FR3042646B1 - PROCESS FOR PRODUCING A HETEROJONTION FOR A PHOTOVOLTAIC CELL - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une hétérojonction pour cellule photovoltaïque, l'hétérojonction comportant un substrat (1) en silicium cristallin et une couche (2, 2') en silicium amorphe hydrogéné dopé, le procédé comportant les étapes suivantes : - dépôt d'une couche en silicium amorphe hydrogéné sur un substrat en silicium cristallin de façon à former un empilement, la couche en silicium amorphe hydrogéné présentant une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm, et de préférence entre 15 et 25 nm ; - dopage d'au moins une partie de la couche en silicium amorphe hydrogéné par implantation ionique, l'implantation ionique étant effectuée à une énergie inférieure à 2000 V, et de préférence comprise entre 1000 et 1500 V, à partir d'un gaz précurseur comportant une dose en ions dopants comprise entre 1014 et 1017 cm-2, et de préférence entre 1015 et 1016 cm-2; - recuit à une température comprise entre 150°C et 350°C, et de préférence entre 200 et 300°C, pendant une durée comprise entre 5 minutes et 3 heures.The invention relates to a method for manufacturing a heterojunction for a photovoltaic cell, the heterojunction comprising a crystalline silicon substrate (1) and a doped hydrogenated amorphous silicon layer (2, 2 '), the method comprising the following steps: depositing a hydrogenated amorphous silicon layer on a crystalline silicon substrate so as to form a stack, the hydrogenated amorphous silicon layer having a thickness of between 5 and 30 nm, and preferably between 15 and 25 nm; doping at least a portion of the hydrogenated amorphous silicon layer by ion implantation, the ion implantation being carried out at an energy of less than 2000 V, and preferably between 1000 and 1500 V, from a precursor gas comprising a dose of doping ions of between 1014 and 1017 cm-2, and preferably between 1015 and 1016 cm-2; - Annealing at a temperature between 150 ° C and 350 ° C, and preferably between 200 and 300 ° C for a period of between 5 minutes and 3 hours.
Description
PROCEDE DE FABRICATION D UNE HETEROJONTION POUR CELLULEMETHOD FOR MANUFACTURING A HETEROJONTION FOR CELL
PHOTOVOLTAÏQUEPHOTOVOLTAIC
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
Le domaine de l’invention est celui des cellules photovoltaïques à hétérojonction silicium et des procédés de fabrication de telles cellules photovoltaïques. Plus précisément, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une hétérojonction pour cellule photovoltaïque et un procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque comportant une telle hétérojonction.The field of the invention is that of silicon heterojunction photovoltaic cells and methods of manufacturing such photovoltaic cells. More specifically, the invention relates to a method of manufacturing a heterojunction for a photovoltaic cell and a method of manufacturing a photovoltaic cell comprising such a heterojunction.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURSTATE OF THE PRIOR ART
La figure 1 représente schématiquement une cellule photovoltaïque à hétérojonction de l’art antérieur. Lors de la fabrication d’une telle cellule photovoltaïque à hétérojonction, une couche en silicium amorphe hydrogéné (i) a-Si-H est déposée sur chacune des faces d’un substrat en silicium cristallin (n) c-Si. Une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé (n) ou (p) « (n) a Si-H » ou « (p) a Si-H >> est ensuite formée à la surface de chacune des couches en silicium amorphe hydrogéné (i) a-Si-H. Une couche en oxyde transparent conducteur TCO est ensuite déposée sur chacune des couches en silicium amorphe hydrogéné dopé (n) ou (p) « (n) a Si-H >> ou « (p) a Si-H >>. Enfin des contacts métalliques MC sont formés sur chacune des couches en oxyde transparent conducteur TCO.FIG. 1 schematically represents a photovoltaic cell with heterojunction of the prior art. During the manufacture of such a heterojunction photovoltaic cell, a hydrogenated amorphous silicon layer (i) a-Si-H is deposited on each of the faces of a crystalline silicon substrate (n) c-Si. A doped (n) or (p) "(n) Si-H" or "(p) a Si-H" hydrogenated amorphous silicon layer is then formed on the surface of each of the hydrogenated amorphous silicon layers (i). ) a-Si-H. A layer of conductive transparent oxide TCO is then deposited on each of the doped hydrogenated amorphous silicon (n) or (p) "(n) Si-H" or "(p) a Si-H" layers. Finally, metal contacts MC are formed on each of the conductive transparent oxide TCO layers.
Dans les procédés de l’art antérieur, les couches en silicium amorphe hydrogéné dopé (n) ou (p) sont formées lors d’une étape de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) au cours de laquelle un gaz dopant est introduit afin de doper les couches en silicium amorphe hydrogéné. Lorsque l’on veut obtenir une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé (n), le gaz dopant introduit est à base de phosphore tel que la phosphine. Lorsque l’on veut obtenir une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé (p), le gaz dopant introduit est à base de bore tel que le du diborane.In the processes of the prior art, the doped (n) or (p) hydrogenated amorphous silicon layers are formed during a plasma-assisted chemical vapor deposition (PECVD) step in which a doping gas is introduced to boost the layers of hydrogenated amorphous silicon. When it is desired to obtain a layer of doped hydrogenated amorphous silicon (n), the doping gas introduced is based on phosphorus such as phosphine. When it is desired to obtain a layer of doped hydrogenated amorphous silicon (p), the doping gas introduced is based on boron, such as diborane.
Toutefois, ces procédés ne permettent pas de doper de manière sélective et ciblée certaines parties de chaque couche en silicium amorphe hydrogéné. En effet, le dopage par introduction d’un gaz dopant lors de l’étape de dépôt par PECVD permet uniquement de doper l’ensemble de la couche en silicium amorphe hydrogéné et non pas des parties choisies de cette couche. D’autres procédés de l’art antérieur, comme par exemple celui du document US2012/0279562, proposent de réaliser le dopage de la couche en silicium amorphe hydrogéné par implantation ionique. Toutefois, la cellule solaire photovoltaïque ainsi réalisée présente des performances dégradées. En effet, comme expliqué dans le document Defresne, A.; Plantevin, O.; Sobkowicz, I.; Bourçois, J. & i Cabarrocas, P. R., « Interface defects in a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells », Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2015, le fait d’implanter des atomes dans une couche de silicium amorphe fine, dégrade fortement l’interface entre la couche en silicium amorphe et le substrat en silicium cristallin. La cellule solaire ainsi obtenue présente alors une tension de circuit ouvert plus faible, ainsi que des rendements plus faibles.However, these methods do not allow selective and targeted doping of certain parts of each hydrogenated amorphous silicon layer. Indeed, the doping by introduction of a doping gas during the deposition step by PECVD only serves to dope all of the hydrogenated amorphous silicon layer and not selected portions of this layer. Other methods of the prior art, such as that of US2012 / 0279562, propose to perform the doping of the hydrogenated amorphous silicon layer by ion implantation. However, the photovoltaic solar cell thus produced has degraded performance. Indeed, as explained in the document Defresne, A .; Plantevin, O .; Sobkowicz, I .; Bourçois, J. & i Cabarrocas, PR, "Interface defects in a-Si: H / c-Si heterojunction solar cells," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2015, implanting atoms into a thin amorphous silicon layer, strongly degrades the interface between the amorphous silicon layer and the crystalline silicon substrate. The solar cell thus obtained then has a lower open circuit voltage, as well as lower yields.
EXPOSE DE L’INVENTION L’invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique en proposant un procédé qui permette de doper de manière sélective et ciblée certaines parties d’une couche en silicium amorphe hydrogéné sur une couche en silicium cristallin, tout en permettant l’obtention d’une hétérojonction qui présente des propriétés compatibles avec une utilisation dans une cellule solaire.SUMMARY OF THE INVENTION The aim of the invention is to remedy the drawbacks of the state of the art by proposing a method which makes it possible to selectively and specifically target certain parts of a hydrogenated amorphous silicon layer on a crystalline silicon layer. while allowing to obtain a heterojunction which has properties compatible with use in a solar cell.
Pour ce faire, un premier aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’une hétérojonction pour cellule photovoltaïque, le procédé comportant les étapes suivantes : - dépôt d’une couche en silicium amorphe hydrogéné sur un substrat en silicium cristallin de façon à former un empilement, la couche en silicium amorphe hydrogéné présentant une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm, et de préférence entre 15 et 25 nm ; - dopage d’au moins une partie de la couche en silicium amorphe hydrogéné par implantation ionique, l’implantation ionique étant effectuée à une énergie inférieure à 2000 V, et de préférence comprise entre 1000 et 1500 V, à partir d’un gaz précurseur comportant une dose en ions dopants comprise entre 1014 et 1017 cm 2, et de préférence entre 1015 et 1016 cm'2; - recuit à une température comprise entre 150°C et350°C, et de préférence entre 200 et 300°C, pendant une durée comprise entre 5 minutes et 3 heures.To do this, a first aspect of the invention relates to a method for manufacturing a heterojunction for a photovoltaic cell, the method comprising the following steps: depositing a hydrogenated amorphous silicon layer on a crystalline silicon substrate so as to forming a stack, the hydrogenated amorphous silicon layer having a thickness of between 5 and 30 nm, and preferably between 15 and 25 nm; doping at least a portion of the hydrogenated amorphous silicon layer by ion implantation, the ion implantation being carried out at an energy of less than 2000 V, and preferably between 1000 and 1500 V, from a precursor gas comprising a dose of doping ions of between 1014 and 1017 cm 2, and preferably between 1015 and 1016 cm 2; - Annealing at a temperature between 150 ° C and 350 ° C, and preferably between 200 and 300 ° C for a period of between 5 minutes and 3 hours.
Dans ce document, le terme « hétérojonction silicium pour cellule photovoltaïque » désigne une hétérojonction silicium, à savoir un empilement comportant une couche de silicium amorphe sur une couche de silicium cristallin, quelque soit le dopage de ces couches.In this document, the term "silicon heterojunction for photovoltaic cell" designates a silicon heterojunction, namely a stack comprising an amorphous silicon layer on a crystalline silicon layer, whatever the doping of these layers.
Le procédé selon l’invention est particulièrement avantageux car il permet d’utiliser l’implantation ionique pour doper la couche en silicium amorphe hydrogéné sans pour autant dégrader l’interface entre la couche en silicium amorphe hydrogéné et la couche en silicium cristallin. Pour ce faire, l’épaisseur de la couche en silicium amorphe hydrogéné est choisie de façon à ce que cette couche soit : - suffisamment épaisse pour limiter la quantité d’ions dopants qui pénètrent jusqu’à l’interface lors de l’implantation ionique, - mais suffisamment fine pour pouvoir être utilisée dans une cellule solaire.The method according to the invention is particularly advantageous because it makes it possible to use ion implantation to dope the hydrogenated amorphous silicon layer without degrading the interface between the hydrogenated amorphous silicon layer and the crystalline silicon layer. To do this, the thickness of the hydrogenated amorphous silicon layer is chosen so that this layer is: - sufficiently thick to limit the amount of doping ions that penetrate to the interface during ion implantation - but thin enough to be used in a solar cell.
Le fait de réaliser l’implantation ionique à basse énergie permet de limiter la dégradation de l’interface. Malgré tout, après l’étape d’implantation ionique des atomes dopants, l’interface est partiellement dégradée de sorte que la passivation de la couche en silicium amorphe hydrogéné est également dégradée. Le fait de recuire l’empilement à une température comprise entre 150°C et 350 °C, et de préférence ente 200 et 300°C, pendant une durée comprise entre 5 minutes et 3 heures, permet de récupérer la passivation sans dégrader la conductivité de la couche en silicium amorphe hydrogéné. Le procédé permet donc d’obtenir une hétérojonction qui peut être utilisée dans une cellule photovoltaïque puisque l’épaisseur de la couche en silicium amorphe hydrogéné, sa tension de circuit ouvert et sa conductivité sont compatibles avec une telle utilisation. En outre, le fait de réaliser le dopage par implantation ionique permet de pouvoir choisir les zones de la couche en silicium amorphe hydrogéné que l’on souhaite doper. Le procédé présente en outre l’avantage d’être peu coûteux.Achieving ion implantation at low energy limits the degradation of the interface. Despite everything, after the step of ion implantation of the doping atoms, the interface is partially degraded so that the passivation of the hydrogenated amorphous silicon layer is also degraded. Annealing the stack at a temperature of between 150 ° C. and 350 ° C., and preferably between 200 and 300 ° C., for a period of between 5 minutes and 3 hours, makes it possible to recover the passivation without degrading the conductivity. of the hydrogenated amorphous silicon layer. The method thus makes it possible to obtain a heterojunction that can be used in a photovoltaic cell since the thickness of the hydrogenated amorphous silicon layer, its open circuit voltage and its conductivity are compatible with such use. In addition, the fact of performing doping by ion implantation allows to choose the zones of the hydrogenated amorphous silicon layer that is to be doped. The method also has the advantage of being inexpensive.
Le procédé selon le premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-après prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.The method according to the first aspect of the invention may also have one or more of the following features taken individually or in any technically possible combination.
Avantageusement, l’étape de dopage par implantation ionique comporte les sous étapes suivantes : - transformation du gaz précurseur en plasma ; - immersion de l’empilement dans le plasma ; - application d’un potentiel à l’empilement de façon à implanter des ions dans l’empilement.Advantageously, the doping step by ion implantation comprises the following sub-steps: transformation of the precursor gas into plasma; immersion of the stack in the plasma; - Application of a potential to the stack so as to implant ions in the stack.
Ainsi, l’étape de dopage par implantation ionique est de préférence réalisée en immergeant l’empilement dans le plasma formé à partir du gaz précurseur, ce qui permet d’implanter toutes les espèces formées lors de la création du plasma. En effet, au contraire des procédés d’implantation ionique standards, dans lesquels le plasma est généré dans une enceinte, puis une espèce à implanter est sélectionnée et envoyée dans la chambre contenant le substrat, le procédé selon ce mode de réalisation propose de générer le plasma directement dans la chambre qui contient la couche à implanter, ce qui permet d’implanter toutes les espèces formées lors de la génération du plasma sans sélection. On implante ainsi notamment des espèces chimiques plus grosses que dans l’art antérieur, de sorte qu’elles pénètrent moins profondément à travers la couche en silicium amorphe hydrogéné et dégradent moins l’interface entre la couche en silicium amorphe hydrogéné et le substrat en silicium cristallin. En outre, cela permet également d’implanter des espèces contenant de l’hydrogène, ce qui permet d’augmenter la tension de circuit ouvert de l’empilement. Pour ce faire, l’implantation ionique peut être réalisée par un procédé d’implantation ionique par immersion plasma (également appelée PIN pour « plasma immersion ion implantation ») ou par un procédé de dopage plasma (également appelé PLAD pour « plasma doping »). Enfin, ce procédé a l’avantage d’être plus rapide que le procédé d’implantation ionique standard et donc mieux adapté à la fabrication industrielle de cellules.Thus, the doping step by ion implantation is preferably carried out by immersing the stack in the plasma formed from the precursor gas, which makes it possible to implant all the species formed during the creation of the plasma. In fact, unlike standard ion implantation methods, in which the plasma is generated in a chamber, then a species to be implanted is selected and sent to the chamber containing the substrate, the method according to this embodiment proposes to generate the Plasma directly into the chamber that contains the layer to be implanted, which allows to implant all the species formed during the generation of the plasma without selection. Thus, in particular, larger chemical species are implanted than in the prior art, so that they penetrate less deeply through the hydrogenated amorphous silicon layer and less degrade the interface between the hydrogenated amorphous silicon layer and the silicon substrate. lens. In addition, it also makes it possible to implant species containing hydrogen, which makes it possible to increase the open circuit voltage of the stack. To do this, the ion implantation can be carried out by a plasma immersion ion implantation method (also known as "plasma immersion ion implantation") or by a plasma doping method (also known as plasma doping PLAD). . Finally, this process has the advantage of being faster than the standard ion implantation process and therefore better suited to the industrial manufacture of cells.
Avantageusement, l’étape de recuit est effectuée sous atmosphère ambiante, ce qui permet de ne pas avoir de contrainte concernant l’atmosphère de recuit.Advantageously, the annealing step is carried out under ambient atmosphere, which makes it possible to have no constraint on the annealing atmosphere.
Selon un mode de réalisation, le gaz précurseur comporte du B2H6. Ce gaz précurseur permet d’obtenir une couche en silicium amorphe hydrogéné dopée p.According to one embodiment, the precursor gas comprises B2H6. This precursor gas makes it possible to obtain a p-doped hydrogenated amorphous silicon layer.
Lorsque le gaz précurseur comporte du B2H6i la durée de recuit est de préférence comprise entre 30 minutes et 1h30, ce qui permet d’obtenir le meilleur compromis entre la tension de circuit ouvert de la couche en silicium amorphe hydrogéné dopée p et sa conductivité.When the precursor gas comprises B2H6i, the annealing time is preferably between 30 minutes and 1:30, which makes it possible to obtain the best compromise between the open circuit voltage of the p-hydrogenated amorphous silicon layer and its conductivity.
Selon un autre mode de réalisation, le gaz précurseur comporte du PH3, ce qui permet d’obtenir une couche en silicium amorphe hydrogéné dopée n.According to another embodiment, the precursor gas comprises PH3, which makes it possible to obtain a n-doped hydrogenated amorphous silicon layer.
Lorsque le gaz précurseur comporte du PH3, la durée de recuit est de préférence comprise entre 15 et 30 minutes, ce qui permet d’obtenir le meilleur compromis entre la tension de circuit ouvert de la couche en silicium amorphe hydrogéné dopée n et sa conductivité.When the precursor gas comprises PH3, the annealing time is preferably between 15 and 30 minutes, which makes it possible to obtain the best compromise between the open circuit voltage of the n-doped hydrogenated amorphous silicon layer and its conductivity.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque à hétérojonction, le procédé de fabrication de la cellule photovoltaïque comportant une étape de réalisation d’une hétérojonction par un procédé de fabrication selon le premier aspect de l’invention.A second aspect of the invention relates to a method for manufacturing a heterojunction photovoltaic cell, the method of manufacturing the photovoltaic cell comprising a step of producing a heterojunction by a manufacturing method according to the first aspect of the invention. .
Selon différents modes de réalisation : - l’hétérojonction de la cellule photovoltaïque comportant une couche dopée p et l’hétérojonction comportant de la cellule photovoltaïque comportant une couche dopée n peuvent être les deux réalisées avec un procédé selon l’invention ; ou alors - une seule de ces deux hétérojonctions peut être réalisée avec un procédé selon l’invention.According to various embodiments: the heterojunction of the photovoltaic cell comprising a p-doped layer and the heterojunction comprising the photovoltaic cell comprising an n-doped layer can be both carried out with a method according to the invention; or else - only one of these two heterojunctions can be carried out with a method according to the invention.
Le procédé de fabrication de la cellule photovoltaïque comporte de préférence les étapes suivantes : - (a) dépôt d’une première couche en silicium amorphe hydrogéné sur une première face d’un substrat en silicium cristallin, la première couche en silicium amorphe hydrogéné présentant une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm, et de préférence entre 15 et 25 nm ; - (b) dopage d’au moins une partie de la première couche en silicium amorphe hydrogéné par implantation ionique, l’implantation ionique étant effectuée à une énergie inférieure à 2000 V, et de préférence comprise entre 1000 et 1500 V, à partir d’un premier gaz précurseur comportant une dose en ions dopants comprise entre 1014 et 1017 cm"2, et de préférence entre 1015 et 1016 cm"2, le premier gaz précurseur comportant du B2H6; - (a’) dépôt d’une deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné sur une deuxième face du substrat en silicium cristallin, la deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné présentant une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm, et de préférence entre 15 et 25 nm ; - (b’) dopage d’au moins une partie de la deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné par implantation ionique, l’implantation ionique étant effectuée à une énergie inférieure à 2000 V, et de préférence comprise entre 1000 et 1500 V, à partir d’un deuxième gaz précurseur comportant une dose en ions dopants comprise entre 1014 et 1017 cm"2, et de préférence entre 1015 et 1016 cm"2, le deuxième gaz précurseur comportant du PH3. - (c’) recuit à une température comprise entre 150'O et 350°C, et de préférence entre 200 et 300°C, pendant une durée comprise entre 5 mhutes et 3 heures.The method of manufacturing the photovoltaic cell preferably comprises the following steps: (a) depositing a first hydrogenated amorphous silicon layer on a first face of a crystalline silicon substrate, the first hydrogenated amorphous silicon layer having a thickness between 5 and 30 nm, and preferably between 15 and 25 nm; (b) doping at least a portion of the first hydrogenated amorphous silicon layer by ion implantation, the ion implantation being carried out at an energy of less than 2000 V, and preferably between 1000 and 1500 V, from a first precursor gas having a doping ion dose of between 1014 and 1017 cm-2, and preferably between 1015 and 1016 cm-2, the first precursor gas comprising B2H6; - (a ') depositing a second hydrogenated amorphous silicon layer on a second face of the crystalline silicon substrate, the second hydrogenated amorphous silicon layer having a thickness of between 5 and 30 nm, and preferably between 15 and 25 nm ; - (b ') doping at least a portion of the second hydrogenated amorphous silicon layer by ion implantation, the ion implantation being performed at an energy of less than 2000 V, and preferably between 1000 and 1500 V, from a second precursor gas comprising a dose of doping ions of between 1014 and 1017 cm-2, and preferably between 1015 and 1016 cm-2, the second precursor gas comprising PH3. - (c ') annealing at a temperature between 150'O and 350 ° C, and preferably between 200 and 300 ° C, for a period between 5 mhutes and 3 hours.
Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication peut comporter en outre une étape (c) de recuit entre les étapes (b) et (a’). Au cours de cette étape de recuit, l’hétérojonction est de préférence recuite à une température comprise entre 150°C et 350°C, et de préférence entre 200 et 300°C, pendant une durée comprise entie 5 minutes et 3 heures.According to one embodiment, the manufacturing method may further comprise a step (c) of annealing between steps (b) and (a '). During this annealing step, the heterojunction is preferably annealed at a temperature between 150 ° C and 350 ° C, and preferably between 200 and 300 ° C, for a period of time comprised 5 minutes and 3 hours.
En effet, le procédé de fabrication comporte au moins une étape de recuit, mais il peut également en comporter deux. Plus précisément, selon différents modes de réalisation : - le procédé peut comporter une seule étape de recuit, qui a lieu une fois que les étapes de dopages de la première et de la deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné ont été effectuées. Dans ce cas, les deux couches en silicium amorphe hydrogéné sont recuites en même temps. Ce mode de réalisation permet de diminuer le coût du procédé de fabrication de la cellule photovoltaïque ; ou alors - le procédé peut comporter deux étapes de recuit : une première étape de recuit est alors effectuée suite à l’étape de dopage de la première couche en silicium amorphe hydrogéné, tandis qu’une seconde étape de recuit est effectuée suite à l’étape de dopage de la deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné. Ce mode de réalisation permet d’obtenir une cellule photovoltaïque plus performante. En effet, on peut alors adapter spécifiquement l’étape de recuit au dopage qui vient d’être effectué, ce qui permet d’obtenir de meilleurs résultats. En effet, lorsque deux étapes de recuit sont effectuée, la première étape de recuit dure de préférence entre 30 minutes et 1 h30 ; tandis que la deuxième étape de recuit dure de préférence entre 15 et 30 minutes.Indeed, the manufacturing method comprises at least one annealing step, but it can also include two. More precisely, according to various embodiments: the process may comprise a single annealing step, which takes place once the doping steps of the first and second hydrogenated amorphous silicon layers have been performed. In this case, the two layers of hydrogenated amorphous silicon are annealed at the same time. This embodiment makes it possible to reduce the cost of the manufacturing process of the photovoltaic cell; or else - the process may comprise two annealing steps: a first annealing step is then performed following the doping step of the first hydrogenated amorphous silicon layer, while a second annealing step is carried out following the annealing step; doping step of the second layer of hydrogenated amorphous silicon. This embodiment makes it possible to obtain a more efficient photovoltaic cell. Indeed, it is then possible to specifically adapt the annealing step to the doping that has just been performed, which makes it possible to obtain better results. Indeed, when two annealing steps are performed, the first annealing step preferably lasts between 30 minutes and 1 hour 30 minutes; while the second annealing step preferably lasts between 15 and 30 minutes.
Par ailleurs, selon différents modes de réalisation, l’étape (b) de dopage à partir d’un premier gaz précurseur contenant du B2H6 peut être réalisée avant l’étape (b’) de dopage à partir d’un deuxième gaz précurseur contenant du PH3, ou inversement l’étape (b’) de dopage à partir d’un deuxième gaz précurseur contenant du PH3 peut être réalisée avant l’étape (b) de dopage à partir d’un premier gaz précurseur contenant du B2H6.Furthermore, according to various embodiments, the doping step (b) from a first precursor gas containing B2H6 can be carried out before the doping step (b ') from a second precursor gas containing PH3, or conversely, the doping step (b ') from a second precursor gas containing PH3 can be carried out before the doping step (b) from a first precursor gas containing B2H6.
Préférentiellement, la réalisation de la couche nécessitant la plus haute température de recuit est réalisée en premier. De cette façon, la température plus basse de recuit de l’autre couche ne modifiera que peu les propriétés de la première.Preferably, the production of the layer requiring the highest annealing temperature is carried out first. In this way, the lower annealing temperature of the other layer will not change much the properties of the former.
Avantageusement, le procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque comporte en outre les étapes suivantes : une étape de dépôt d’une couche d’oxyde transparent conducteur sur chaque couche en silicium amorphe hydrogéné dopé ; - une étape de formation d’au moins un contact métallique sur chaque couche d’oxyde transparent conducteur.Advantageously, the method of manufacturing a photovoltaic cell further comprises the following steps: a step of depositing a conductive transparent oxide layer on each doped hydrogenated amorphous silicon layer; a step of forming at least one metal contact on each transparent conductive oxide layer.
Ces étapes sont de préférence réalisées avant la ou les étapes de recuit. Cela permet d’éviter une oxydation de surface du silicium amorphe hydrogéné lors du ou des recuits.These steps are preferably performed before the annealing step (s). This makes it possible to avoid surface oxidation of the hydrogenated amorphous silicon during the annealing (s).
BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui représentent : - La figure 1, une représentation schématique d’une cellule photovoltaïque à hétérojonction de l’art antérieur ; - Les figures 2a à 2c, les étapes d’un procédé de fabrication d’une hétérojonction comportant une couche dopée p, selon un mode de réalisation de l’invention ; - La figure 3, une représentation schématique d’une hétérojonction obtenue par un procédé analogue au procédé des figures 2a à 2c ; - Les figures 4a à 4c, les étapes d’un procédé de fabrication d’une hétérojonction comportant une couche dopée n, selon un mode de réalisation de l’invention ; - La figure 5, une représentation schématique d’une hétérojonction obtenue par un procédé analogue au procédé des figures 4a à 4c ; - Les figures 6a à 6f, les étapes d’un procédé de fabrication d’une cellule solaire à hétérojonction selon un procédé de réalisation de l’invention.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages of the invention will emerge on reading the detailed description which follows, with reference to the appended figures, which represent: FIG. 1, a schematic representation of a photovoltaic cell with heterojunction of the prior art; FIGS. 2a to 2c, the steps of a process for manufacturing a heterojunction comprising a p-doped layer, according to one embodiment of the invention; FIG. 3 is a schematic representation of a heterojunction obtained by a process similar to the method of FIGS. 2a to 2c; FIGS. 4a to 4c, the steps of a process for manufacturing a heterojunction comprising an n-doped layer, according to one embodiment of the invention; FIG. 5, a schematic representation of a heterojunction obtained by a process similar to the method of FIGS. 4a to 4c; FIGS. 6a to 6f, the steps of a method for manufacturing a heterojunction solar cell according to a method of embodiment of the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D’AU MOINS UN MODE DE REALISATIONDETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT
Fabrication d’une hétérojonction comportant une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé p :Fabrication of a heterojunction comprising a p-doped hydrogenated amorphous silicon layer
Un procédé de fabrication d’une hétérojonction comportant une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé p selon un mode de réalisation de l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 2a à 2c.A process for manufacturing a heterojunction comprising a p-doped hydrogenated amorphous silicon layer according to one embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS. 2a to 2c.
En référence à la figure 2a, le procédé comporte une première étape 101 de dépôt d’une couche en silicium amorphe hydrogéné 2 sur un substrat en silicium cristallin 1. Dans ce mode de réalisation, le substrat en silicium cristallin est désoxydé juste avant le dépôt du silicium amorphe. La désoxydation permet au silicium amorphe d’être bien en contact direct avec le cristallin et donc d’avoir ses propriétés passivantes.With reference to FIG. 2a, the method comprises a first step 101 of deposition of a hydrogenated amorphous silicon layer 2 on a crystalline silicon substrate 1. In this embodiment, the crystalline silicon substrate is deoxidized just before the deposition. amorphous silicon. Deoxidation allows the amorphous silicon to be in direct contact with the lens and thus to have its passivating properties.
Dans ce mode de réalisation, la couche en silicium amorphe hydrogéné 2 est une couche en silicium amorphe hydrogéné intrinsèque, c’est-à-dire non dopée. Alternativement, selon un autre mode de réalisation de l’invention, la couche en silicium amorphe hydrogéné 2 pourrait être déjà partiellement dopée. Par contre dans ce cas, le dopage sera de même type que les ions implantés. Dans le cas contraire, les doses d’ions implantés requise seraient différentes. La couche en silicium amorphe hydrogéné 2 présente une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm, et de préférence entre 15 et 25 nm. A l’issue de l’étape 101, on obtient un empilement 5 comportant : - Un substrat 1 en silicium cristallin ; - Une couche en silicium amorphe hydrogéné 2 déposée sur le substrat.In this embodiment, the hydrogenated amorphous silicon layer 2 is an intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer, that is to say undoped. Alternatively, according to another embodiment of the invention, the hydrogenated amorphous silicon layer 2 could already be partially doped. On the other hand, in this case, the doping will be of the same type as the implanted ions. Otherwise, the implanted ion doses required would be different. The hydrogenated amorphous silicon layer 2 has a thickness of between 5 and 30 nm, and preferably between 15 and 25 nm. At the end of step 101, a stack 5 is obtained comprising: a substrate 1 made of crystalline silicon; A layer of hydrogenated amorphous silicon deposited on the substrate.
En référence à la figure 2b, le procédé comporte ensuite une étape 102 de dopage de la couche en silicium amorphe hydrogéné de façon à réaliser une couche en silicium amorphe hydrogéné dont la surface est dopée p. Pour cela, le dopage de la couche en silicium amorphe hydrogéné 2 est réalisé par implantation ionique à partir d’un gaz précurseur. Le gaz précurseur 4 peut par exemple être du B2H6. Le gaz précurseur comporte une dose en ions dopants comprise entre 1015 et 1016 cm"2, et de préférence entre 1015 et 1016 cm"2.With reference to FIG. 2b, the method then comprises a step 102 for doping the hydrogenated amorphous silicon layer so as to produce a hydrogenated amorphous silicon layer whose surface is p-doped. For this, the doping of the hydrogenated amorphous silicon layer 2 is carried out by ion implantation from a precursor gas. The precursor gas 4 may for example be B2H6. The precursor gas comprises a dose of doping ions of between 1015 and 1016 cm -2, and preferably between 1015 and 1016 cm -2.
Le gaz précurseur est transformé en plasma. L’implantation ionique est de préférence effectuée en immergeant la couche à implanter dans le plasma formé. Pour cela, le plasma est de préférence formé dans une chambre contenant l’empilement 5. Pour cela, on peut utiliser une technique d’implantation ionique par immersion plasma ou une technique de dopage plasma.The precursor gas is transformed into plasma. Ion implantation is preferably performed by immersing the layer to be implanted in the formed plasma. For this purpose, the plasma is preferably formed in a chamber containing the stack 5. For this purpose, it is possible to use a plasma immersion ion implantation technique or a plasma doping technique.
Un potentiel négatif est ensuite appliqué à la couche en silicium amorphe hydrogéné 2 à implanter de façon à ce que des espèces chimiques du plasma pénètrent à la surface de la couche en silicium amorphe hydrogéné 2. L’implantation ionique est effectuée à une énergie inférieure à 2000V et de préférence comprise entre 1000 et 1500 V.A negative potential is then applied to the hydrogenated amorphous silicon layer 2 to be implanted so that chemical species of the plasma penetrate the surface of the hydrogenated amorphous silicon layer 2. The ion implantation is carried out at a lower energy than 2000V and preferably between 1000 and 1500 V.
En référence à la figure 2c, le procédé comporte ensuite une étape 103 de recuit au cours de laquelle l’empilement est chauffé à une température comprise entre 150 et 350 °C, et de préférence entre 200 et 300 °C pendant une durée de préférence comprise entre 30 minutes et 1 h30, afin de récupérer la passivation de la couche en silicium amorphe hydrogéné dopé p tout en conservant une bonne conductivité pour cette couche.With reference to FIG. 2c, the method then comprises a step 103 of annealing during which the stack is heated to a temperature of between 150 and 350 ° C., and preferably between 200 and 300 ° C. for a duration of preference. between 30 minutes and 1 h 30, in order to recover the passivation of the p-doped hydrogenated amorphous silicon layer while maintaining a good conductivity for this layer.
Ce procédé permet d’obtenir une hétérojonction qui peut être utilisée pour la réalisation d’une cellule photovoltaïque à hétérojonction puisque l’hétérojonction ainsi obtenue présente les propriétés suivantes : - La couche en silicium amorphe hydrogéné présente une épaisseur compatible avec une utilisation dans une cellule photovoltaïque puisqu’elle est comprise entre 5 et 30 nm ; - L’hétérojonction présente un niveau de passivation suffisant pour une utilisation dans une cellule photovoltaïque à hétérojonction puisqu’elle présente une tension de circuit ouvert i-V0C supérieure à 700 mV ; - La couche en silicium amorphe hydrogéné présente une conductivité suffisante pour une utilisation dans une cellule photovoltaïque puisqu’elle présente une conductivité supérieure à 10'4 Ω'1 cm'1. Résultats expérimentaux :This method makes it possible to obtain a heterojunction which can be used for producing a heterojunction photovoltaic cell since the heterojunction thus obtained has the following properties: the hydrogenated amorphous silicon layer has a thickness compatible with use in a cell photovoltaic since it is between 5 and 30 nm; The heterojunction has a passivation level sufficient for use in a heterojunction photovoltaic cell since it has an open circuit voltage i-VOC greater than 700 mV; - The hydrogenated amorphous silicon layer has a sufficient conductivity for use in a photovoltaic cell since it has a conductivity greater than 10'4 Ω'1 cm'1. Experimental results :
La figure 3 représente un substrat obtenu par un procédé analogue au procédé décrit en référence aux figures 2a à 2c.FIG. 3 represents a substrate obtained by a method analogous to the method described with reference to FIGS. 2a to 2c.
Le procédé a été mis en œuvre dans le cas particulier où le substrat en silicium cristallin 1 de 280 pm est poli de façon à présenter une faible rugosité de surface. Le fait d’avoir une faible rugosité de surface permet d’avoir une meilleure passivation. Dans ce cas, cette rugosité permet également de s’affranchir des effets de texturation préalable à la réalisation de cellule.The method has been implemented in the particular case where the crystalline silicon substrate 1 of 280 μm is polished so as to have a low surface roughness. The fact of having a low surface roughness makes it possible to have a better passivation. In this case, this roughness also makes it possible to overcome the effects of texturing prior to the realization of the cell.
Une première couche en silicium amorphe hydrogéné 2 est déposée sur une première face 7 du substrat en silicium cristallin 1. La première couche en silicium amorphe hydrogéné 2 présente une épaisseur de 25 nm. Une deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné 6 est déposée sur une deuxième face du substrat en silicium cristallin. La deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné 6 présente une épaisseur de 25 nm.A first hydrogenated amorphous silicon layer 2 is deposited on a first face 7 of the crystalline silicon substrate 1. The first hydrogenated amorphous silicon layer 2 has a thickness of 25 nm. A second layer of hydrogenated amorphous silicon 6 is deposited on a second face of the crystalline silicon substrate. The second hydrogenated amorphous silicon layer 6 has a thickness of 25 nm.
Du bore est implanté dans la première couche en silicium amorphe hydrogéné 2 à partir d’un gaz précurseur par un procédé d’implantation ionique par immersion plasma à 1500 V. Le gaz précurseur est du B2H6contenant une dose en ions dopants égale à 5.1015 cm'2.Boron is implanted in the first hydrogenated amorphous silicon layer 2 from a precursor gas by a plasma immersion ion implantation process at 1500 V. The precursor gas is B2H6 containing a doping ion dose equal to 5.1015 cm -1. 2.
La seconde couche en silicium amorphe hydrogéné 6 n’est pas dopée.The second hydrogenated amorphous silicon layer 6 is not doped.
On obtient alors un empilement 9 comportant : - Une première couche en silicium amorphe hydrogéné dopée p 2 ; - Un substrat en silicium cristallin 1 ; - Une deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné non dopée 6. A l’issue de l’étape de dopage : - la couche en silicium amorphe hydrogéné dopée p 2 présente une conductivité de 10' 8 Ω"1 cm'1 ; - l’empilement 9 présente une tension de circuit ouvert i-V0C égale à 560 mV.A stack 9 is then obtained comprising: a first p 2 doped hydrogenated amorphous silicon layer; A crystalline silicon substrate 1; A second layer of undoped hydrogenated amorphous silicon 6. At the end of the doping step: the p 2 doped hydrogenated amorphous silicon layer has a conductivity of 10 8 Ω -1 cm -1; stack 9 has an open circuit voltage i-V0C equal to 560 mV.
Suite à l’étape de dopage, l’empilement 9 est recuit à 300°C pendant 1 h30. A l’issue de l’étape de recuit : - la couche en silicium amorphe hydrogéné dopée p 2 présente une conductivité de 10' 5 Ω'1 cm'1 ; - l’empilement 9 présente une tension de circuit ouvert i-V0C égale à 705 mV.Following the doping step, the stack 9 is annealed at 300 ° C. for 1 h 30 min. At the end of the annealing step: the p 2 doped hydrogenated amorphous silicon layer has a conductivity of 10 5 Ω -1 cm -1; - The stack 9 has an open circuit voltage i-V0C equal to 705 mV.
Le procédé permet donc bien d’obtenir une hétérojonction dont les propriétés sont compatibles avec une utilisation dans une cellule photovoltaïque.The method therefore makes it possible to obtain a heterojunction whose properties are compatible with use in a photovoltaic cell.
Fabrication d’une hétérojonction comportant une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé n :Fabrication of a heterojunction comprising a n-doped hydrogenated amorphous silicon layer
Un procédé de fabrication d’une hétérojonction comportant une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé n selon un mode de réalisation de l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 4a à 4c.A method for manufacturing a heterojunction comprising an n-doped hydrogenated amorphous silicon layer according to one embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS. 4a to 4c.
En référence à la figure 4a, le procédé comporte une première étape 101’ de dépôt d’une couche en silicium amorphe hydrogéné 2’ sur un substrat en silicium cristallin 1. Dans ce mode de réalisation, le substrat en silicium cristallin est désoxydé avant le dépôt du silicium amorphe hydrogéné..With reference to FIG. 4a, the method comprises a first step 101 'for depositing a hydrogenated amorphous silicon layer 2' on a crystalline silicon substrate 1. In this embodiment, the crystalline silicon substrate is deoxidized before the deposit of hydrogenated amorphous silicon.
Dans ce mode de réalisation, la couche en silicium amorphe hydrogéné 2’ est une couche en silicium amorphe hydrogéné intrinsèque, c’est-à-dire non dopée. La couche en silicium amorphe hydrogéné 2 présente une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm, et de préférence entre 15 et 25 nm. A l’issue de l’étape 101’, on obtient un empilement 5 comportant :In this embodiment, the hydrogenated amorphous silicon layer 2 'is an intrinsically hydrogenated, that is undoped, hydrogenated amorphous silicon layer. The hydrogenated amorphous silicon layer 2 has a thickness of between 5 and 30 nm, and preferably between 15 and 25 nm. At the end of step 101 ', a stack 5 is obtained comprising:
Un substrat 1 en silicium cristallin ; - Une couche en silicium amorphe hydrogéné 2’ déposée sur le substrat.A crystalline silicon substrate 1; A layer of hydrogenated amorphous silicon 2 'deposited on the substrate.
En référence à la figure 4b, le procédé comporte ensuite une étape 102’ de dopage de la couche en silicium amorphe hydrogéné de façon à réaliser une couche en silicium amorphe hydrogéné dont la surface est dopée n. Pour cela, le dopage de la couche en silicium amorphe hydrogéné 2’ est réalisé par implantation ionique à partir d’un gaz précurseur. Le gaz précurseur 4 est du PH3. Le gaz précurseur comporte une dose en ions dopants comprise entre 1015 et 1016 cm"2, et de préférence entre 1015 et 1016 cm"2.With reference to FIG. 4b, the method then comprises a step 102 'for doping the hydrogenated amorphous silicon layer so as to produce a layer of hydrogenated amorphous silicon whose surface is n-doped. For this, the doping of the hydrogenated amorphous silicon layer 2 'is carried out by ion implantation from a precursor gas. The precursor gas 4 is PH3. The precursor gas comprises a dose of doping ions of between 1015 and 1016 cm -2, and preferably between 1015 and 1016 cm -2.
Le gaz précurseur est transformé en plasma. L’empilement 5 est immergé dans ce plasma. Pour cela, le plasma est de préférence formé dans une chambre contenant l’empilement 5. Un potentiel négatif est ensuite appliqué à l’empilement de façon à ce que des ions dopants du plasma pénètrent dans la couche en silicium amorphe hydrogéné 2’. L’implantation ionique est effectuée à une énergie inférieure à 2000V et de préférence comprise entre 1000 et 1500 V.The precursor gas is transformed into plasma. The stack 5 is immersed in this plasma. For this, the plasma is preferably formed in a chamber containing the stack 5. A negative potential is then applied to the stack so that plasma dopant ions enter the hydrogenated amorphous silicon layer 2 '. Ion implantation is performed at an energy of less than 2000V and preferably between 1000 and 1500 V.
En référence à la figure 4c, le procédé comporte ensuite une étape 103’ de recuit au cours de laquelle l’empilement est chauffé à une température comprise entre 150 et 350°C, et de préférence entre 200 et 300 °C pendant une durée de préférence comprise entre 15 minutes 30 minutes, afin de récupérer la passivation de la couche en silicium amorphe hydrogéné dopé n tout en conservant une bonne conductivité pour cette couche.With reference to FIG. 4c, the method then comprises an annealing step 103 'during which the stack is heated to a temperature of between 150 and 350 ° C., and preferably between 200 and 300 ° C. for a period of preferably between 15 minutes 30 minutes, in order to recover the passivation of the n-doped hydrogenated amorphous silicon layer while maintaining a good conductivity for this layer.
Ce procédé permet d’obtenir une hétérojonction qui peut être utilisée pour la réalisation d’une cellule photovoltaïque à hétérojonction puisque l’hétérojonction ainsi obtenue présente les propriétés suivantes :This method makes it possible to obtain a heterojunction which can be used for producing a heterojunction photovoltaic cell since the heterojunction thus obtained has the following properties:
La couche en silicium amorphe hydrogéné présente une épaisseur compatible avec une utilisation dans une cellule photovoltaïque puisqu’elle est comprise entre 5 et 30 nm ; L’hétérojonction présente un niveau de passivation suffisant pour une utilisation dans une cellule photovoltaïque à hétérojonction puisqu’elle présente une tension de circuit ouvert i-V0C supérieure à 700 mV ;The hydrogenated amorphous silicon layer has a thickness compatible with use in a photovoltaic cell since it is between 5 and 30 nm; The heterojunction has a passivation level sufficient for use in a heterojunction photovoltaic cell since it has an open circuit voltage i-VOC greater than 700 mV;
La couche en silicium amorphe hydrogéné présente une conductivité suffisante pour une utilisation dans une cellule photovoltaïque puisqu’elle présente une conductivité supérieure à 104 Ω1 cm"1. Résultats expérimentaux :The hydrogenated amorphous silicon layer has a conductivity sufficient for use in a photovoltaic cell since it has a conductivity greater than 104 Ω1 cm -1.
La figure 5 représente un substrat obtenu par un procédé analogue au procédé décrit en référence aux figures 4a à 4c.FIG. 5 represents a substrate obtained by a method analogous to the method described with reference to FIGS. 4a to 4c.
Le procédé a été mis en oeuvre dans le cas particulier où le substrat en silicium cristallin 1 de 280 pm est poli de façon à présenter une faible rugosité de surface.The method has been implemented in the particular case where the crystalline silicon substrate 1 of 280 μm is polished so as to have a low surface roughness.
Une première couche en silicium amorphe hydrogéné 2’ est déposée sur une première face 7 du substrat en silicium cristallin 1. La première couche en silicium amorphe hydrogéné 2’ présente une épaisseur de 25 nm. Une deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné 6 est déposée sur une deuxième face du substrat 8 en silicium cristallin. La deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné 2 présente une épaisseur de 25 nm.A first hydrogenated amorphous silicon layer 2 'is deposited on a first face 7 of the crystalline silicon substrate 1. The first hydrogenated amorphous silicon layer 2' has a thickness of 25 nm. A second hydrogenated amorphous silicon layer 6 is deposited on a second face of the crystalline silicon substrate 8. The second layer of hydrogenated amorphous silicon 2 has a thickness of 25 nm.
Du phosphore est implanté dans la première couche en silicium amorphe hydrogéné 2’ à partir d’un gaz précurseur par un procédé d’implantation ionique par immersion plasma à 1500 V. Le gaz précurseur est du PH3 contenant une dose en ions dopants égale à 1016 cm'2.Phosphorus is implanted in the first hydrogenated amorphous silicon layer 2 'from a precursor gas by a plasma immersion ion implantation process at 1500 V. The precursor gas is PH3 containing a doping ion dose equal to 1016. cm -2.
La seconde couche en silicium amorphe hydrogéné 6 n’est pas dopée.The second hydrogenated amorphous silicon layer 6 is not doped.
On obtient alors un empilement 9 comportant : - Une première couche en silicium amorphe hydrogéné dopée n 2’ ; - Un substrat en silicium cristallin 1 ; - Une deuxième couche en silicium amorphe hydrogéné non dopée 6. A l’issue de l’étape de dopage : - la couche en silicium amorphe hydrogéné dopée n 2’ présente une conductivité de 2.104 Ω'1 cm'1 ; - l’empilement 9 présente une tension de circuit ouvert i-V0C égale à 570 mV.A stack 9 is then obtained comprising: a first n-hydrogenated hydrogenated amorphous silicon layer; A crystalline silicon substrate 1; A second undoped hydrogenated amorphous silicon layer 6. At the end of the doping step: the doped hydrogenated amorphous silicon n 2 'layer has a conductivity of 2.104 Ω -1 cm -1; - The stack 9 has an open circuit voltage i-V0C equal to 570 mV.
Suite à l’étape de dopage, l’empilement 9 est recuit à 250°C pendant 30 minutes. A l’issue de l’étape de recuit : - la couche en silicium amorphe hydrogéné dopée n « doped a-Si-H » 2’ présente une conductivité de 4.10'4 Ω'1 cm'1 ; - l’empilement 9 présente une tension de circuit ouvert i-V0C égale à 700 mV.Following the doping step, the stack 9 is annealed at 250 ° C for 30 minutes. At the end of the annealing step: the n-doped α-Si-H 2 'doped hydrogenated amorphous silicon layer has a conductivity of 4.10'4 Ω'1 cm-1; - The stack 9 has an open circuit voltage i-V0C equal to 700 mV.
Le procédé permet donc bien d’obtenir une hétérojonction dont les propriétés sont compatibles avec une utilisation dans une cellule photovoltaïque.The method therefore makes it possible to obtain a heterojunction whose properties are compatible with use in a photovoltaic cell.
Procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque :Method of manufacturing a photovoltaic cell:
Un procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque va maintenant être décrit en référence aux figures 6a à 6b.A method of manufacturing a photovoltaic cell will now be described with reference to Figures 6a to 6b.
La cellule photo voltaïque est réalisée à partir d’un substrat en silicium cristallin 1.The photovoltaic cell is made from a crystalline silicon substrate 1.
Le procédé comporte une première étape 201 de réalisation d’une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé p 2 sur une première face 7 du substrat 1. Cette couche en silicium amorphe hydrogéné dopé p est réalisée par le procédé décrit en référence aux figures 2a à 2c.The method comprises a first step 201 for producing a p 2 doped hydrogenated amorphous silicon layer on a first face 7 of the substrate 1. This p-doped hydrogenated amorphous silicon layer is produced by the method described with reference to FIGS. 2a to 2c. .
Le procédé comporte ensuite une étape 202 de réalisation d’une couche en silicium amorphe hydrogéné dopé n 2’ sur une deuxième face 8 du substrat 1. Cette couche en silicium amorphe hydrogéné dopé n 2’ est réalisée par le procédé décrit en référence aux figures 4a à 4c.The method then comprises a step 202 for producing a n-doped hydrogenated amorphous silicon layer 2 on a second face 8 of the substrate 1. This n-doped hydrogenated amorphous silicon layer 2 is produced by the process described with reference to FIGS. 4a to 4c.
On obtient alors l’empilement représenté sur la figure 6d. Cet empilement comporte : une première couche 2 en silicium amorphe hydrogéné dont au moins une partie est dopée p ; - un substrat 1 en silicium cristallin ; - une première couche 2 en silicium amorphe hydrogéné dont au moins une partie est dopée n.The stack shown in FIG. 6d is then obtained. This stack comprises: a first layer 2 of hydrogenated amorphous silicon, at least a portion of which is p-doped; a substrate 1 made of crystalline silicon; a first hydrogenated amorphous silicon layer 2, at least a portion of which is n-doped.
Le procédé comporte ensuite une étape 203 de dépôt d’une couche d’oxyde transparent conducteur TCO sur chacune des couches en silicium amorphe hydrogéné dopé 2, 2’.The method then comprises a step 203 for depositing a transparent conductive oxide layer TCO on each of the doped hydrogenated amorphous silicon layers 2, 2 '.
Le procédé comporte ensuite une étape 204 de réalisation de contacts métalliques 11 sur chaque couche en oxyde transparent conducteur TCO.The method then comprises a step 204 for making metal contacts 11 on each transparent conductive oxide layer TCO.
Naturellement, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l’invention. Ainsi, la couche en silicium amorphe hydrogéné dopée n pourrait être réalisée avant la couche en silicium amorphe hydrogéné dopée p. Par ailleurs, au lieu de réaliser deux étapes de recuit lors du procédé de fabrication de la cellule photovoltaïque, on pourrait ne réaliser qu’une seule étape de recuit suite à la deuxième étape de dopage.Naturally, the invention is not limited to the embodiments described with reference to the figures and variants could be envisaged without departing from the scope of the invention. Thus, the n-doped hydrogenated amorphous silicon layer could be produced before the p-doped hydrogenated amorphous silicon layer. Moreover, instead of carrying out two annealing steps during the manufacturing process of the photovoltaic cell, only one annealing step could be performed following the second doping step.
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