FR2949776A1

FR2949776A1 - Element en couches pour l'encapsulation d'un element sensible

Info

Publication number: FR2949776A1
Application number: FR0956207A
Authority: FR
Inventors: Claire Thoumazet; Fabrice Abbott; Fabienne Piroux
Original assignee: Saint Gobain Performance Plastics Corp
Current assignee: Saint Gobain Performance Plastics Corp
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-11
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: AU2010294305B2; JP2013504863A; EP2476147A1; FR2949776B1; CN102714280A; BR112012005447A2; MX2012002892A; US20120228668A1; CN102714280B; WO2011029787A1; JP5607166B2; US9246131B2; AU2010294305A1

Abstract

Cet élément en couches (11) pour l'encapsulation d'un élément (12) sensible à l'air et/ou l'humidité, notamment un élément collecteur ou émetteur de rayonnement tel qu'une cellule photovoltaïque ou une diode électroluminescente organique, comprend une couche polymère (1) et une couche barrière (2) contre au moins une face (1A) de la couche polymère. La couche barrière (2) consiste en un empilement d'au moins deux couches minces (21, 22, 23, 24) de nitrure de silicium hydrogéné ayant des densités alternativement plus faibles et plus fortes.

Description

ELEMENT EN COUCHES POUR L'ENCAPSULATION D'UN ELEMENT SENSIBLE La présente invention a trait à un élément en couches pour l'encapsulation d'un élément sensible à l'air et/ou l'humidité, notamment un élément collecteur ou émetteur de rayonnement tel qu'une cellule photovoltaïque ou une diode électroluminescente organique. L'invention a également trait à un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement comprenant un tel élément en couches, ainsi qu'à un procédé de fabrication d'un tel élément en couches. Un dispositif collecteur de rayonnement est, notamment, un module photovoltaïque comprenant au moins une cellule photovoltaïque propre à collecter et convertir l'énergie issue d'un rayonnement en énergie électrique. Un dispositif émetteur de rayonnement est, notamment, un dispositif OLED comprenant au moins une diode électroluminescente organique, ou OLED, propre à convertir de l'énergie électrique en un rayonnement. De manière connue, les éléments de conversion d'énergie d'un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement, à savoir les cellules photovoltaïques dans le cas d'un module photovoltaïque ou les structures OLED dans le cas d'un dispositif OLED, comprennent un matériau propre à assurer la conversion d'énergie et deux contacts électriquement conducteurs de part et d'autre de ce matériau. Or, quelle que soit leur technologie de fabrication, ces éléments de conversion d'énergie sont susceptibles d'être dégradés sous l'effet de conditions environnementales, notamment sous l'effet d'une exposition à l'air ou à l'humidité. A titre d'exemple, pour des structures OLED ou des cellules photovoltaïques organiques, l'électrode avant et le matériau organique sont particulièrement sensibles aux conditions environnementales. Pour des cellules photovoltaïques à couches minces comprenant une couche d'absorbeur inorganique, l'électrode avant de la cellule, formée à base d'une couche d'oxyde conducteur transparent (Transparent Conductive Oxide ou TCO) ou à base d'une couche métallique transparente (Transparent Conductive Coating ou TCC), est également très sensible aux conditions environnementales.

Afin de protéger les éléments de conversion d'énergie d'un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement vis-à-vis de dégradations dues à une exposition à l'air ou à l'humidité, il est connu de fabriquer le dispositif avec une structure laminée, dans laquelle les éléments de conversion d'énergie sont encapsulés et associés à un substrat avant, ou substrat à fonction verrière, ainsi qu'éventuellement à un substrat arrière, ou substrat à fonction support. En fonction de l'application du dispositif, les substrats avant et arrière peuvent notamment être constitués en un verre transparent ou en un polymère thermoplastique transparent, par exemple en polyéthylène, en polyester, en polyamide, en polyimide, en polycarbonate, en polyuréthane, en polyméthacrylate de méthyle, ou en un polymère fluoré. Dans le cas d'une cellule photovoltaïque comportant une couche d'absorbeur à base de composé chalcopyrite, notamment comportant du cuivre, de l'indium et du sélénium, dite couche d'absorbeur CIS, éventuellement additionnée de gallium (couche d'absorbeur CIGS), d'aluminium ou de soufre, un intercalaire de feuilletage polymère est positionné entre l'électrode avant et le substrat avant, afin de garantir une bonne cohésion du module lors de son assemblage, notamment par laminage. Il a toutefois été constaté que, lorsqu'un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement comprend un intercalaire de feuilletage polymère ou un substrat polymère positionné contre un élément de conversion d'énergie sensible à l'air et/ou l'humidité, le dispositif présente un taux de dégradation important. En effet, la présence de l'intercalaire de feuilletage, qui tend à stocker l'humidité, ou du substrat polymère, qui présente une perméabilité importante, favorise la migration d'espèces polluantes telles que de la vapeur d'eau ou de l'oxygène vers l'élément sensible, et donc l'altération des propriétés de cet élément. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un élément en couches qui, lorsqu'il est intégré dans un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement, confère à ce dispositif une résistance améliorée, notamment à l'air et à l'humidité, en assurant une protection efficace et sur un très long terme des éléments de conversion d'énergie du dispositif qui sont sensibles à l'air et/ou l'humidité. A cet effet, l'invention a pour objet un élément en couches pour l'encapsulation d'un élément sensible à l'air et/ou l'humidité, notamment un élément collecteur ou émetteur de rayonnement tel qu'une cellule photovoltaïque ou une diode électroluminescente organique, l'élément en couches comprenant une couche polymère et une couche barrière contre au moins une face de la couche polymère, caractérisé en ce que la ou chaque couche barrière consiste en un empilement d'au moins deux couches minces de nitrure de silicium hydrogéné ayant des densités alternativement plus faibles et plus fortes. Au sens de l'invention, on entend par couche mince une couche d'épaisseur inférieure à 1 micromètre. On entend également par encapsulation d'un élément sensible, le fait de couvrir au moins une partie de l'élément sensible de telle sorte que l'élément sensible n'est pas exposé aux conditions environnementales. De plus, dans le cadre de l'invention, un élément en couches est un ensemble de couches agencées les unes contre les autres, sans préjuger d'un quelconque ordre de dépôt des couches constitutives de l'élément les unes sur les autres. Selon d'autres caractéristiques avantageuses d'un élément en couches selon l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la ou chaque couche barrière comporte, à l'interface entre une première couche et une deuxième couche de chaque paire de couches minces successives de son empilement constitutif, une zone de jonction présentant un gradient de densité entre la densité de la première couche et la densité de la deuxième couche ; - la différence entre la densité d'une couche de plus forte densité et la densité d'une couche de plus faible densité de chaque paire de couches minces successives de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière est supérieure ou égale à 10% de la densité de la couche de plus faible densité ; - l'élément en couches comprend une couche barrière contre la face de la couche polymère destinée à être dirigée du côté de l'élément sensible et/ou une couche barrière contre la face de la couche polymère destinée à être dirigée à l'opposé de l'élément sensible ; - la couche polymère est un substrat en polymère thermoplastique qui comporte une couche barrière sur au moins une de ses faces ; - la couche polymère est un intercalaire de feuilletage qui comporte une couche barrière contre au moins une de ses faces ; - la couche polymère et la ou chaque couche barrière sont transparentes, l'épaisseur géométrique de chaque couche mince de la ou chaque couche barrière étant adaptée pour maximiser la transmission d'un rayonnement à travers l'élément en couches, vers ou depuis l'élément sensible, par un effet antireflet ; - l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière comporte au moins la superposition d'une couche mince de nitrure de silicium hydrogéné d'indice de réfraction compris entre 1,8 et 1,9 à 550 nm et d'une couche mince de nitrure de silicium hydrogéné d'indice de réfraction compris entre 1,7 et 1,8 à 550 nm. Au sens de l'invention, lorsque l'élément en couches est destiné à être intégré en face avant d'un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement, une couche est considérée comme transparente lorsqu'elle est transparente au moins dans les domaines de longueurs d'onde utiles pour, ou émises par, les éléments collecteurs ou émetteurs de rayonnement du dispositif. A titre d'exemple, dans le cas d'un module photovoltaïque comprenant des cellules photovoltaïques à base de silicium polycristallin, chaque couche transparente est avantageusement transparente dans le domaine de longueurs d'onde comprises entre 400 nm et 1200 nm, qui sont les longueurs d'onde utiles pour ce type de cellule. L'invention a également pour objet un dispositif comprenant un élément sensible à l'air et/ou l'humidité et un élément en couches tel que décrit ci- dessus en tant qu'élément d'encapsulation avant et/ou arrière de l'élément sensible. De manière avantageuse, le dispositif est un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement, l'élément sensible étant un élément collecteur ou émetteur de rayonnement, qui est agencé par rapport à l'élément en couches de manière à être apte à collecter un rayonnement traversant la couche polymère et la ou chaque couche barrière, ou à émettre un rayonnement à travers la couche polymère et la ou chaque couche barrière. En particulier, l'élément collecteur ou émetteur de rayonnement peut être une cellule photovoltaïque ou une diode électroluminescente organique.

Enfin, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un élément en couches tel que décrit ci-dessus, dans lequel on dépose au moins une partie des couches minces de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et/ou par pulvérisation cathodique. En particulier, on peut déposer au moins une partie des couches minces de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma en faisant varier pendant le dépôt la pression dans l'enceinte du dépôt et/ou la puissance et/ou les proportions relatives des précurseurs. On peut également déposer au moins une partie des couches minces de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière par pulvérisation cathodique, notamment assistée par un champ magnétique, en faisant varier pendant le dépôt la pression dans l'enceinte du dépôt et/ou la puissance.

De manière avantageuse, dans le cas où l'on dépose les couches minces de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière sur une face d'un substrat en polymère thermoplastique, on active la face du substrat préalablement au dépôt au moyen d'un plasma, par exemple un plasma d'O2 ou d'H2.

Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de quatre modes de réalisation d'un élément en couches selon l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe transversale schématique d'un module solaire photovoltaïque comprenant un élément en couches conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une coupe analogue à la figure 1 pour un dispositif OLED comprenant l'élément en couches de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle de l'élément en couches des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 pour un élément en couches conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 3 pour un élément en couches conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une coupe analogue à la figure 1 pour un module solaire photovoltaïque comprenant un élément en couches conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 7 est une vue à plus grande échelle de l'élément en couches de la figure 6. Dans l'ensemble de cette description, les valeurs numériques d'indices de réfraction sont données à 550 nm sous illuminant D65, dans la norme DIN 67507. Le module solaire photovoltaïque 50 représenté sur la figure 1 est un module photovoltaïque à couches minces, comprenant un substrat avant 1 à fonction verrière et un substrat arrière 8 à fonction support, entre lesquels est agencé un empilement de couches 2, 4, 5, 6, 7. Le substrat avant 1, destiné à être agencé du côté d'incidence du rayonnement solaire sur le module 50, est constitué en un polymère thermoplastique transparent, notamment, dans cet exemple, en polyéthylène téréphtalate (PET), et présente une épaisseur géométrique de 200 micromètres. Le substrat arrière 8 est constitué en tout matériau approprié, transparent ou non, et porte, sur sa face dirigée vers l'intérieur du module 50, c'est-à-dire du côté d'incidence du rayonnement solaire sur le module, une couche 7 électriquement conductrice qui forme une électrode arrière de la cellule photovoltaïque 12 du module 50. A titre d'exemple, la couche 7 est à base de molybdène. La couche 7 formant électrode arrière est surmontée, de manière classique, par une couche d'absorbeur 6 à composé chalcopyrite, notamment CIS ou CIGS, propre à assurer la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique. La couche d'absorbeur 6 est elle-même surmontée par une couche de sulfure de cadmium CdS, non représentée sur les figures et éventuellement associée à une couche de ZnO intrinsèque non dopé également non représentée, puis par une couche 5 électriquement conductrice qui forme une électrode avant de la cellule 12. La cellule photovoltaïque 12 du module 50 est ainsi formée par l'empilement des couches 5, 6 et 7. Un intercalaire de feuilletage polymère 4 est positionné entre la couche 5 formant électrode avant et le substrat avant 1, de manière à assurer le maintien des couches fonctionnelles du module 50 entre les substrats avant 1 et arrière 8. L'intercalaire de feuilletage 4 est une couche de polymère thermodurcissable, à savoir une couche d'éthylène vinylacétate (EVA) dans cet exemple. En variante, l'intercalaire de feuilletage 4 peut être constitué en polybutyral de vinyle (PVB), ou en tout autre matériau de propriétés adaptées.

La couche 5 formant électrode avant de la cellule 12 est une couche à base d'oxyde de zinc dopé à l'aluminium (AZO). En variante et à titre d'exemples non limitatifs, la couche 5 peut être une couche à base d'oxyde de zinc dopé au bore, une couche à base d'un autre oxyde conducteur transparent (TCO) dopé, ou une couche métallique transparente (TCC) telle qu'un empilement à base d'argent. Dans tous ces cas, la couche 5 formant électrode avant est une couche sensible, dont les propriétés sont susceptibles d'être dégradées sous l'effet d'une exposition à l'air ou à l'humidité. En vue de protéger la couche 5 vis-à-vis des conditions environnementales extérieures, le module 50 comprend une couche barrière 2, qui est intercalée entre l'intercalaire de feuilletage 4 et le substrat avant 1 en PET. L'ensemble du substrat 1 et de la couche barrière 2 superposés, où la couche barrière 2 est agencée contre la face 1A du substrat 1 destinée à être dirigée vers l'intérieur du module, forme un élément en couches 11. Dans ce mode de réalisation, la couche barrière 2 consiste en un empilement de quatre couches minces transparentes 21, 22, 23, 24 de nitrure de silicium hydrogéné ayant à la fois des densités alternativement plus faibles et plus fortes et des indices de réfraction alternativement plus faibles et plus forts. La différence entre la densité d21 = d23 des couches 21 et 23 de plus forte densité et la densité d22 = d24 des couches 22 et 24 de plus faible densité est de l'ordre de 10% de la densité d22 = d24 des couches 22 et 24 de plus faible densité. Les couches 21 à 24 étant de même nature chimique SiNXHy, cette différence de densité est obtenue en faisant varier la stoechiométrie, c'est-à-dire les valeurs de x et/ou y, entre les couches plus denses et les couches moins denses. La présence des couches de plus faible densité 22 et 24 permet de relaxer les contraintes au niveau des couches plus denses 21 et 23, ce qui limite la formation de défauts à l'intérieur de la couche barrière 2. En effet, les fortes densités s'accompagnent souvent de fortes contraintes mécaniques au sein de la couche, lesquelles peuvent être l'origine de l'apparition de fissures, qui sont des chemins privilégiés pour la diffusion d'espèces polluantes telles que la vapeur d'eau ou l'oxygène. En particulier, il apparaît qu'une couche dont la densité varie selon son épaisseur est moins susceptible de générer des fissures, et est par conséquent plus efficace en termes de protection contre la migration d'espèces polluantes, telles que la vapeur d'eau et l'oxygène, qu'une couche de même épaisseur, de densité moyenne égale ou supérieure, mais uniformément dense. La raison en est que la succession de domaines de densités différentes interrompt la propagation des fissures. Les chemins de diffusion, et par conséquent les temps de diffusion sont ainsi considérablement allongés. En outre, comme montré sur la figure 3, pour chaque paire de couches minces successives de la couche barrière 2, la couche barrière comporte, à l'interface entre les deux couches minces successives, une zone de jonction 20, d'épaisseur géométrique comprise entre 10 nm et 30 nm, de préférence entre 10 nm et 20 nm, qui présente un gradient de densité entre la densité d'une première couche et la densité de la deuxième couche de la paire de couches. En d'autres termes, chaque zone de jonction 20 présente, depuis la couche de plus faible densité 22 ou 24 vers la couche de plus forte densité 21 ou 23, un gradient de densité entre la densité plus faible d22 = d24 et la densité plus forte d2l = d23. Grâce aux zones de jonction 20, il s'opère une transition douce, en termes de densité, entre les différentes couches minces successives de l'empilement constitutif de la couche barrière 2. En particulier, on peut considérer que la variation de la densité dans la couche barrière 2 est une variation continue et périodique. Cette variation continue de la densité dans la couche barrière limite les problèmes mécaniques, par exemple de délamination, qui seraient susceptibles d'intervenir en présence de discontinuités ou de changements abrupts de densité à l'interface entre les couches successives de l'empilement constitutif de la couche barrière.

De manière avantageuse, la couche barrière 2 permet non seulement de protéger la couche 5, mais également de garantir une bonne transmission de rayonnement vers la cellule photovoltaïque 12. En effet, d'un point de vue optique, la couche barrière 2 peut être optimisée pour jouer le rôle d'un revêtement antireflet à l'interface entre le substrat 1 en PET et l'intercalaire de feuilletage 4 en EVA. Une perte du rayonnement incident sur le module 50 se produit à cette interface par réflexion, du fait de la différence d'indices de réfraction entre les matériaux constitutifs du substrat 1 et de l'intercalaire de feuilletage 4. Or, grâce aux indices de réfraction n21, n22, n23, n24 alternativement plus faibles et plus forts des couches minces 21 à 24, et pour des épaisseurs géométriques adaptées e21, e22, e23, e24 de ces couches, la couche barrière 2 peut constituer un filtre interférentiel et assurer une fonction antireflet à l'interface entre le substrat 1 et l'intercalaire de feuilletage 4. Ces valeurs adaptées des épaisseurs géométriques des couches de l'empilement constitutif de la couche barrière 2 peuvent notamment être sélectionnées au moyen d'un logiciel d'optimisation. A titre d'exemple, un empilement de la couche barrière 2 optimisé d'un point de vue optique comporte successivement, depuis la face 1A du substrat 1 en PET vers l'intercalaire de feuilletage 4 en EVA : - une première couche 21 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus forte d21, ayant un indice de réfraction n21 de l'ordre de 1,9 et une épaisseur géométrique e21 comprise entre 1 et 20 nm, de préférence entre 5et15nm, - une deuxième couche 22 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus faible d22, ayant un indice de réfraction n22 de l'ordre de 1,7 et une épaisseur géométrique e22 comprise entre 25 et 45 nm, de préférence entre 30 et 40 nm, - une troisième couche 23 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus forte d23 = d21, ayant un indice de réfraction n23 = n21 de l'ordre de 1,9 et une épaisseur géométrique e23 comprise entre 55 et 75 nm, de préférence entre 60 et 70 nm, et - une quatrième couche 24 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus faible d24 = d22, ayant un indice de réfraction n24 = n22 de l'ordre de 1,7 et une épaisseur géométrique e24 comprise entre 65 et 85 nm, de préférence entre 75 et 85 nm. Cet empilement quadricouche particulier est l'empilement, optimisé d'un point de vue optique, qui a une épaisseur géométrique totale minimale, étant entendu que d'autres empilements quadricouches optimisés d'un point de vue optique sont également possibles, avec des valeurs d'épaisseurs des couches minces individuelles différentes et une épaisseur géométrique totale de l'empilement supérieure à celle de l'empilement décrit ci-dessus. Une évaluation des performances de la couche barrière 2 optimisée ci-dessus en tant que barrière à l'humidité conduit à une valeur du taux de transmission de la vapeur d'eau (Moisture Vapor Transfer Rate ou MVTR) de la couche 2 inférieure à 10-2 g/m2 par jour. Ainsi, la couche barrière 2 quadricouche assure une protection efficace des couches sous-jacentes du module 50 contre l'humidité, en particulier plus efficace qu'une couche barrière monocouche constituée en nitrure de silicium hydrogéné SiNXHy qui aurait une épaisseur géométrique égale à l'épaisseur géométrique totale de la couche barrière 2 et une stoechiométrie constante sur toute l'épaisseur de la couche. En effet, la succession des couches 21 à 24 ayant des densités alternées dans l'épaisseur de la couche barrière 2 interrompt la propagation de fissures à l'intérieur de la couche 2. Les chemins de diffusion et les temps de diffusion d'espèces polluantes, telles que la vapeur d'eau et l'oxygène, sont ainsi considérablement allongés. Par ailleurs, la réflexion du rayonnement solaire à l'interface entre le substrat avant 1 muni de la couche barrière 2 sur sa face 1A, de manière à former l'élément en couche 11, et l'intercalaire de feuilletage 4 est inférieure à la réflexion qui interviendrait à l'interface entre un substrat en PET et l'intercalaire de feuilletage 4 en l'absence de la couche barrière 2. Il en résulte une transmission améliorée du rayonnement solaire vers la couche d'absorbeur 6 à travers l'élément en couche 11 conforme à l'invention, et donc un rendement photovoltaïque, ou rendement de conversion énergétique, augmenté du module 50 par rapport au rendement photovoltaïque obtenu en l'absence de la couche barrière 2. La figure 2 illustre le cas où l'élément en couches 11 montré sur les figures 1 et 3 équipe un dispositif électroluminescent organique ou OLED 60. De manière connue, le dispositif OLED 60 comprend successivement le substrat avant 1 et la couche barrière 2 formant l'élément en couches 11, une première électrode 15 transparente, un empilement 16 de couches organiques électroluminescentes et une deuxième électrode 17. Le substrat 1 est le substrat avant du dispositif 60, agencé du côté d'extraction du rayonnement hors du dispositif, la couche barrière 2 étant dirigée vers l'intérieur du dispositif.

La première électrode 15 comporte un revêtement électro-conducteur transparent, tel qu'à base d'oxyde d'indium dopé à l'étain (ITO), ou un empilement à l'argent. L'empilement de couches organiques 16 comprend une couche centrale électroluminescente intercalée entre une couche de transport d'électrons et une couche de transport de trous, elles-mêmes intercalées entre une couche d'injection d'électrons et une couche d'injection de trous. La deuxième électrode 17 est en un matériau électriquement conducteur, en particulier en un matériau métallique du type argent ou aluminium. Comme pour le module 50, la couche barrière 2 assure à la fois une protection efficace des couches sensibles sous-jacentes 15, 16 et 17, en empêchant la migration d'espèces polluantes vers ces couches, et une transmission de rayonnement optimale depuis l'empilement de couches électroluminescentes 16 vers l'extérieur du dispositif 60. Dans le deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 4, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques augmentées de 100. L'élément en couches 111 conforme à ce deuxième mode de réalisation est destiné à équiper un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement, par exemple un module photovoltaïque ou un dispositif OLED. L'élément en couches 111 comprend un substrat 101 en PET, d'épaisseur géométrique de 200 micromètres, et une couche barrière 103 sur la face 101B du substrat destinée à être dirigée à l'opposé de l'élément collecteur ou émetteur de rayonnement. Ainsi, l'élément en couches 111 se distingue de l'élément en couches 11 du premier mode de réalisation en ce que la couche barrière est agencée sur la face du substrat destinée à être dirigée à l'opposé de l'élément collecteur ou émetteur de rayonnement, et non sur la face du substrat destinée à être dirigée du côté de l'élément collecteur ou émetteur de rayonnement. De plus, la couche barrière 103 est un empilement bicouche, et non quadricouche, qui comporte deux couches minces transparentes 131, 132 de nitrure de silicium hydrogéné ayant à la fois des densités alternativement plus faibles et plus fortes et des indices de réfraction alternativement plus faibles et plus forts. De manière analogue au premier mode de réalisation, la différence entre la densité d131 de la couche 131 de plus forte densité et la densité d132 de la couche 132 de plus faible densité est de l'ordre de 10% de la densité d132 de la couche 132 de plus faible densité, cette différence de densité étant obtenue en faisant varier la stoechiométrie entre les deux couches 131 et 132 de même nature chimique SiNXHy. De plus, la couche barrière 103 comporte, à l'interface entre ses deux couches minces constitutives, une zone de jonction 130 d'épaisseur géométrique comprise entre 10 nm et 30 nm, de préférence entre 10 nm et 20 nm, qui présente, depuis la couche 131 vers la couche 132, un gradient de densité entre la densité d131 de la couche 131 et la densité d132 de la couche 132. De manière avantageuse, l'empilement de la couche barrière 103 est également conçu avec des épaisseurs géométriques e131, e132 et des indices de réfraction n131, n132 des couches 131 et 132 adaptés de sorte que la couche barrière 103 assure une fonction antireflet à l'interface entre le substrat 101 en PET et l'air. La présence de la couche barrière 103 à cette interface est d'autant plus efficace pour maximiser la transmission de rayonnement à travers l'élément en couches, vers ou depuis les éléments de conversion d'énergie du dispositif dans lequel l'élément en couches est intégré, que, du fait d'une forte différence d'indices de réfraction entre le matériau constitutif du substrat 101 et l'air, la réflexion à cette interface est importante. A titre d'exemple, un empilement bicouche de la couche barrière 103 optimisé d'un point de vue optique, c'est-à-dire permettant d'obtenir un effet antireflet maximal à l'interface entre le substrat 101 et l'air, tout en ayant une épaisseur géométrique totale minimale, comporte successivement, depuis la face 101B du substrat 101 : - une première couche 131 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus forte d131, ayant un indice de réfraction n131 de l'ordre de 1,9 et une épaisseur géométrique e131 comprise entre 50 et 70 nm, de préférence entre 60 et 70 nm, et - une deuxième couche 132 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus faible d132, ayant un indice de réfraction n132 de l'ordre de 1,7 et une épaisseur géométrique e132 comprise entre 60 et 80 nm, de préférence entre 70 et 80 nm. Comme dans le premier mode de réalisation, cette couche barrière 103 bicouche assure une protection efficace des couches sensibles sous-jacentes d'un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement contre des espèces polluantes, en particulier plus efficace qu'une couche barrière monocouche constituée en nitrure de silicium hydrogéné SiNXHy de stoechiométrie constante sur toute l'épaisseur de la couche, qui aurait une épaisseur géométrique égale à l'épaisseur géométrique totale de la couche barrière 103. De plus, la couche barrière 103 permet d'obtenir une diminution de la réflexion du rayonnement solaire à l'interface entre le substrat avant et l'air, par rapport à la réflexion qui interviendrait à l'interface entre un substrat en PET et l'air en l'absence de couche barrière. Le gain en termes de taux de réflexion est de l'ordre de 3%. Ainsi, il est possible d'améliorer le rendement de conversion énergétique d'un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement en y intégrant l'élément en couches 111 conforme à l'invention. Dans le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 5, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques augmentées de 200. L'élément en couches 211 conforme à ce troisième mode de réalisation est destiné à équiper un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement, par exemple un module photovoltaïque ou un dispositif OLED. L'élément en couches 211 comprend un substrat 201 en PET, d'épaisseur géométrique de 200 micromètres, et se distingue des élément en couches 11 et 111 des modes de réalisation précédents en ce qu'il comprend deux couches barrière bicouches 202 et 203, déposées respectivement sur la face 201A du substrat 201 destinée à être dirigée du côté de l'élément collecteur ou émetteur de rayonnement et sur la face 201 B du substrat 201 destinée à être dirigée à l'opposé de l'élément collecteur ou émetteur de rayonnement.

Chacune des deux couches barrière 202 et 203 est un empilement de deux couches minces transparentes 221, 222 ou 231, 232 de nitrure de silicium hydrogéné ayant à la fois des densités alternativement plus faibles et plus fortes et des indices de réfraction alternativement plus faibles et plus forts. Comme précédemment, la différence entre la densité des couches de plus forte densité et la densité des couches de plus faible densité, qui est de l'ordre de 10% de la densité des couches de plus faible densité, est obtenue, pour chaque couche barrière 202 et 203, en faisant varier la stoechiométrie entre les deux couches constitutives de la barrière. De plus, chacune des deux couches barrière 202 et 203 comporte, à l'interface entre ses deux couches minces constitutives, une zone de jonction 220 ou 230 d'épaisseur géométrique comprise entre 10 nm et 30 nm, de préférence entre 10 nm et 20 nm, qui présente un gradient de densité entre la densité d'une première couche et la densité de la deuxième couche de la couche barrière.

Les exemples d'empilements bicouches donnés ci-dessous sont les empilements de couches barrière 202 et 203 permettant d'obtenir un effet antireflet maximal à l'interface entre, respectivement, le substrat 201 et un intercalaire de feuilletage en EVA pour la couche barrière 202 et le substrat 201 et l'air pour la couche barrière 203, tout en ayant des valeurs d'épaisseurs géométriques totales des deux couches barrière minimales. Pour la couche barrière 202 déposée sur la face 201A du substrat 201, l'empilement optimisé d'épaisseur géométrique minimale comporte successivement, depuis la face 201A du substrat 201 : - une première couche 221 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus forte d221, ayant un indice de réfraction n221 de l'ordre de 1,9 et une épaisseur géométrique e221 comprise entre 1 et 20 nm, de préférence entre 5 et 15 nm, et - une deuxième couche 222 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus faible d222, ayant un indice de réfraction n222 de l'ordre de 1,7 et une épaisseur géométrique e222 comprise entre 100 et 130 nm, de préférence entre 110 et 125 nm. Pour la couche barrière 203, déposée sur la face 201B du substrat 201, l'empilement optimisé comporte successivement, depuis la face 201B du substrat 201 : - une première couche 231 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus forte d231, ayant un indice de réfraction n231 de l'ordre de 1,9 et une épaisseur géométrique e231 comprise entre 60 et 80 nm, de préférence entre 60 et 70 nm, et - une deuxième couche 232 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus faible d232, ayant un indice de réfraction n232 de l'ordre de 1,7 et une épaisseur géométrique e232 comprise entre 60 et 90 nm, de préférence entre 70 et 80 nm. L'élément en couches 211 à deux couches barrière assure une protection efficace de couches sensibles sous-jacentes contre des espèces polluantes et une minimisation de la réflexion du rayonnement solaire, à la fois à l'interface entre l'élément en couches et l'air et à l'interface entre l'élément en couches et la couche sous-jacente d'un dispositif dans lequel l'élément en couches est intégré.

Dans le quatrième mode de réalisation représenté sur les figures 6 et 7, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques augmentées de 300. Le module solaire photovoltaïque 350 représenté sur la figure 6 comprend un substrat avant 301 constitué indifféremment en verre ou en polymère thermoplastique transparent. Le module 350 comprend également un substrat arrière 308 qui porte, sur sa face dirigée vers l'intérieur du module 350, une couche 307 électriquement conductrice formant une électrode arrière de la cellule photovoltaïque 312 du module. La couche 307 est surmontée par une couche 306 de matériau absorbeur à composé chalcopyrite, notamment CIS ou CIGS, propre à assurer la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique. De manière analogue au premier mode de réalisation, la couche d'absorbeur 306 est elle-même surmontée par une couche 305 électriquement conductrice et sensible à l'humidité, à base d'oxyde de zinc dopé à l'aluminium (AZO), qui forme une électrode avant de la cellule 312. La cellule photovoltaïque 312 du module 350 est ainsi formée par l'empilement des couches 305, 306 et 307. Un intercalaire de feuilletage polymère 304 en EVA, prévu pour assurer le maintien des couches fonctionnelles du module 350 entre les substrats avant 301 et arrière 308, est positionné au-dessus de la couche 305 en AZO, contre le substrat avant 301. En variante, l'intercalaire de feuilletage 304 peut être constitué en PVB, ou en tout autre matériau de propriétés adaptées. Afin de protéger la couche 305 en AZO, qui est une couche sensible à l'humidité, par rapport à l'humidité éventuellement stockée dans l'intercalaire de feuilletage 304, le module 350 comprend une couche barrière 302 intercalée entre les couches 304 et 305. La couche d'intercalaire de feuilletage 304 et la couche barrière 302 superposées forment un élément en couches 311, où la couche barrière 302 est positionnée contre la face 304A de la couche 304 destinée à être dirigée vers l'intérieur du module. Comme dans le premier mode de réalisation, la couche barrière 302 consiste en un empilement de quatre couches minces transparentes 321, 322, 323, 324 de nitrure de silicium hydrogéné ayant à la fois des densités alternativement plus faibles et plus fortes et des indices de réfraction alternativement plus faibles et plus forts, où l'épaisseur géométrique de chaque couche mince de l'empilement 302 est optimisée d'un point de vue optique pour obtenir un effet antireflet à l'interface entre la couche d'intercalaire de feuilletage 304 en EVA et la couche 305 en AZO formant électrode avant. La diminution de la réflexion susceptible d'être obtenue dans ce quatrième mode de réalisation grâce à la couche barrière 302 est particulièrement importante, du fait de la forte différence d'indice de réfraction entre l'intercalaire de feuilletage et l'AZO. Comme précédemment, la différence entre la densité des couches de plus forte densité et la densité des couches de plus faible densité de la couche barrière 302 est de l'ordre de 10% de la densité des couches de plus faible densité. De plus, pour chaque paire de couches minces successives de la couche barrière 302, la couche barrière comporte, à l'interface entre les deux couches successives, une zone de jonction 320, d'épaisseur géométrique comprise entre 10 nm et 30 nm, de préférence entre 10 nm et 20 nm, qui présente un gradient de densité entre la densité d'une première couche et la densité de la deuxième couche de la paire de couches. A titre d'exemple, un empilement quadricouche de la couche barrière 302 optimisé d'un point de vue optique, c'est-à-dire permettant d'obtenir un effet antireflet maximal à l'interface entre la couche 304 en EVA et la couche 305 en AZO, tout en ayant une épaisseur géométrique totale minimale, comporte successivement, depuis la face 304A de la couche 304 d'intercalaire de feuilletage vers la couche 305 en AZO : - une première couche 321 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus faible d321, ayant un indice de réfraction n131 de l'ordre de 1,7 et une épaisseur géométrique e321 comprise entre 25 et 60 nm, de préférence entre 35 et 50 nm, - une deuxième couche 322 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus forte d322, ayant un indice de réfraction n322 de l'ordre de 1,9 et une épaisseur géométrique e322 comprise entre 100 et 150 nm, de préférence entre 115 et 140 nm, - une troisième couche 323 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus faible d323 = d321, ayant un indice de réfraction n323 = n321 de l'ordre de 1,7 et une épaisseur géométrique e323 comprise entre 1 et 30 nm, de préférence entre 10 et 20 nm, et - une quatrième couche 324 de nitrure de silicium hydrogéné de densité relativement plus forte d324 = d322, ayant un indice de réfraction n324 = n322 de l'ordre de 1,9 et une épaisseur géométrique e324 comprise entre 1 et 30 nm, de préférence entre 10 et 20 nm. La couche barrière 302 présente un taux de transmission de la vapeur d'eau inférieur à 10-2 g/m2 par jour et permet d'obtenir une diminution de la réflexion du rayonnement solaire à l'interface entre la couche 304 en EVA et la couche 305 en AZO correspondant à un gain, en termes de taux de réflexion, de l'ordre de 2%. Les exemples précédents illustrent les avantages d'un élément en couches selon l'invention qui, lorsqu'il est intégré dans un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement, confère à ce dispositif une résistance améliorée vis-à-vis de dégradations induites par une exposition à l'air ou à l'humidité, sans diminution du rendement de conversion énergétique du dispositif, voire même avec une augmentation de ce rendement par un effet antireflet de la couche barrière de l'élément en couches. L'effet antireflet, obtenu en adaptant les épaisseurs géométriques des différentes couches minces de nitrure de silicium hydrogéné constitutives de la couche barrière, est avantageux mais pas obligatoire. La fonction principale d'un élément en couches selon l'invention est d'assurer une protection efficace et sur le long terme des éléments sensibles du dispositif dans lequel il est intégré, à savoir notamment les éléments de conversion d'énergie dans le cas d'un dispositif collecteur ou émetteur de rayonnement. En particulier, un élément en couches selon l'invention peut être utilisé pour l'encapsulation avant et/ou pour l'encapsulation arrière d'un élément susceptible d'être dégradé sous l'effet de conditions environnementales. Dans le cas où l'élément sensible n'est pas un élément collecteur ou émetteur de rayonnement, une fonction antireflet de l'élément en couches est inutile, de même que dans le cas où l'élément en couches est utilisé pour l'encapsulation arrière d'un élément collecteur ou émetteur de rayonnement, notamment une cellule photovoltaïque ou une diode électroluminescente organique.

L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. De manière générale, les avantages précités en terme de protection vis-à-vis des conditions environnementales peuvent être obtenus au moyen de tout élément en couches comprenant une couche polymère, notamment formée par un substrat en polymère thermoplastique ou par un intercalaire de feuilletage en polymère thermodurcissable, et au moins une couche barrière consistant en un empilement d'au moins deux couches minces de nitrure de silicium hydrogéné ayant des densités alternativement plus faibles et plus fortes. En particulier, dans les exemples décrits ci-dessus, la ou chaque couche barrière est une couche mince transparente. En variante, au moins une couche barrière d'un élément en couches conforme à l'invention peut ne pas être transparente, notamment lorsque l'élément en couches est utilisé pour l'encapsulation arrière d'un élément collecteur ou émetteur de rayonnement, ou pour l'encapsulation avant et/ou arrière d'un élément qui est susceptible d'être dégradé sous l'effet des conditions environnementales mais qui n'est pas un élément collecteur ou émetteur de rayonnement. Les caractéristiques des couches minces de nitrure de silicium hydrogéné de la ou chaque couche barrière d'un élément en couches selon l'invention peuvent être différentes de celles décrites précédemment, notamment leurs indices de réfraction et leurs épaisseurs. La ou chaque couche barrière d'un élément en couches conforme à l'invention peut également comporter un nombre quelconque, supérieur ou égal à deux, de couches minces superposées. Par ailleurs, dans le cas où la couche polymère de l'élément en couches selon l'invention est un substrat en polymère thermoplastique, celui-ci peut être constitué en tout polymère thermoplastique de propriétés appropriées, ce polymère thermoplastique pouvant être transparent ou non en fonction de l'application. Des exemples de polymères thermoplastiques appropriés comprennent, notamment, le polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN), le polycarbonate, le polyuréthane, le polyméthacrylate de méthyle, les polyamides, les polyimides, ou encore les polymères fluorés tels que l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polychlorotrifluoréthylène (PCTFE), l'éthylène de chlorotrifluoréthylène (ECTFE), les copolymères éthylène-propylène fluorés (FEP). De même, dans le cas où la couche polymère est un intercalaire de feuilletage, elle peut être constituée en tout polymère de propriétés adaptées à sa fonction, par exemple choisi parmi les polymères thermodurcissables, tels que l'EVA ou le PVB, les ionomères, les uréthanes thermoplastiques, les adhésifs à base de polyoléfines, les silicones thermoplastiques. La couche polymère d'un élément en couches selon l'invention peut également être de toutes dimensions adaptées à sa fonction, en particulier d'épaisseur géométrique différente de celles décrites précédemment à titre d'exemples. Un élément en couches selon l'invention peut également être utilisé dans tout type de dispositif comprenant un élément sensible à l'air et/ou l'humidité, sans se limiter aux dispositifs collecteurs ou émetteurs de rayonnement décrits précédemment. En particulier, l'invention peut être appliquée pour l'encapsulation de cellules photovoltaïques à couches minces dont la couche d'absorbeur est une couche mince à base de silicium, amorphe ou microcristallin, ou à base de tellurure de cadmium, au lieu d'une couche mince de composé chalcopyrite de type CIS ou CIGS. De manière connue, dans le cas où la couche d'absorbeur est une couche mince d'absorbeur CIS ou CIGS, le module photovoltaïque est fabriqué en mode substrat, c'est-à-dire par dépôt successif des couches constitutives de la cellule sur le substrat arrière du module. En particulier, dans le cas du quatrième mode de réalisation, la couche barrière 302 est alors déposée sur la couche 305 formant électrode avant. Au contraire, dans le cas où la couche d'absorbeur est une couche mince à base de silicium ou une couche mince à base de tellurure de cadmium, le module photovoltaïque est fabriqué en mode superstrat, c'est-à-dire par dépôt successif des couches constitutives de la cellule à partir du substrat avant du module.

L'invention peut également s'appliquer aux modules à cellules photovoltaïques organiques, dont la couche d'absorbeur organique est particulièrement sensible aux conditions environnementales, ou encore aux modules dont les cellules photovoltaïques sont constituées à partir de wafers ou galettes de silicium polycristallin ou monocristallin formant une jonction p/n. Un élément en couches selon l'invention peut également être appliqué aux modules à cellules Grâtzel à pigment photosensible, également appelées Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC), pour lesquelles une exposition à l'humidité peut entraîner, outre une détérioration des électrodes, un dysfonctionnement de l'électrolyte en induisant des réactions électrochimiques parasites. Un procédé préféré de fabrication d'un élément en couches conforme à l'invention, comportant une couche polymère et une couche barrière multicouche en nitrure de silicium hydrogéné contre au moins une face de la couche polymère, comprend le dépôt de la ou chaque couche barrière par dépôt chimique en phase vapeur assistée par plasma (PECVD). Cette technique de dépôt sous pression réduite met en oeuvre la décomposition de précurseurs sous l'effet d'un plasma, en particulier sous l'effet des collisions entre les espèces excitées ou ionisées du plasma et les molécules du précurseur. Le plasma peut par exemple être obtenu par une décharge radiofréquence créée entre deux électrodes planes (RF-PECVD), ou à l'aide d'ondes électromagnétiques dans le domaine des micro-ondes (MWPECVD). La technique PECVD micro-ondes utilisant des tubes coaxiaux pour générer le plasma présente l'avantage de permettre le dépôt sur un film de grande taille en défilement, avec des vitesses de dépôt particulièrement élevées. La technique PECVD est particulièrement avantageuse pour la fabrication d'un élément en couches conforme à l'invention car elle permet d'obtenir très aisément une variation de la densité et de la stoechiométrie d'une couche, par la modification d'une ou plusieurs grandeurs parmi, notamment, la pression dans l'enceinte du dépôt, la puissance, ou encore les proportions relatives des précurseurs. En particulier, l'augmentation de la pression dans l'enceinte de dépôt favorise généralement la formation de couches moins denses. Il est ainsi possible de faire varier la pression lors du dépôt pour obtenir corrélativement une variation de la densité et de la stoechiométrie. Une augmentation de la puissance peut entraîner une augmentation de la densité de la couche. De plus, une modification des proportions relatives des précurseurs peut conduire à un changement de la stoechiométrie du matériau constitutif de la couche, impactant l'indice de réfraction et/ou la densité de la couche. Selon une variante moins préférée, on peut déposer la ou chaque couche barrière multicouche sur le substrat polymère par pulvérisation cathodique, notamment assistée par un champ magnétique, en faisant varier pendant le dépôt une ou plusieurs des grandeurs suivantes : la pression dans l'enceinte du dépôt, la puissance. Une augmentation de la pression, comme dans le cas de la PECVD, favorise la formation de couches moins denses. D'autres techniques de dépôt sont possibles, mais sont moins préférées, notamment des techniques d'évaporation, ou des procédés de PECVD à pression atmosphérique, en particulier ceux utilisant les technologies de décharge à barrière diélectrique. A titre d'illustration, dans le cas de l'élément en couches 11 conforme au premier mode de réalisation, qui comporte le substrat 1 en PET et la couche barrière 2 quadricouche en nitrure de silicium hydrogéné, le procédé de fabrication de l'élément en couches par PECVD comprend des étapes telle que décrites ci-dessous. Dans une enceinte de dépôt par RF-PECVD sous pression réduite, on introduit le substrat 1 en PET. On active alors la face 1A du substrat 1 au moyen d'un plasma, notamment un plasma d'O2 ou d'H2, afin de nettoyer la face 1A du substrat et d'améliorer l'adhésion de la couche barrière 2 sur cette face. Les précurseurs pour le dépôt de la couche barrière 2 de type SiNXHy sont un mélange SiH4/NH3 dilué dans un mélange N2/H2. Cette dilution permet une meilleure stabilisation du plasma, tout en contribuant aux propriétés physico-chimiques de la couche barrière obtenue. Le dépôt est réalisé en quatre étapes successives. Dans une première étape, la pression dans l'enceinte est fixée à 400 mTorr, la puissance surfacique déposée par le plasma étant de 0,15 W/cm2. Dans une deuxième étape, la pression est progressivement augmentée jusqu'à 600 mTorr, la puissance étant de 0,10 W/cm2. Les troisième et quatrième étapes sont identiques respectivement aux première et deuxième étapes. Afin d'obtenir les zones de jonction 20 à gradient de densité, le plasma n'est pas interrompu et les paramètres de pression et de puissance sont modifiés de manière continue entre les étapes de dépôt des deux couches minces successives de chaque paire de couches minces successives de l'empilement de la couche barrière 2. En d'autres termes, on applique une rampe d'augmentation continue de la pression et une rampe de diminution continue de la puissance, la durée de ces rampes étant adaptée pour obtenir l'épaisseur géométrique souhaitée de chaque zone de jonction 20.

Le dépôt de la couche barrière 2 sur le substrat 1 est réalisé à température proche de l'ambiante, inférieure à 100°C. On obtient ainsi la couche barrière 2 en nitrure de silicium hydrogéné d'épaisseur adaptée, que l'on peut subdiviser en quatre sous-couches 21 à 24 successives correspondant chacune à une étape du dépôt. L'indice de réfraction et la densité sont plus forts dans les première et troisième couches 21 et 23 que dans les deuxième et quatrième couches 22 et 24. La fabrication des éléments en couches 111, 211 conformes aux deuxième et troisième modes de réalisation s'opère selon des procédés analogues à celui décrit ci-dessus pour l'élément en couches 11, par dépôt des couches barrière 103, 202, 203 sur les faces correspondantes du substrat 101 ou 201. Dans le cas de l'élément en couches 311 du quatrième mode de réalisation, la couche barrière 302 est déposée sur la couche 305 en AZO selon un procédé analogue à celui décrit ci-dessus pour l'élément en couches 11, l'intercalaire de feuilletage 304 étant ensuite déposé sur la couche barrière 302.

Claims

REVENDICATIONS1. Elément en couches (11 ; 111 ; 211 ; 311) pour l'encapsulation d'un élément (12 ; 13 ; 312) sensible à l'air et/ou l'humidité, notamment un élément collecteur ou émetteur de rayonnement tel qu'une cellule photovoltaïque ou une diode électroluminescente organique, l'élément en couches comprenant une couche polymère (1 ; 101 ; 201 ; 304) et une couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) contre au moins une face (1A ; 101B ; 201A, 201B ; 304A) de la couche polymère, caractérisé en ce que la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) consiste en un empilement d'au moins deux couches minces (21, 22, 23, 24 ; 131, 132 ; 221, 222, 231, 232 ; 321, 322, 323, 324) de nitrure de silicium hydrogéné ayant des densités alternativement plus faibles et plus fortes.
2. Elément en couches selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) comporte, à l'interface entre une première couche et une deuxième couche de chaque paire de couches minces successives de son empilement constitutif, une zone de jonction (20 ; 130 ; 220, 230 ; 320) présentant un gradient de densité entre la densité de la première couche et la densité de la deuxième couche.
3. Elément en couches selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la différence entre la densité d'une couche de plus forte densité et la densité d'une couche de plus faible densité de chaque paire de couches minces successives de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) est supérieure ou égale à 10% de la densité de la couche de plus faible densité.
4. Elément en couches selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une couche barrière (2 ; 202 ; 302) contre la face (1A ; 201A ; 304A) de la couche polymère (1 ; 201 ; 304) destinée à être dirigée du côté de l'élément sensible (12 ; 13 ; 312) et/ou une couche barrière (103 ; 203) contre la face (101 B ; 201 B) de la couche polymère destinée à être dirigée à l'opposé de l'élément sensible (12 ; 13 ; 312).
5. Elément en couches selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche polymère est un substrat enpolymère thermoplastique (1 ; 101 ; 201) qui comporte une couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) sur au moins une de ses faces (1A ; 101B ; 201A, 201 B).
6. Elément en couches selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche polymère est un intercalaire de feuilletage (304) qui comporte une couche barrière (302) contre au moins une de ses faces (304A).
7. Elément en couches selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche polymère (1 ; 101 ; 201 ; 304) et la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) sont transparentes, l'épaisseur géométrique (e21, e22, e23, e24 ; e131, e132 ; e221, e222, e231, e232, e321, e322, e323, e324) de chaque couche mince de la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) étant adaptée pour maximiser la transmission d'un rayonnement à travers l'élément en couches (11 ; 111 ; 211 ; 311), vers ou depuis l'élément sensible (12 ; 13 ; 312), par un effet antireflet.
8. Elément en couches selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) comporte au moins la superposition d'une couche mince de nitrure de silicium hydrogéné d'indice de réfraction compris entre 1,8 et 1,9 à 550 nm et d'une couche mince de nitrure de silicium hydrogéné d'indice de réfraction compris entre 1,7 et 1,8 à 550 nm.
9. Dispositif (50 ; 60 ; 350) comprenant un élément (12 ; 13 ; 312) sensible à l'air et/ou l'humidité, caractérisé en ce qu'il comprend un élément en couches (11 ; 111 ; 211 ; 311) selon l'une quelconque des revendications précédentes en tant qu'élément d'encapsulation avant et/ou arrière de l'élément sensible (12 ; 13 ; 312).
10. Dispositif selon la revendication 9 collecteur ou émetteur de rayonnement, caractérisé en ce que l'élément sensible est un élément (12 ; 13 ; 312) collecteur ou émetteur de rayonnement, qui est agencé par rapport à l'élément en couches de manière à être apte à collecter un rayonnement traversant la couche polymère (1 ; 101 ; 201 ; 304) et la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302), ou à émettre un rayonnement à travers la couche polymère et la ou chaque couche barrière.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément collecteur ou émetteur de rayonnement est une cellule photovoltaïque (12 312) ou une diode électroluminescente organique (13).
12. Procédé de fabrication d'un élément en couches (11 ; 111 ; 211 311) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on dépose au moins une partie des couches minces de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et/ou par pulvérisation cathodique.
13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on dépose au moins une partie des couches minces de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) en faisant varier pendant le dépôt la pression dans l'enceinte du dépôt et/ou la puissance et/ou les proportions relatives des précurseurs.
14. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on dépose au moins une partie des couches minces de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203 ; 302) par pulvérisation cathodique, notamment assistée par un champ magnétique, en faisant varier pendant le dépôt la pression dans l'enceinte du dépôt et/ou la puissance.
15. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'on dépose les couches minces de l'empilement constitutif de la ou chaque couche barrière (2 ; 103 ; 202, 203) sur une face (1A ; 101B ; 201A, 201B) d'un substrat en polymère thermoplastique (1 ; 101 201) et en ce que, préalablement au dépôt, on active ladite face du substrat au moyen d'un plasma.30