.
9. Structure (100, 200) selon la revendication 3, dans laquelle la couche adhérente (198, 298) comporte du polydiméthylsiloxane.
10. Dispositif photovoltaïque pour produire une tension électrique entre une deux bornes, le dispositif comprenant une structure opto-électronique multicouche flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les deux bornes sont la première électrode et la deuxième électrode.
11. Procédé de fabrication d'une structure opto-électronique multicouche flexible, le procédé comportant :
dépôt d'une première couche métallique sur une première couche polymérique de substrat ;
dépôt d'une couche d'encre contenant du graphène sur la première couche métallique ;
séchage de la couche d'encre ;
dépôt d'une deuxième couche métallique sur la couche d'encre contenant du graphène ; et
dépôt d'une première couche polymérique de passivation.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la couche d'encre est déposée par un procédé dit „slot die“.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, dans lequel la couche d'encre est séchée par irradiation par rayons infrarouges.
14. Procédé de fabrication de la structure selon la revendication 11, dans lequel les couches adhérentes (198, 298) sont déposées par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma dans un environnement sous pression atmosphérique.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, comportant en outre : une étape de collage d'une deuxième couche de substrat par-dessus la première couche polymérique de substrat ; et / ou une étape de dépôt d'une deuxième couche polymérique de passivation par-dessus la première couche polymérique de passivation.
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