Brevet FR2462783A1 — publié le 19810213

-1- PROCEDE POUR LA REALISATION D'UNE CELLULE SOLAIRE DONT UNE ELECTRODE EST OBTENUE PAR SERIGRAPHIE L'invention concerne un procédé pour la réalisation d'une cellule solaire comportant un disque en silicium pré- sentant une région de type de conduction n affleurant sur une surface principale, région à type de conduction n sur laquelle est appliquée, par sérigraphie, une électrode contenant de l'argent.. Un tel procédé est connu par le document de compte- rendu de la 12ème conférence internationale intitulée: "IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 1976", pages 303 à 308. Grâce à sa simplicité, l'application d'électrodes sur un disque en silicium pour obtenir une cellule solaire en utilisant la technique de la sérigraphie est préférable à l'application par évaporation qui, en soi, donne des résultats satisfaisants. Toutefois, d'une façon générale, on a constaté que les électrodes d'argent obtenues par sérigraphie adhèrent de façon insuffisante au silicium et fournissent ainsi des contacts électriques peu fiables. L'invention vise entre autres à éviter ces difficul- tés, au moins dans une mesure notable. L'invention est basée, entre autres, sur l'idée que des additions à l'argent et un traitement adapté des électrodes d'argent obtenues par sérigraphie permettent d'améliorer, dans une mesure notable, le contact électrique des électrodes d'argent. Conformément à l'invention, le procédé mentionné dans le préambule est caractérisé en ce qu'on utilise, pour le processus de sérigraphie, une pâte à l'argent contenant, en -2- 2462783 outre, upe addition sous forme d'élément appartenant au groupe d'éléments comprenant le bismuth, le magnésium et l'indium, en ce que, après l'application de l'électrode, on effectue un traitement thermique de celle-ci dans une atmosphère oxydante après quoi l'électrode est soumise à un traitement chimique ou mécanique pour améliorer la ré- sistance de la transition avec le silicium. Lesdits éléments nie modifient pas ou guère la con- ductivité ou le type de conduction du silicium contacté. La température dudit traitement thermique se situe entre 550' et 7000 C environ. Les mènes températmres sont utilisées dans le cas d'application d'une Célectrod-e d'ar- gent contenant de l'aluminium sur une région de type p dux disque, par exemple le substrat. Le procédé conforme à l'in=vemtion offre l'avantage que les traitements thermiques desdites deu électrodes peuvent être combinés. Comme addition, on préfère utiliser le bismuth. Le traitement thermique peut être effectué sous air. Dans le cas o le traitement thermique s 'effectue uniquemen-t sous azote par exemple, l'adhérence de l'électrodffe à la surface principale est insuffisante ou nulle et, en consé- quence, il en est de même pour le contact électrique. Le traitement mécanique qui consiste par exemple à effectuer une abrasion, ou le traitement chimique qui s'ef- fectue par exemple à l'aide d'une solution de soude causti- que, réduit notablement la résistance de transition entre l'électrode et le silicium. Les propriétés électriques et mécaniques des cellules solaires obtenues à l'aide du procédé conforme à l'inventton. sont comparables à celles de cellules solaires munies d'é- lectrodes obtenues par évaporation. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. -3- 2462783 La figure 1 représente schématiquement une vue en plan d'une cellule solaire dans un stade de la réalisation du procédé conforme a l'invention et la figure 2 montre une section suivant le plan Il-II de la figure 1. Dans l'exemple, on réalise une cellule solaire com- portant un disque en silicium 1 (voir les figures 1 et 2) présentant une région 4 du type de conduction n qui affleu- re sur une surface principale 2. Sur la région de type n est appliquée par sérigra- phie une électrode 3 contenant de l'argent. Conformément à l'invention, pour le processus de sérigraphie, on utilise une pâte à l'argent contenant, en outre, une addition sous forme d'éléments appartenant au groupe constitué par le bismuth, le magnésium et l'indium. Après l'application de l'électrode 3, un traitement thermique est effectué dans une atmosphère oxydante, après quoi l'électrode 3 est soumise à un traitement chimique ou mécanique pour améliorer la résistance de transition avec le silicium. Pour la réalisation, on part par exemple d'un corps en silicium de type p, 5, présentant un diamètre d'environ cm, une épaisseur de 0,3 mm et une résistivité de 2 n cm. Le corps 5 est muni de la façon usuelle d'une couche épitaxiale de type n d'une épaisseur de 0,3 à 0,5/um qui constitue la région 4. Sur la surface principale 2 est formée, à l'aide d'un procédé de sérigraphie usuel, une électrode en forme de peigne 3. Les dents 6 du peigne 3 présentent une largeur d'environ 3001um par exemple, et elles sont espacées d'une distance de 0,3 cm. La pâte utilisée pour la sérigraphie contenait 80 g d'argent mis en suspension dans 20 g de liant avec de l'éthylcellulose, par exemple, dissoute dans du terpinéol. Comme addition, on préfère utiliser du bismuth. Des résul- tats très satisfaisants sont obtenus lorsque la concentra- -4- tion en bismuth se situe entre 0,5 et 15 % du poids en ar- gent et de préférence entre 1 et 2 % dudit poids. Ensuite, on procède à un traitement thermique du disque de silicium pendant 10 minutes à 6300 -w;airs olive r'é Le traitement mécanique comprend une abrasion manuelle de l'électrode 3 pendant 10 secondes à l'aide de laine d'acier fine. D'éventuels restes d'acier subsistant sur la surface d'électrode peuvent être éliminés de façon simple par un rinçage à l'eau. On peut mesurer l'effet du procédé conforme à l'in- vention en réalisant une section du disque de silicium de sorte que les électrodes perpendiculaires aux dents 6 de l'électrode 3 soient séparées des dents et que subsistent seulement des parties de peigne d'une longueur de 1 cm non reliées entre elles. La résistance entre des parties voisines du peigne est déterminée par la résistance connue et très faible des électrodes d'argent, par la résistance de transition entre les électrodes d'argent et le disque de silicium et par la résistance du silicium. Il est possible de mesurer la résistance entre une partie extrême du peigne et d'autres parties dudit peigne en fonction de la distance par rapport à ladite première partie de peigne. Une extrapolation vers la distance égale à zéro permet de déterminer la résistance de transition entre l'électrode et le silicium, et la pente de la résis- tance en fonction de la distance permet de déterminer la résistance du silicium. On constate que le procédé conforme à l'invention ne modifie pas ou guère la résistance du silicium, mais que la résistance de transition entre l'électrode et le disque en silicium baisse d'un ordre de grandeur, par exemple d'une valeur de 20 là 40 a à une valeur de 2 à 3 l. Le procédé conforme à l'invention n'est pas limité à 2462783 l'exemple donné ci-dessus. Au lieu de bismuth, il est pos- sible d'utiliser de l'indium ou du magnésium à l'aide de pâtes contenant ces éléments à une concentration de 2 % environ du poids d'argent. A la place du traitement d'abrasion décrit, la ré- sistance de transition peut être améliorée par un autre traitement mécanique ou chimique, par exemple un traitement avec une solution aqueuse contenant 10 % en poids de carbo- nate de sodium pendant 3 minutes à 900 C. La face principale 7 située à l'opposé de la surface principale 2 peut également être munie, par sérigraphie, d'une électrode. A cet effet, on utilise par exemple une pâte à l'argent contenant, en outre, une addition d'alumi- nium. De façon usuelle, le disque de silicium obtenu à l'issue du procédé selon l'invention peut donner lieu à une cellule solaire en le munissant d'électrodes nécessaires. -6- 2462783 - REVENDICATIONS - 1. Procédé pour la réalisation d'une cellule solaire comportant un disque en silicium présentant une région de type de conduction n affleurant sur une surface principale, région à type de conduction n sur laquelle est appliquée, par sérigraphie, une électrode contenant de l'argent, caractérisé en ce qu'on utilise, pour le processus de séri- graphie, une pâte à l'argent contenant, en outre, une addi- tion sous forme d'élément appartenant au groupe d'éléments comprenant le bismuth, le magnésium et l'indium, en ce que, après l'application de l'électrode, on effectue un traite- ment thermique de celle-ci dans une atmosphère oxydante après quoi l'électrode est soumise à un traitement chimique ou mécanique pour améliorer la résistance de la transition avec le silicium. | 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, comme addition, on utilise du bismuth. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la concentration en bismuth se situe entre 0,5 et % du poids de l'argent. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la concentration du bismuth se situe entre 1 et 2 % en poids de l'argent. 5. Procédé selon la revendicationi, caractérisé en ce que, comme addition, on utilise du magnésium ou de l'in- dium dans une concentration d'environ 2 % du poids de l'ar- gent. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le traitement mécanique consiste en une abrasion. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le traitement chimique s'effec- tue avec une solution sodique. 8. Cellule solaire réalisée par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7.