Brevet FR2522443A1 — publié le 19830902

L'invention concerne la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique, et plus particulièrement une cellule photovoltaique multicouche effectuant cette conversion avec un rendement élevé. Plusieurs formes de cellules photovoltaïques ont été développées pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique ; cependant, le rendement des systèmes connus est faible et, lorsqu'on améliore le rendement par l'utilisation de convertisseurs plus efficaces, le coût de ces convertisseurs s'élève. Il a été proposé d'accroître le rendement de conversion en concentrant l'énergie solaire sur les convertisseurs au moyen de systèmes optiques. Avec ces systèmes, le rendement de conversion peut être encore augmenté. Une considération du coût de chacun des éléments d'un système de conversion montre que l'utilisation d'éléments de concentration de la lumière permet la mise en oeuvre de convertisseurs photovoltargues plus coûteux, mais que des limites économiques sont cependant imposées au. système de concentration.En outre, lorsque la concentration de la lumière arrivant au convertisseur devient plus intense, il faut dissiper l'échauffement résultant de la lumière concentrée, car le rendement de certains convertisseurs chute lorsque leur température augmente. Une étude des considérations indiquées ci-dessus permet de voir que, avec l'utilisation de systèmes de concentration permettant de diminuer le coût de la conversion d'énergie en augmentant le rendement de cette conversion, il est possible de transférer le point important afin de le faire passer du coût de la cellule du convertisseur au rendement de la cellule. Par conséquent, si le rendement de la cellule peut être élevé suffisamment, un système de concentration peut produire de l'électricité à meilleur marché que la même surface d'un réseau de prix inférieur. Ces observations conduisent à considérer des piles ou cellules solaires à jonctions multiples empilées, à haut rendement, réagissant chacune à une bande d'énergie différente du rayonnement solaire et équipées chacune d'un élément destiné à concentrer l'énergie et à agir sur la cellule afin qu'elle suive la source d'énergie. Des cellules photovoltaiques à couches multiples ont été essayées comme moyen de conversion de l'énergie solaire en énergie électrique. Une forme d'une telle cellule est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 4 017 332. Ce brevet suggère l'utilisation d'une cellule multicouches composée d'empilages de cellules à hétérojonction. A la différence du brevet précité, la présente invention a trait à une cellule photovoltalque multicouche composée d'empilages de cellules à homojonction. On a également suggéré, pour les cellules photo voltalques à couches multiples de l'art antérieur, de réaliser des couches successives en matières semiconductrices réagissant à différentes bandes d'énergie interdites comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 017 332. Dans la cellule selon l'invention, on choisit plusieurs couches de manière qu'elles réagissent à des bandes d'énergie interdites différentes, toutes sensiblement au même niveau de courant, en évitant particulièrement la bande interdite d'énergie lumineuse affectée par des variations d'humidité et de la masse d'air. Des cellules photovoltaîques multicouches antérieures ont été réalisées sur des substrats dont les réseaux ont été accordés sur les couches semiconductrices de la cellule et ces substrats ont été développés avec des jonctions séparées afin de participer à la conversion de la cellule globale, comme décrit également dans le brevet des Etats-Unis d'Am.érique N0 4 017 332. Dans la cellule décrite dans le présent mémoire, il est proposé un substrat relativement bon marché dont le réseau est spécifiquement accordé avec les couches semiconductrices et est spécifiquement conçu sans jonction interne afin d'éliminer toute sensibilité de la cellule à la fluctuation dans l'absorption infrarouge dans le spectre solaire sous l'effet des bandes de vibrations OH associées à la vapeur d'eau.La cellule solaire proposée par l'invention est donc moins sensible aux variations d'humidité et de masse d'air. Dans une publication antérieure de Lewis M. Fraas et R. C. Knechtli, à l'occasion de la treizième Conférence des spécialistes des techniques photovoltaîques de l'institut des ingénieurs électriciens et électroniciens ("IEEE", 5-8 juin 197Q, Washington, D. C. ) il est décrit une cellule photovoltalque multicouche ayant des rendements de l'ordre souhaité. La cellule photovoltaique décrite dans la présente demande se distingue de celles décrites jusqu'à présent par l'absence particulière d'une jonction dans le substrat et par la production supplémentaire de couches dont le réseau est accordé sur le substrat et qui contiennent des homojonctions pour produire la conversion électrique souhaitée avec le rendement souhaité. L'idée d'obtenir des rendements de conversion d'énergie très élevés par l'empilage optique de cellules solaires ayant des bandes d'énergie différentes est connue. il existe cependant une motivation croissante pour prendre en considération la fabrication d'un tel empilage de cellules solaires de façon monolithique sur une tranche unique. Cette motivation résulte des applications spatiales, car une tranche ou un support unique est plus léger qu'un empilage de plusieurs supports, ainsi que d'applications terrestres utilisant des systèmes de concentration, car un seul support est susceptible d'être moins coûteux, plus simple et plus facile à refroidir qu'un empilage de plusieurs supports. Cependant, des limitations importantes s'appliquent à la conception et à la fabrication d'une telle cellule solaire à jonctions multiples, empilage monolithique et haut rendement.Deux des limitations affectant la conception sont qu'il faut, en premier lieu, que les matières semi-conductrices différentes constituant l'empilage aient leurs réseaux pratiquement accordés afin que l'intégrité cristalline puisse être maintenue et, en second lieu, si les jonctions photo sensibles doivent être connectées en série, que les bandes interdites soient telles que le courant résultant de la lumière soit réparti à peu près également entre les jonctions multiples. Un problème corollaire se pose pour la réalisation de la connexion en série souhaitée entre les jonctions actives sans pertes de tensions inacceptables aux jonctions inactives dans les structures empilées à considérer. Conformément à ce qui précède, l'invention concerne une cellule photovoltaique à jonctions multiples comprenant des couches de phosphure d'indium et de gallium et d'anyiiUre d'indium et de gallium portées par un substrat de germanium. Les couches successives comprennent des jonctions situées dans des bandes d'adsorption différentes, alors que le substrat et les couches successives ont leurs réseaux accordés à moins de + 1 % de variation. Avec un élément de concentration et des contacts, la cellule constitue un moyen efficace pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique. L'invention a pour objet principal une cellule photovoltalque efficace à jonctions multiples destinée à convertir l'énergie solaire en énergie électrique. L'invention a également pour objet une cellule photovoltalque multicouche pouvant être produite à partir de matériaux disponibles. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels - la figure 1 est une élévation schématique partielle d'une cellule à deux jonctions selon l'invention en regard de laquelle sont indiquées les limites des bandes de conduction LBC ' et de valence LBV ; - la figure 2 est une élévation schématique partielle d'une cellule à trois jonctions selon l'invention en regard de laquelle sont également indiquées les limites des bandes de conduction et de valence ; - la figure 3 est un graphique donnant le courant en fonction de la tension de plusieurs cellules photovoltafques ;; - la figure 4 est un graphique donnant le rendement des cellules solaires en fonction du nombre de cellules empilées - la figure 5 est un graphique donnant l'dclaire- ment énergétique spectral du soleil en fonction de la longueur d'onde et de l'énergie des photons ; et - la figure 6 est un schéma d'une chambre de croissance pour la fabrication des cellules photovoltaiques selon l'invention. Quelques définitions de termes utilisés dans le présent mémoire seront à présent données. Dope Un semiconducteur peut transporter un courant au moyen de porteurs chargés positivement ou de porteurs chargés négativement. Ces porteurs sont introduits dans le semiconducteur au moyen de traces d'impuretés chimiques appelées dopes. Si les dopes apportent au semiconducteur des porteurs de charges négatives, ils sont considérés comme dopant le semiconducteur au type n. Si les dopes introduisent des porteurs de charges positives, ils sont considérés comme dopant le semiconducteur au type p. Lorsque le semiconducteur est fortement dopé avec des concentrations élevées de charges négatives, rendant le semiconducteur semimétallique, il est dopé n+. De façon similaire, des densités élevées de porteurs de charges positives dopent un semiconducteur p+. Un dope se distingue d'un élément chimique principal formant le semiconducteur par le fait qu'il est présent à Jonction Une jonction dans un dispositif semiconducteur est une région plane sur un premier côté de laquelle les porteurs sont chargés positivement et sur l'autre côté de laquelle les porteurs sont chargés négativement. Homojonction Une homojonction est une jonction pour laquelle la matière semiconductrice est la même ou homogène de part et d'autre de cette jonction. En d'autres termes, la seule différence chimique entre les deux côtés de la jonction est le choix des dopes présents à l'état de traces. Les éléments chimiques principaux formant le semiconducteur de chaque côté de la jonction sont identiques. Hétérojonction Une hétérojonction est une jonction pour laquelle les matières semiconductrices situées de part et d'autre de la jonction diffèrent non seulement par le type des porteurs, mais également par les compositions des éléments principaux. La composition chimique de part et d'autre de la jonction est hétérogène. En d'autres termes, le semiconducteur à porteurs chargés positivement est sensiblement différent, du point de vue chimique, du semiconducteur à porteurs chargés négativement. Parfois, il peut se produire un certain processus d'alliage lors de la formation d'une hétérojonction, de sorte que le changement de type de porteurs ne coïncide pas exactement avec l'interface hétérogène. Cependant, dans le présent mémoire, une telle jonction reste considérée comme une hétérojonction. Energie de bande interdite Un semiconducteur absorbe de la lumière avec des énergies de photons superieures à une certaine énergie et il transmet la lumière avec des énergies de photons inférieures à cette énergie. L'énergie pour déclencher l'absorption est appelée l'énergie de bande interdite du semiconducteur. Des modifications de la composition chimique du semiconducteur conduisent à des modifications de cette énergie de bande interdite. Accord de réseau Les atomes d'un cristal sont séparés par certains intervalles et des angles relatifs. Les sites sur lesquels se trouvent les atomes forment un réseau cristallin. Il est possible, dans certains cas, de modifier les atomes en passant d'une matière à une autre sans changer notablement le réseau cristallin. Par exemple, un cristal AlAs possède le même réseau cristallin qu'un cristal GaAs. On remplace simplement un atome Al par un atome Ga. Lorsque deux cristaux possèdent le mêm#e réseau et lorsque les intervalles atomiques sont les mêmes, il existe un bon accord de réseaux et on peut faire croître un cristal en prolongement de l'autre. La figure 1 est une représentation schématique en coupe d'une cellule solaire photovoltaique multicouche selon l'invention. Les couches de la cellule ne sont pas représentées à l'échelle dans les directions verticale et horizontale, hormis que, dans la dimension verticale, les couches sont représentées à leurs épaisseurs relatives à peu près exactes. Comme représenté, un substrat il de germanium reçoit une surface 12 de contact sur un premier côté et est relié, par son autre côté, à une première cellule semiconductrice 13. Le substrat de germanium est de préférence un substrat à un seul élément, monocris- tallin, ayant une structure cristalline dont le réseau est capable d'être accordé sur celui d'une matière semiconductrice Ga0188In0,12As sensible à la bande de la lumière visible ou proche visible.Le substrat ne contient pas de jonction photosensible, mais on le fait croître volontairement sous la forme d'un cristal de germanium en raison de la structure du réseau qui permet l'accord avec la première couche d'une cellule multicouche capable de produire un courant engendré par la lumière, dans une plage pouvant être distribuée de manière souhaitable parmi d'autres couches d'une cellule multicouche. La cellule 13 est de préférence réalisée en gallium, indium, et arsenic, ayant la composition Ga0,88In0112As et une bande interdite de 0,2 aJ. Une jonction 14 est représentée dans la-première couche 13. Le réseau de la première cellule 13 est accordé sur celui du substrat et est capable d'absorber la lumière visible ou proche visible, avec des énergies de photons supérieures à la valeur préférée de 0,196 aJ, et capables de générer un courant compatible avec la distribution souhaitée à l'intérieur de la cellule multicouche. Une seconde cellule 15 est représentée en contact avec la première cellule 13. La cellule 15 est de préférence réalisée en gallium, indium et phosphore, avec la composition Ga0,43In0,57P et une bande interdite de 0,28 aJ. Le réseau de la seconde cellule 15 est accordé sur celui de la première cellule et est capable d'absorber la lumière visible ou proche visible avec des énergies de photons supérieures à la valeur préférée de 0,28 aJ, et il est également capable de générer un courant compatible avec la distribution souhaitée à l'intérieur de la cellule multicouche. Une couche conductrice et transparente 16 d'oxyde d'indium et d'étain ou d'oxyde d'antimoine et d'étain est déposée sur l'autre surface de la seconde cellule 15. Les compositions d'oxyde d'indium et d'étain et d'oxyde d'antimoine et d'étain sont des mélanges de deux oxydes, à savoir l'oxyde d'indium (In203) et l'oxyde d'étain (SnO2) dans la première composition, et l'oxyde d'antimoine (SbO2) et l'oxyde d'étain dans la seconde composition. Ces mélanges peuvent être constitués de toute proportion des deux oxydes, mais ils comprennent en général de 80 à 90 moles % d'oxyde d'indium dans la première composition et de 10 à 30 moles % d'oxyde d'antimoine dans la seconde composition. Ces compositions sont indiquées classiquement par les formules chimiques In2O3/SnO2 ou SnO/SbO2. Un ou plusieurs contacts 17 sont fixés à la surface extérieure de la couche 16. Des fils 18 et 19 conducteurs du courant électrique sont reliés aux contacts 12 et 17, respectivement. Un revêtement superficiel extérieur antiréfléchissant et transparent 20 est appliqué sur la couche 16 de surface et sur les contacts 17. Comme représenté sur la figure 1, un élément 21 de concentration, montré sous la forme d'une lentille convergente, est placé au-dessus de la cellule dans une position telle qu'il concentre la lumière provenant d'une source 22, représentée dans ce cas sous la forme du soleil. La figure 2 représente une cellule multicouche similaire dans laquelle trois couches 31, 32 et 33 sont assemblées entre le substrat 11 et la couche conductrice 16. Ces trois couches ont, dans leurs formes préférées, les compositions suivantes couche 31 : Ga0,88In0,12As avec bande interdite de 0,2 aJ, couche 32 : Ga0,69 In0,31As0,5P0,5 avec bande interdite de 0,24 aJ couche 33 : Tn0,5Ga0,5P avec bande interdite de 0,296 aJ. Dans la cellule multicouche de la figure 2, le substrat est de préférence un élément unique de germanium monocristallin ayant une structure de réseau capable d'être accordée sur le réseau Ga0,8-8In0112As, mais il ne contient pas de jonction et il ne réagit donc pas aux photons l'atteignant ou le traversant. La structure en réseau du substrat de germanium le rend particulièrement adapté à la réalisation de la cellule à trois couches ayant les compositions indiquées ci-dessus, par le fait, à la fois, que l'accord souhaité des réseaux cristallins peut être obtenu au moyen de la cellule à trois couches et que le courant photo-électrique souhaité se répartit de façon à peu près égale entre les jonctions multiples, permettant une connexion en série de ces jonctions. Les couches sont de préférence déposées sur le substrat 11 par des procédés de dépôt en phase vapeur d'une matière chimique organique sur métal de manière à former une couche ayant l'épaisseur et la composition souhaitées. La cellule à trois jonctions de la figure 2 présente un rendement de conversion de l'énergie solaire supérieur à celui de la cellule à deux jonctions de la figure 1 (voir figure 4). Une cellule à trois couches présente un rendement théorique de conversion de 50 % à une concentration de 1000 soleils, tandis que la cellule à deux couches présente un rendement théorique de 44 % à une concentration de 1000 soleils. Bien que la cellule à trois jonctions ressemble à la cellule de la figure 1, elle en diffère par le fait que les compositions de la deuxième couche 32 de jonction et de la troisième couche 33 de jonction sont inédites. Ces couches sont choisies de manière à contenir In, Ga, As et P afin que le même dispositif de dépôt en phase vapeur de matière chimique organique sur métal puisse être utilisé dans une séquence à une seule opération pour la préparation soit du dispositif de la figure 1, soit du dispositif de la figure 2. Les compositions sont choisies de façon spécifique afin que l'on observe un accord de réseaux dans la tolérance de 1 % pour les trois couches. En outre, les positions des bandes interdites déterminées par les compositions permettent la génération de courants égaux dans les trois couches.Cette exigence de courants égaux entraîne le décalage apparemment faible, mais très sensible, des compositions pour passer de In0,57Ga0,43P dans la couche 15 (figure 1) à In0,5Ga0,5P dans la couche 33 (figure 2). Si ce décalage n'est pas respecté, une chute d'environ 10 % affecte le rendement de la cellule à trois couches. La composition de la deuxième couche 32 montrée sur la figure 2, à savoir Ga016gIn0131As015POIgr ne résulte pas d'une modification de l'une ou l'autre des couches de la figure 1 et elle est donc inédite par rapport aux còmpositions de la cellule de la figure 1. Cette composition résulte d'une prise en considération de données concernant les bandes interdites et l'espacement des réseaux cristallins pour le système métallurgique quaternaire InGaAsP, ainsi que de la prise en considération des demandes en courant des cellules solaires, comme décrit précédemment. Un procédé préféré pour réaliser la cellule à deux ou trois couches selon l'invention consiste à partir d'un substrat monocristallin, par exemple une tranche de germanium. Le substrat constitué par la tranche de germanium ne contient pas, de préférence, de jonction photosensible, tout d'abord parce qu'un substrat possédant une jonction est beaucoup plus coûteux à réaliser, car la pureté de la tranche de germanium comportant une jonction photosensible fonctionnelle est de l'ordre de 1 ppm ou moins, tandis que la tranche ne comportant pas de jonction n'exige un contrôle de pureté que de 1000 ppm ou moins, et ensuite parce qu'une jonction se trouvant dans la tranche de germanium réagirait à la bande de longueurs d'onde de la lumière la plus affectée par les fluctuations de l'humidité et de la masse d'air.Un autre avantage du substrat de germanium est qu'il constitue un semiconducteur élémentaire, comme le silicium, et qu'il est possible de le faire croître sous la forme d'un ruban, ce qui contribue à en diminuer le coût. En outre, le réseau du germanium est accordé avec les réseaux des couches 13 et 15 ou 31, 32 et 33 indiquées ci-dessus, à Dans la forme préférée de la cellule décrite dans le présent mémoire, la couche de germanium constituant le substrat a une épaisseur comprise entre 200 et 300 micromètres, et de préférence égale à 250 micromètres. La limite inférieure de l'épaisseur est déterminée à la fois par les conditions de fonctionnement qui établissent les caractéristiques de conduction du substrat et par la résistance physique du substrat dans sa fonction de base de la cellule multicouche. La limite supérieure de la dimension du substrat dépend principalement de raisons économiques, car la fabrication de substrats plus épais est plus coûteuse et demande un plus grand volume de matériau coûteux. Il est proposé une méthode de croissance qui permet des dépositions successives de couches d'alliage III-V sur de grandes surfaces de substrats. Ce type de déposition est connu et décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique NO 4 128 733. La figure 6 montre une chambre de croissance mettant en oeuvre une telle méthode appelée dépôten#iasevapeursous basse pression d'une matière chimique organique sur mutai (MO-CVD). Selon cite méthode, on introduit du gallium-trialkyle ou de l'indium-trialkyle ou un mélange de ces substances ainsi que de la phosphine ou de l'arsine ou un mélange de ces substances, dans une chambre à pyrolyse. Ces composés réagissent sur le substrat de germanium pour former les alliages demandés InGaAs ou InGaP.Un exemple de la réaction est (l-x) Ga(C2H5)3 + x In(C2H5)3 + AsH3 600 C Ga (1-x) InxAs + sous-produits dan#s laquelle x a une valeur supérieure à O et inférieure à 1. Le produit est un film semiconducteur déposé sur le substrat de germanium. Le semiconducteur est dopé au type p par addition de vapeurs de zinc-dialkyle, de cadmium-dialkyle ou de béryllium -dialkyle et de triméthylamine, et au type n par l'addition de vapeurs d'hydrogène sulfuré, d'étain tétralkyle ou de tellurure d'un dialkyle. On fait croître les unes d la suite des autres toutes les couches d'alliage III-V ayant la composition prédéterminée, au moyen d'un régulateur de débit de gaz programmable. Dans la fabrication de la cellule de la figure 1, il est proposé d'empiler des cellules à homojonctions et réseaux accordés en plaçant des jonctions tunnel de court-circuit aux interfaces. A partir d'un substrat de germanium contenant un dope de type p+, la couche suivante de la cellule est formée par dépôt épitaxial d'une couche de type p+ d'arséniure de gallium et d'indium ayant de préférence une composition d'alliage Ga0,881n0,12As. Pendant le déroulement du dépôt de cette couche semiconductrice, la concentration du dope est réduite pour produire une couche de type p- et le dope est finalement changé pour produire une jonction p/n et une transition vers une couche de type n-. La poursuite de l'opération de déposition accroit l'épaisseur de la première couche et une partie de finition est déposée avec une concentration de dope telle que l'on obtient une couche n+ à la limite de la première couche. Une seconde couche semiconductrice est ensuite appliquée par dépôt épitaxial sur la surface extérieure de la première couche, initialement avec un dope et à une concentration de dope tels que l'on obtient une couche p+ à l'interface. La seconde couche semiconductrice est constituée de phosphure d'indium et de gallium ayant une composition d'alliage préférée In Ga P Pendant la déposition de cette couche semiconductrice, la concentration du dope est réduite pour produire une couche de type p- et, finalement, le dope est changé pour que l'on obtienne une jonction p/n et une transition vers une couche de type n-.La poursuite de la déposition accrolt l'épaisseur de la seconde couche avec une transition de la composition de dopage telle que l'on obtient une couche n+ à la limite de la seconde couche. Une couche conductrice extérieure est ensuite déposée sur la surface extérieure de la seconde couche pour achever la cellule photovoltalque à deux couches. La couche conductrice peut également être un revêtement antiréfléchissant. La couche conductrice est constituée de préférence d'une composition d'alliage d'oxyde d'indium et d'étain (In203/SnO2), désignée classiquement par l'abréviation ITO. Pour achever la cellule photovoltaïque, deux conducteurs sont fixés chacun à une surface extérieure du substrat et aux couches ITO. Lors de la fabrication de la cellule de la figure 2, le substrat est produit comme décrit pour la cellule de la figure 1, puis la première couche de la composition Ga0,88In0112As à réseau accordé est appliquée par dépôt épitaxial, suivie de la deuxième couche de Ga01691n0,31As015P015, puis de la troisième couche de In 015Ga0,5P et enfin de la couche conductrice extérieure avec revêtement antiréfléchissant. Dans cette cellule à trois couches, la composition de chacune des couches est dosée afin que l'on obtienne l'accord de réseaux souhaité tout en développant sensiblement le même courant photo-électrique sous tension nulle pour produire une cellule solaire photovoltaTque à jonctions multiples et haut rendement.Chaque couche contient une homojonction p/n photosensible et une hétérojonction tunnel de courtcircuit, ces jonctions étant formées avec les couches situées immédiatement au-dessus et au-dessous de ladite couche. Il convient de noter que les jonctions formées dans la cellule photovoltaique sont des homojonctions et que les couches empilées ont leurs réseaux accordés. En outre, des jonctions tunnel sont formées aux interfaces entre les cellules. Ce procédé de fabrication permet d'obtenir des jonctions tunnel plus efficaces. Etant donné que l'amplitude des courants de tunnel à travers une barrière dépend de la hauteur de la barrière ainsi que de la largeur de la barrière, la mise en place d'une jonction tunnel à une interface ou hétéroface donne une hauteur de barrière égale à celle de la matière ayant la bande interdite la plus basse et constituant l'interface. Dans la cellule voltaïque multicouche décrite ci-dessus, la première couche présente une bande interdite de 0,2 aJ et la seconde couche présente une bande interdite de 0,28 aJ. Dans la forme de réalisation à homojonction décrite dans le présent mémoire, la hauteur de la barrière tunnel est de 0,2 aJ. Dans la forme préférée de réalisation décrite dans le présent mémoire, l'épaisseur de chacune des couches semiconductrices déposées est comprise entre 2 et 6 micromètres et elle est de préférence égale à environ 4 micromètres. La couche de jonction tunnel fortement dopée, située sur le côté à bande interdite basse de la cellule à homojonction, doit être assez mince pour ne pas absorber une quantité appréciable de lumière, c'est-à-dire doit avoir une épaisseur inférieure à 100 nm. Ce critère n'est pas difficile à satisfaire, car la longueur d'absorption est juste supérieure, mais proche de la bande interdite d'un semiconducteur, c'est h-dire la zone intéressante pour une cellule à jonctions multiples. Cette couche doit également avoir une épaisseur suffisante pour ne pas s'appauvrir complètement, c'est-àdire une épaisseur supérieure à 10 nm. La figure 6 représente une forme d'appareil permettant de déposer les couches de la cellule photovoltalque selon l'invention. L'appareil est représenté sous la forme schématique d'un système de dépôt pyrolytique en phase vapeur d'une matière chimique. Le système comprend une chambre 61 délimitée globalement par des lignes pointillées 60. Le vide est fait dans la chambre par une pompe 62. Une plaque 63 de support de substrat est montée à l'intérieur de la chambre, à proximité d'un élément chauffant 64. Ce dernier est alimenté par une source 65 d'énergie et par l'intermédiaire d'un dispositif 66 de commande. Un thermocouple 67 détecte la température régnant à l'intérieur de la chambre 61. Des matières organiques métalliques sous forme gazeuse arrivent à la chambre 61 par un conduit 68 d'entrée. Un second conduit 69 d'entrée introduit dans la chambre 61 des hydrures sous forme gazeuse. Les divers gaz réagissent à la température et à la pression régnant dans la chambre pour déposer la composition d'alliage semiconducteur souhaité, avec le type de dope souhaité, afin de produire la croissance épitaxiale d'une cellule photovoltarque à réseaux accordés. Un procédé de dépôt en phase vapeur d'une matière chimique est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 128 733 précité ainsi que dans l'ouvrage "Journal of Vacuum Science Technology", vol. 15, NO 1, janvier/février 1978, pages 119-122. Après que les couches successives de la cellule photovoltalque multicouche ont été déposées, une couche transparente de matière conductrice est déposée. Une forme préférée de matière pour la couche conductrice transparente est l'oxyde d'indium et d'étain, bien que d'autres matières en combinaison telles que de l'oxyde d'antimoine et d'étain peuvent être déposées pourvu que soient satisfaites les conditions de conductivité et de transparence de la couche à l'énergie lumineuse arrivant aux couches actives de la cellule. La couche conductrice transparente de la cellule multicouche a une épaisseur comprise de préférence entre 0,2 et 2,0 micromètres, une épaisseur d'environ 1 micromètre étant très souhaitable. La limite inférieure de l'épaisseur de la couche conductrice extérieure est déterminée par ses caractéristiques de fonctionnement, tandis que la limite supérieure est basée sur les questions des coûts des matières et du dépôt. Dans une forme préférée, un revêtement superficiel extérieur transparent et antiréfléchissant 20 est appliqué sur la couche conductrice. Cette couche antiréfléchissante réduit les pertes dues à la réflexion de l'énergie lumineuse et elle accroît donc le rendement de la cellule. La matière utilisée pour ce revêtement est choisie parmi les composés tels que le monoxyde de silicium, l'oxyde de tantale ou l'oxyde de titane. Le réseau de chaque couche de la cellule multicouche est accordé avec celui de la couche voisine, avec une variation constante maximale de réseau de + 1,0 %. Cet accord ou adaptation est important, car une adaptation faible ou inexistante des réseaux entraîne une dégradation de la cristallinité du système de la cellule et conduit à la formation d'une structure ayant une forte densité de dislocations de cristaux et, dans le pire des cas, conduit même à la formation de limites de grains. Ces dislocations deviennent ensuite des sites pour une recombinaison des porteurs de charges engendrés par la lumière, ce qui réduit l'amplitude du courant produit. Ces dislocations établissent également des circuits de dérivation du courant qui réduisent davantage les tensions à circuit ouvert. L'adaptation ou accord des réseaux est obtenue par le choix approprié de la composition et des quantités relatives des matières entrant dans les différentes couches. Le procédé de croissance, avec un réglage spécial de la température, est également important pour la formation de couches monocristallines de haute qualité. Les couches de la cellule multicouche préférée déposées sur le substrat de germanium, ont toutes leurs réseaux accordés sur la constante de réseau du germanium de 0,566 nm, à + 1,0 %. Le graphique de la figure 3, qui donne le courant en fonction de la tension, illustre le comportement de plusieurs cellules photovoltaiques différentes. Les courbes indiquent à une extrémité la tension maximale produite pour un courant sensiblement nul et, à l'autre extrémité, le courant maximal sous une tension sensiblement nulle ou en "court-circuit". Le point de fonctionnement préféré d'une cellule unique telle que la cellule A est le point de puissance maximale ou le point de la courbe caractéristique où la droite 41 du courant et la droite 42 de la tension ont leurs valeurs maximales, comme c'est le cas au point 43. Dans la cellule multicouche décrite dans le présent mémoire, l'interconnexion en série exige que chacune des couches séparées produise sensiblement le même courant.Il résulte de cette contrainte que la conception optimale d'une cellule à jonctions multiples, ayant un rendement maximal, exige que les cellules de l'empilage produisent sensiblement les mêmes courants de court-circuit. La figure 3 illustre ce point à l'aide des courbes caractéristiques des cellules A, B et C. Conformément à ce qui précède, une cellule multicouche, comprenant une cellule ayant la courbe caractéristique A et une cellule ayant la courbe caractéristique B, travaille en série, de façon additive, à un niveau de courant auquel les deux courbes se coupent en 44. De la même façon, des cellules ayant les courbes caractéristiques B et C sont le plus efficaces au niveau de courant auquel les courbes sont à la même valeur de courant, comme c'est le cas au point 45. Sur cette figure, la cellule à jonctions multiples, composée des cellules B et C, dépasse sensiblement une cellule composée des cellules A et B / voir "Solar Energy", vol. 22, page 383 (1979)/. La figure 4 montre les limites de l1accroisse- ment du nombre de cellules d'une cellule multicouche pour augmenter le rendement. Sur cette figure, le rendement est indiqué en ordonnées et le nombre de cellules en abscisses. Dans l'ouvrage "Thirteenth IEEE Photovoltaic Specialists Conference - 1978", page 868 A. Bennett et L. L. Olsen décrivent une méthode de calcul indiquant un rendement maximal d'environ 60 % pour 1000 soleils avec 6 jonctions actives dans la cellule multicouche. Avec la cellule multicouche selon l'invention, il est prévu qu'une structure multicouche, renfermant deux jonctions, l'une à 0,288 aJ dans InGaP et l'autre à 0,192 aJ dans GaInAs, possède un rendement théorique d'environ 40 % et, du fait que les couches de Ge, GaInAs et InGaP ont leurs réseaux accordés à La figure 5 est un graphique donnant l'éclairement énergétique spectral du soleil, en ordonnées, en fonction de la longueur d'onde et de l'énergie des photons, indiquées en abscisses, la bande spectrale solaire englobant les longueurs d'onde de la bande visible jusqu'à la bande infrarouge. Dans la cellule photovoltalque selon l'invention, il est préférable de faire fonctionner les cellules individuelles aux longueurs d'onde où le spectre de la lumière du soleil offre l'énergie maximale. Le spectre des longueurs d'onde du rayonnement solaire s'étend d'environ 0,3 à environ 2,5 micromètres, avec un maximum à environ 0,45 micromètre. L'énergie des photons de la lumière du soleil est comprise entre 0,64 et 0,104 aJ, avec une énergie maximale à 0,4 aJ. Le graphique de la figure 5 correspond à une masse d'air de 1 représentant l'éclairement énergétique spectral avec le soleil au zénith. Les éléments entrant dans les diverses couches des figures 1 et 2 se trouvent tous dans les colonnes IIIA et VA du Tableau Périodique et sont d'une utilisation préférée selon l'invention. Cependant, d'autres matières semiconductrices peuvent être utilisées selon l'invention. Par exemple, des composés formés d'éléments des colonnes IIB et VIA tels que CdS et CdTe peuvent être utilisés des composés IB-IIIA-VIA tels que CuInS ou des variantes de ces composés, dans lesquelles, par exemple, Se est substitué à S ou Ga à In, peuvent également être utilisés des composés IIB--IVA-VA tels que ZnSnP peuvent également être utilisés. De plus, d'autres composés IIIA-VA peuvent être utilisés à la place des composés IIIA-VA préférés et décrits précédemment. Sur la figure 6, on indique en ArE des ailettes refroidies par eau, en BT des boucliers thermiques, en AGR un analyseur de gaz résiduel, en T.M. une liaison avec un thermocouple et un manomètre et en JI une jauge à ionisation. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la cellule décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Cellule solaire photovoîtaique à jonctions multiples et haut rendement, destinée à être utilisée avec un élément (21) de concentration de la lumière et caractérisée en ce qu'elle comporte un substrat (11) constitué d'un seul élément monocristallin ne comportant pas de jonction intérieure sensible à l'énergie solaire, le réseau de ce substrat pouvant être accordé, à moins de + 1 %, sur celui d'une matière semiconductrice Ga0,881n0,12As qui est sensible à la bande spectrale solaire, la cellule comportant également une première couche homogène (31) de matière semiconductrice déposée sur le substrat, dont le réseau est accordé sur celui de ce dernier et ayant sensiblement la composition Ga0,881n0,12As avec une bande interdite de 0,2 aJ, cette couche absorbant l'énergie du spectre solaire à une première longueur d'onde, une deuxième couche homogène (32 > de matière semiconductrice déposée sur la première couche, dont le réseau est accordé sur celui de cette première couche homogène et ayant sensiblement la composition Ga0,691n0,31As0,5P0,5 avec une bande interdite de 0,24 aJ, cette deuxième couche absorbant l'énergie du spectre solaire à une deuxième longueur d'onde, une troisième couche homogène (33) de matière semiconductrice déposée sur la deuxième couche, dont le réseau est accordé sur celui de cette deuxième couche et ayant sensiblement la composition 1n0,5Ga0,5P, avec une bande interdite de 0,296 aJ, cette troisième couche absorbant l'énergie du spectre solaire à une troisième longueur d'onde, les première, deuxième et troisième couches ayant chacune la même constante de réseau que le substrat monocristallin, à moins de + 1 %, les première, deuxième et troisième couches contenant chacune une homojonction p/n sensible à l'énergie solaire et chaque couche réalisant une hétérojonction de court-circuit à effet tunnel avec la couche située immédiatement au-dessus d'elle et avec la couche située au-dessous d'elle, les première, deuxième et troisième couches produisant sensiblement le même courant, sous tension nulle, engendré par l'énergie solaire, que les autres couches. 2. Cellule solaire photovoltaique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche du substrat est en germanium. 3. Cellule solaire photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une couche superficielle extérieure (16) en oxyde d'indium et d'étain, déposée sur la dernière couche semiconductrice déposée. 4. Cellule solaire photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de substrat a une épaisseur comprise entre 200 et 300 micromètres. 5. Cellule solaire photovoltalque selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche du substrat a une épaisseur d'environ 250 micromètres. 6. Cellule solaire photovoltafque selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des couches semiconductrices déposées a une épaisseur comprise entre 2 et 6 micromètres. 7. Cellule solaire photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des couches semiconductrices déposées a une épaisseur d'environ 4 micromètres. 8. Cellule solaire photovoltalque selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche superficielle extérieure a une épaisseur comprise entre 0,2 et 2,0 micromètres. 9. Cellule solaire photovoltarque selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche superfidielle extérieure a une épaisseur d'environ 1 micromètre. 10. Cellule solaire photovoltalque selon la revendication 1, caractérisée en ce que la variation maximale constante de réseau entre couches, à partir de 0,566 nm, est de + 1,0 %.