Brevet FR2516708A1 — publié le 19830520

Procédé de fabrication de silicium polycristallin pour photopiles solaires La présente invention concerne un procédé de fabrication de silicium polycristallin pour photopiles solaires. Par le brevet français publié sous le numéro 2 386 359 le 3 novembre 1978, on connatt un procédé qui consiste à faire circuler verticalement dans un bain de silicium un ruban de carbone traversant une fine ouverture disposée au fond d'un réservoir contenant le bain. On obtient ainsi une bande comprenant un support de carbone recouvert de silicium polycristallin Cette bande est utilisée pour la réalisa- tion de plaquettes de silicium, le support de carbone restant en place, en vue de la fabrication de photopiles solaires. Ce procédé présente des inconvénients En effet, les plaquettes réalisées à partir de bandes obtenues par ce procédé ont un rendement photoélectrique qui peut être limité par les caractéristiques du contact électrique entre le silicium et le support de carbone De plus, elles conduisent à une technologie de réalisation de photopiles très spéciale compte tenu de la présence du support de carbone. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a pour objet un procédé de fabrication de silicium polycristallin pour photopiles solaires, consistant: à déposer une pellicule de silicium polycristallin sur toute la surface d'un ruban de carbone par circulation du ruban dans un bain de silicium fondu, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à découper les bords du ruban recouvert de la pellicule de silicium de façon à obtenir une bande comportant deux couches de silicium appli- quées respectivement sur les deux faces principales d'une feuille de carbone et à éliminer la feuille de carbone afin de séparer les deux couches de silicium. Selon une première variante de ce procédé, l'élimination de la feuille de carbone est effectuée en disposant la bande dans un four sous oxygène à une température de l'ordre de 10000 C. Selon une deuxième variante de ce procédé, l'élimination de la 2 - feuille de carbone est effectuée en plongeant la bande dans un liquide oxydant, par exemple dans un mélange d'acide sulfurique et d'eau oxygénée. Selon une troisième variante de ce procédé, l'élimination de la feuille de carbone est effectuée par oxydation anodique. Des modes particuliers de mise en oeuvre du procédé selon l'invention sont décrits ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement un dispositif connu en soi, permettant de réaliser une bande composée d'un support de carbone recouvert d'une mince pellicule de silicium et la figure 2 est une vue représentant partiellement une telle bande après une opération de découpe. Sur la figure 1, est représenté un récipient 1 contenant du silicium 2 porté à l'état liquide par des moyens de chauffage 3 Le fond du récipient 1 est muni d'une fine ouverture 7 à travers laquelle passe verticalement un ruban de carbone 4, par exemple en graphite, provenant d'un rouleau 6 Des moyens de tirage vertical, non représentés, agissent sur la partie supérieure 9 du ruban 4 de façon à le faire circuler de bas en haut dans le bain, dans lé sens de la flèche 10 La circulation du ruban 4 est guidée par des galets 5 et 8. Les dimensions de l'ouverture 7 sont déterminées de façon que le ménisque de raccordement du silicium liquide, entre le ruban 4 et le fond du récipient 1, soit stable au cours de la circulation du ruban, afin d'éviter toute fuite de silicium liquide par l'ouverture-7 On recouvre ainsi toute la surface du ruban 4 d'une mince pellicule de silicium polycristallin. On coupe alors transversalement le ruban 4 recouvert de silicium de façon à obtenir des tronçons de longueur prédéterminée (par exemple, de l'ordre de vingt centimètres) Puis on découpe deux bords longitudinaux de chaque élément, sur une faible largeur La découpe peut être effectuée par jet de sable ou par faisceau laser. On obtient ainsi des bandes telles que 11 (voir figure 2), comportant deux couches de silicium 12 et 13 appliquées respectivement sur les deux faces principales d'une feuille de carbone Ces couches 3 - sont d'épaisseurs sensiblement égales entre elles, par exemple de l'ordre de 60 microns Comme il est visible sur la figure 2, le carbone est dénudé aussi bien sur les tranches longitudinales 1 > 4 de la bande 1 i que sur les tranches transversales 15. On dispose alors les bandes 11 dans un four à 1000 C sous oxygène Dans chaque bande, la feuille de carbone brûle, la combustion s'amorçant sur les tranches o le carbone est directement en contact avec l'oxygène Après la combustion, les deux couches 12 et 13 se trouvent séparées l'une de l'autre et forment deux feuilles de silicium qui peuvent être utilisées pour la fabrication de photopiles solaires. L'élimination du carbone peut aussi s'effectuer par oxydation chimique, en plongeant les bandes 1 i dans un mélange d'acide sulfurique et d'eau oxygénée par exemple, ou par oxydation anodique en présence d'un électrolyte du type solution de soude Dans ce dernier cas, l'élimination du carbone s'effectue à la température ambiante. Le procédé décrit ci-dessus présente, par rapport au procédé connu qui conduit à l'obtention de plaquettes de silicium comprenant un support de carbone, les avantages suivants: la capacité de production de plaquettes est multipliée par deux, puisqu'on obtient deux feuilles de silicium pour chaque bande 11, l'incidence du coût du ruban de carbone dans le prix de revient de la plaquette est réduite d'un facteur deux, la consommation de silicium est également réduite d'un facteur de l'ordre de deux, les plaquettes obtenues sont entièrement en silicium ce qui simplifie la technologie de réalisations de photopiles solaires, et sont compatibles avec la réalisation de photopiles minces de fabrica- tion moins onéreuse et de rendement plus élevé. 4- REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication de silicium polycristallin pour photopiles solaires, consistant à déposer une pellicule de silicium polycristallin sur toute la surface d'un ruban de carbone par circulation du ruban dans un bain de silicium fondu, caractérisé en ce qu'il consisté en outre à découper les bords du ruban recouvert de la pellicule de silicium de facon à obtenir une bande comportant deux couches de silicium appli- quées respectivement sur les deux faces principales d'une feuille de carbone et à éliminer la feuille de carbone afin de séparer les deux couches de silicium. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élimina- tion de la feuille de carbone est effectuée en disposant la bande dans un fluide oxydant. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élimina- tion de la feuille de carbone est effectuée par oxydation anodique en disposant la bande dans un électrolyte - 4/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide oxydant est un liquide. / Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide oxydant est un gaz. 6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, le gaz étant de l'oxygène, l'élimination est réalisée à un température de l'ordre de 10000 C. 7/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la circula- tion du ruban de carbone dans le bain de silicium fondu s'affectue verticalement à travers une fine ouverture ménagée dans le fond d'un récipient contenant le bain de silicium fondu.