Brevet FR2473792A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne un procédé de fabrication de piles solaires en matière amorphe, notamment en silicium. On considère actuellement que les piles solaires en matière amorphe ,notamment en silicium amorphe, sont celles qui peuvent être fabriquées au moindre coût,parce que la dépense d'énergie lors du processus de fabrication est faible et parce que pour des épaisseurs de couche de 1 Fm à quelques 10 onil'utilise que peu de matière (cf. Y. Kuwano "Amorphous Silicon Solar Cells Meet Low Cost Energy Requirements", TEE, Juillet 1979, page 65). Dans la technique des piles solaires on intensifie actuellement les recherches en vue d'augmenter le rendement et la reproductibilité de celui-ci pour des surfaces assez grandes. L'invention vise un procédé simple et continu de préparation de matière amorphe . Suivant l'invention on refroidit la matière amorphe en phase liquide sous la forme d'une bande sur un support si rapidement que la vitesse de refroidissement est plus élevée que celle de cristallisation. L'invention emprunte donc une voie tout à fait autre que les procédés habituels jusqu'ici de fabrication par exemple de silicium amorphe. Dans ces procédés habituels on dépose en effet du silicium amorphe sur du verre ou du métal par une réaction en plasma du silane (SiR4), ce processus s'effectuant en discontinu. Pour le dépôt on peut certes utiliser des supports en bandes afin de parvenir à un processus en bandes en continu. Mais on a toujours besoin de supports plans résistant à la température qui ont une micro-rugosité inférieure à 0,1,irn et qui peuvent être par exemple en acier inoxydable poli. En outre la vitesse de dépôt,pour les épaisseurs de couches visées du silicium amorphe de 1 um environ,est limitée à quelques mètres de passage de bande à la minute, même pour des dispositifs coûteux. L'invention emprunte en revanche la voie suivante On prépare de la matière amorphe pour des piles solaires, notamment du silicium amorphe, par une coulée en bande ayant une vitesse de refroidissement extrêmement rapide. On peut à cet effet procéder comme pour la préparation de matière magnétique vitreuse Suivant une première variante, on fait solidifier le silicium liquide sur un rouleau en cuivre poli. On enlève la bande ainsi formée en matière amorphe du rouleau de cuivre. Elle peut ensuite être travaillée en étant soutenue à porte-à-faux, par exemple pour effectuer un dopage sur les deux faces, pour déposer une couche transparente d'électrodes, pour effectuer une métallisation sous forme de bandes ou enfin pour la munir, le cas échéant, d'un placage isolant. Suivant une seconde variante, on effectue la coulée en bande par une bande support,qui est bonne conductrice de la chaleur et qui est refroidie, par exemple par une feuille métallique polie. On peut effectuer le dopage à l'hydrogène de la matière amorphe ou son dopage superficiel par des matières de dopage d'un type de conductivité p ou n à partir de l'atmosphère pendant la coulée en bande . En ou tre,-on peut envisager aussi pour le dopage de la bande solidifiée les procédés connus, comme par exemple la diffusion de corps à l'état solide en milieu gazeux, l'implantation d'ions ou la diffusion de corps à l'état solide à partir de sources de dopage à l'état solide. Un avantage essentiel d'une matière amorphe coulée en bande est de pouvoir bien adapter la consomma tion de matière autbesoirset etde pouvoir la préparer à une vitesse extrêmement élevée (allant jusqu'à la valeur du km par minute). Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, les figures 1 et 2 sont des schémas d'un dis positif pour exécuter le procédé suivant l'invention suivant les deux variantes mentionnées ci-dessus. A la figure 1, du silicium 1 liquide est déposé par une buse 2 plate sur un rouleau 3 de cuivre poli. Le silicium 1 liquide se solidifie sur le rouleau 3 et forme ainsi une couche 4 de silicium amorphe,qui est ensuite retirée du rouleau 3 qui tourne suivant le sens de la flèche 5. A la figure 2 ,une bande 6 en cuivre est guidée entre deux rouleaux 7 et 8. Dans cette variante aussi,du silicium 1 liquide est amené par une buse 2 plate. Le silicium parvient sur la bande 6 en cuivre pour s'y solidifier et y former du silicium amorphe. On peut faciliter encore ce processus de solidification par un corps 9 de refroidissement disposé en dessous de la bande 6. Comme les deux rouleaux 7 et 8 tournent dans le sens des flèches 10, la bande 6 transporte la couche 4 de silicium amorphe vers la face latérale du rouleau 8. Là,la couche 4 de silicium amorphe peut alors être retirée à la manière habituelle. REVENDICATIONS i) Procédé de fabrication de piles solaires en matière amorphe, notamment en silicium, caractérisé-en ce qu'il consiste à refroidir la matière amorphe en phase liquide sous la forme d'une bande sur un support si rapidement que la vitesse de refroidissement est plus élevée que celle de cristallisation. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer le refroidissement et la fabrication de la bande en un stade. 3) Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support est un rouleau qui a un grand diamètre et duquel la matière amorphe est séparée immédiatement après la solidification. 4) Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support aussi se présente sous la forme d'une bande. 5) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le rouleau a une face latérale en cuivre. 6) Procédé suivant l'une des revendications 1-à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter la matiè- re amorphe en porte-à-faux après quelle a été séparée du support. 7) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à doper la matière amorphe sur les deux faces. 8) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer une couche transparente d'électrode sur la matière amorphe. 9) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer des méta#llisations en forme de bandes sur la matière amorphe. 10) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre la matière amorphe sur un substrat par l'intermédiaire d'un placage isolant. il) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il consiste à refroidir le support et à le constituer en un matériau bon conducteur de la chaleur. 12) Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le support est une feuille polie et est en métal. 13) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il consiste à doper la matière amorphe à l'aide de substances de dopage pendant qu'elle est mise sur le support. 14) Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'il consiste à doper la région superficielle de la matière. 15) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il consiste à doper la matière amorphe par diffusion de corps à l'état solide en milieu gazeux ou par implantation d'ions ou par diffusion de corps à l'état solide provenant de sources de dopage solides. 16) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il consiste à doper la matière amorphe par de l'hydrogène. 17) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il consiste à doper la matière amorphe à l'aide de substances de dopage de type de conductivité p et/ou n. 18) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer la matière amorphe à une vitesse élevée de l'ordre du km à la minute. 19) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il consiste à adapter au: besoins la consommation de matière pour la fabrication de la matière amorphe.