Brevet FR2589005A1 — publié le 19870424

CELLULE SOLAIRE ASSORTIE EN CRISTAL ET EN COURANT. L'invention a trait à des cellules solai- res photovoltaîques, et plus précisément à une cellule solaire photovoltaique a jonctions multiples de grande efficacité. Les cellules photovoltalques, générale- ment appelées cellules solaires,sont essentiellement des semi-conducteurs capables de convertir l'énergie électromagnétique telle que la lumière ou les radiations solaires directement en électricité. De tels semi-conduc- teurs sont généralement caractérisés par des structures cristallines solides qui ont des intervalles de bandes d'énergie entre leurs bandes d'électrons de valence et leurs bandes d'électrons conducteurs. Les électrons libres ne peuvent normalement exister ou demeurer dans ces intervalles de bandes. Cependant, de telles cellules photovoltaiques sont également caractérisées par des matériaux d'un type tel que quand ils absorbent la lumière, les électrons qui occupent des états à basse énergie sont excités et sautent l'intervalle de bandes vers des états d'énergie supérieure inoccupés. Par exemple, quand les électrons dans la bande de valence d'un semi-conducteur absorbent une énergie suffisante des photons produits par le soleil, ils peuvent sauter l'intervalle de bandes vers la bande conductrice d'éner- gie supérieure. Les électrons ainsi excités vers des états d'énergie supérieure laissent derrière eux des empla- cements à basse énergie inoccupés appelés "trous". De tels "trous" peuvent se déplacer d'atome en atome à l'intérieur du cristal; par conséquent les trous agis- sent comme porteurs de charge comme le font les électrons libres dans la bande de conduction et ils contri- buent ainsi à la conductivité du cristal. Par conséquent, la plupart des photons qui sont absorbés dans le semi- conducteur donnent naissance à de telles paires électrons- trous. Ce sont ces paires électrons-trous qui engendrent le courant et finalement le voltage d'origine solaire produit par les cellules solaires. Ces paires électrons-trous produites par la lumière sont finalement appelées à se recombiner, convertissant ainsi en chaleur ou en un photon l'énergie primitivement utilisée pour sauter l'intervalle de bandes, sauf en cas d'empêchement. Par conséquent, un champ élec- trique local est créé dans le semi-conducteur par "dopage" ou mise en contact de matériaux hétérogènes de façon à produire une couche d'espacement de charge. Cette couche est utilisée pour séparer les trous et les électrons utilisés comme porteurs de charge. Une fois séparés, ces trous et électrons porteurs de charge produisent un espacement de charge qui revient à une tension entre la jonction, qui est la tension photovoltai- que. Si ces trous et électrons séparés circulent dans un circuit externe avant de se recombiner, ils constituent un courant photovoltaique. On sait que les énergies de photons au- dessus du seuil d'intervalle d'énergie ou d'intervalle de bandes entre les bandes de valence et conductrices sont généralement dissipées en chaleur: elles sont donc gaspil- lées et improductives. Plus spécifiquement, il y a un quantum fixe de différence d'énergie potentielle entre l'intervalle de bandes dans le semi-conducteur. Pour qu'un électron de la bande de valence d'énergie inférieure soit excité de façon à sauter l'intervalle de bandes vers la bande conductrice d'énergie supérieure, il doit absorber un quantum d'énergie suffisant, généralement par l'absorption d'un photon, d'une valeur au moins égale à la différence d'énergie potentielle à travers l'intervalle Le semi-conducteur est transparent aux radiations ayant des photons d'énergie inférieure à celle de l'intervalle de bande. D'autre part, si l'électron absorbe plus que le quantum d'énergie, par exemple par un photon d'énergie plus importante, il peut sauter l'intervalle de bande. L'excès d'une telle énergie absorbée par rapport au quantum nécessaire pour le saut de l'électron par dessus l'intervalle de bande revient à ce que les électrons possèdent une énergie plus importan- te que la plupart des autres qui se trouvent dans La bande de conduction. De tels électrons portés à des niveaux d'énergie supérieure à la borne inférieure de la bande de conduction, c'est-à-dire à la borne supérieure de l'intervalle de bandes, sont appelés "électrons chauds". Pour chaque électron excité hors de son état d'énergie normal, il y a un trou correspondant. Ainsi, pour chaque électron chaud, il y a un trou chaud correspondant, chacun d'entre eux étant généralement appelé porteur chaud. Généralement les porteurs chauds perdent très rapidement leur énergie excédentaire dans le cristal porteur et qui la dissipe sous forme de chaleur. Ce processus par lequel les porteurs chauds dissipent leur énergie excédentaire dans le cristal et dans lequel la température ambiante se rétablit et connu sous le nom de thermalisation. La thermalisation des porteurs chauds a pour conséquence que l'énergie des porteurs est réduite jusqu'au niveau d'énergie qui est la borne de la bande de conduction. Comme une telle thermalisation se produit généralement en environ une picoseconde, Le courant photo- voltaïque délivré au circuit se compose de porteurs de niveau d'énergie équivalents à la borne inférieure de la bande de conduction. En d'autres termes,.la tension photo- volta;que d'un semi-conducteur à intervalle de bandes unique est limitée par l'intervalle de bandes. L'effet pratique de cette limitation antérieurement à l'invention est que le construction du semi-conducteur doit sacrifier l'efficacité d'un côté s'il veut l'obtenir de l'autre. Plus précisément, dans le but de capturer autant de photons du spectre solaire que possible, le semi-conducteur doit être conçu avec un faible intervalle de bandes de telle sorte que même les photons de basse énergie puissent exciter les électrons et les faire sauter par-dessus l'intervalle de bande. Cependant, en procédant ainsi, il faut s'accomoder d'au moins deux inconvénients. Tout d'abord, le petit intervalle de bande conduit à un appareil de faible tension, et donc de faible puissance. Deuxièmement, les photons d'énergie supérieure produisent beaucoup de porteurs chauds et avec une grande énergie supplémentaire, qui est dissipée et perdue en chaleur sous une thermalisation presque immédiate de ces porteurs chauds jusqu'à ce qu'ils atteignent la borne de la bande conductrice. D'un autre côté., si le semi-conducteur est conçu avec un intervalle de bandes plus grand de façon à augementer la tension photovoltalque et à réduire les pertes d'énergie dues à la thermalisation des porteurs chauds, les photons d'énergie inférieure ne sont pas absorbés. Par conséquent, il est nécessaire,au cours de la conception des cellules solaires conventionnel- les à jonction unique, de peser ces considérations et d'essayer de concevoir un semi-conducteur avec un interval- le de bandes optimal en admettant que de toute façon il doit se produire une perte d'énergie importante aussi bien en ce qui concerne les photons de basse énergie que d'éner- gie élevée. Les matériaux tels que le silicium avec un intervalle de bande de 1,1 eV et le GaAs avec un intervalle de bande aux alentours de 1, 4 eV sont relativement peu onéreux et tenus pour les meilleurs semi-conducteurs conver- tissant l'énergie solaire pour les cellules solaires conven- tionnelles à jonction unique. Cependant, le besoin d'un dispositif capable de capturer et d'utiliser l'énergie du spectre solaire sur une bande plus large subsiste, sans pour autant sacrifier la tension photovoltaique et sans qu'il en résulte les pertes d'énergie excessives dues à la thermalisation des porteurs chauds. Beaucoup de travail a été accompli ces dernières années dans le but de résoudre ce problème en direction des structures de cellules solaires en tandem ou en jonctions multiples (en cascade) d'après lesquelles une cellule supérieure possède un intervalle de bandes plus important et absorbe les photons d'énergie élevée, alors que les photons d'énergie inférieure passent à travers la cellule supérieure dans une cellule inférieure ou de base qui a un intervalle de bandes plus petit pour absorber la radia- tion d'énergie plus faible. Les deux cellules sont reliées électriquement en série. On a aussi travaillé dans le domaine des cellules photovoltaîques à jonctions multiples possédant plus de deux cellules reliées en séries; cepen- dant, cette invention est relative à des dispositifs à jonctions multiples comprenant deux cellules. Un grand nombre de caractéristiques sont néces- saires pour la réalisation de dispositifs photovoltalques à jonctions multiples efficaces, dont une combinaison optimale n'a pas été trouvée avant cette invention. Les caractéristiques désirables incluent un dispositif à jonc- tions multiples monolitique d'après lequel les cellules supérieure et inférieure sont assorties en courant, c'est-à-dire absorbent les photons au même rythme de façon à produire le même courant. De plus, La cellule supérieure et la jonction entre les cellules supérieure et inférieure doivent être optiquement transparentes à la radiation d'énergie inférieure alors que la circulation de courant entre les cellules supérieure et inférieure doit être aussi bonne que possible. Il est également tout à fait souhaitable. voire nécessaire nnulr d"; raicnn 4rnrnn- miques, que les matériaux constituant les cellules soient facilement disponibles, bon marché et relativement aisés à fabriquer. On a largement publié, et c'est maintenant largement accepté par l'homme de l'art familiarisé avec les simulations sur ordinateur, que les dispositifs photovoltaîques en tandem à multi-jonctions assortis des plus efficaces sont obtenus quand la cellule supérieure a un intervalle de bandes de l'ordre de 1,50 à 1,75 eV et que la cellule inférieure a un intervalle de bande com- pris entre 1,00 à 1,25 eV. Voyez par exemple J. A. Hutchby, Robert J Markunas, et Salah M. Bedair, "Material Aspects of the Fabrication of Multijunction Solar Cells", Center for Semiconductor Research, Research Triangle Park, NC S. P. I. E. Journal (Juillet 1985), et Fan, et al., "Optimal Design of High-Efficiency Tandem Cells", IEEE, p. 692-701 (1982). La représentation graphique de la figure 4 a été publiée dans les deux articles mentionnés et illustre la zone d'intervalle de bandes idéal pour les dispositifs photovoltaîques en tandem à jonctions multiples. On considère aussi généralement que la transparence optique désirée et la conductivité électrique entre les cellules inférieure et supérieure dans les dispositifs de tandem à multi-jonctions monolitiques sont réussis au mieux en assortissant les matériaux des cellules supérieu- re et inférieure. Des hetérogénéités dans les constantes de cristal créent des défauts ou des dislocations dans ce cristal aux endroits o des centres de recombinaison peu- vent causer la perte des porteurs minoritaires engendrés par la lumière, ce qui dégrade considérablement la qualité photovoltaique du dispositif. Plus spécifiquement, de tels effets décroissent le voltage aux bornes (Vco), le courant de court-circuit (Jcc), et le facteur de remplis- sage (FR) qui représentent la relation entre le courant et le voltage pour une production à une puissance efficace. En général, les efforts et Les développements de l'art antérieur ont été dirigés vers des cellules en tandem à jonctions multiples qui se composent de matériaux semi-conducteurs dans les zones décrites ci-dessus d'in- tervalle de bandes de 1,5 à 1,75 eV pour la cellule supé- rieure et de 1, 00 à 1,25 eV pour la cellule inférieure en croyant que de telles zones offraient la meilleure garantie pour des dispositifs de grande efficacité. Par exemple l'article cité ci-dessus de Hutchby et al., dont la page 4 suggère AlGaAs, GaAsP, et AIAsSb pour les cellules supérieures ainsi que Si, InGaAs, GaAsSb, InAsP, AlGaSb, et AlInSb pour les cellulesinférieures. En ce qui concerne les alliages quaternaires, cet article de Hutchby et al. suggère AlGaInP, AlGaInAs, et ALGaAsSb pour les cellules supérieures ainsi que InGaAsP, ALGaAsSb, et AlGaInSb pour les cellules inférieures. Cependant, ces alliages, tout en ayant des intervalles de bande dans les zones souhaitées, ne sont pas très bien assortis ni entre eux et ni par rapport à des matériaux bon marché et facilement utilisés comme substrat. De façon analogue, L'article mentionné ci-dessus de Fan et ai. discute abondamment de l'utilisation poten- tielle de compositions présentant des intervalles de bandes dans ces zones préférées. Cet article, de même que l'arti- cle de Hutchby et al., place l'emphase sur la minimisation des effets des hétérogénéités des cristaux que l'on ne peut éviter avec ces matériaux possédant des intervalles de bande dans les zones préférées. Le brevet américain no 4 255 211 et le brevet américain n 4 332 974, tous deux au nom de L. Fraas, mentionnent L'emploi d'un substrat de germanium avec une cellule inférieure de Go,88In o,12As (1,25 eV) et avec une cellule supérieure Ga 43In 57P (1,75 eV) déposée par dessus. De nouveau, ces dispositifs de tandem de l'art antérieur par Fraas sont prévus pour appartenir aux zones préférées déjà décrites présentant des intervalles de bande de 1,00 à 1,25 eV pour la cellule inférieure et 1,50 à 1,75 eV pour la cellule supérieure, alors que l'assortiment des cristaux est apparemment considéré comme secondaire. Par exemple, ces deux brevets améri- cain 4 255 211 et 4 332 974 précisent que ces matériaux ne sont assortis en cristal qu'avec une tolérance de + 1 %, même dans l'alliage quaternaire à trois couches Ga 0,88In 0,12As/Gao,69 In 0,31As 0,5P,5/n 0,5Ga0,5P dont La structure est décrite dans le brevet américain 4 332 974. Cependant, on sait maintenant que même des hétérogénéités en cristal aussipetites que + 0,01 % causent une dégrada- tion sensible de La qualité photovoltaique, ce qui laisse entendre pourquoi de tels dispositifs de L'art antérieur prévus pour se trouver dans les zones préférées d'inter- valle de bandes ne se comportent pas aussi bien que prévu initialement par les hommes de l'art en dépit de leurs efforts déjà décrits pour minimiser ces effets. L'article déjà signalé de Hutchby et al. discute aussi des structures dont le cristal est presque parfaite- ment assorti et composé de AlGaAs/GaAs et GaAs/Ge, qui évite les problèmes des structures dont le cristal n'est pas assorti. Cependant, GaAs et Ge ne sont pas assortis en courant, et ne fournissent donc pas l'efficacité souhaitée. Par la nature de la connexion en séries, le- courant de sortie du dispositif est limité au plus faible courant engendré par les deux cellules. Les alliages GaAs/AIGaAs d'un autre côté sont assortis aussi bien en -ce qui concerne le cristal que le courant; cependant, l'efficacité n'est pas concluante à cause de problèmes avec AlGaAs. A cause du non assortiment de cristal ou du non assortiment du courant,ou des deux,dans les disposi- tifs photovoltaiques à jonctions multiples dans L'art antérieur, comme on l'a décrit ci-dessus, l'efficacité n'approche pas la limite théorique de 30 à 36 % selon le critère dit "Air Mass 1" ou AM1 d'emploi technique. Par conséquent, on éprouve le besoin d'un dis- positif de cellules solaires à jonctions multiples assorti aussi bien en courant qu'en structure qui ne présente pas ces problèmes. L'objet général de l'invention consiste donc à fournir une cellule solaire photovoltaique en tandem à jonctions multiples plus efficace que ce qui existe actuellement. Un objet particulier de l'invention consiste à fournir une cellule solaire photovoltaique en tandem à jonctions multiples de grande efficacité avec des struc- tures de cellules supérieure et inférieure assorties aussi bien en ce qui concerne le cristal que le courant. Un autre objet de l'invention est de fournir une telle cellule de façon à fournir sans défaillance un voltage aux bornes de la cellule d'au moins 2, 1 à 2,3 V et un facteur de remplissage de 0,7 à 0,8 ou pLus grand. Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir une telle cellule qui fournissent sans défaillance une conversion d'énergie solaire en énergie électrique avec une efficacité comprise entre 13 % AM1 à 30 % AM1. Un objet supplémentaire de l'invention consiste à fournir une telle cellule qui soit relativement facile à fabriquer dans de bonnes conditions par l'utilisation de matériaux et de procédés généralement bien connus et dans les connaissances de personnes moyennement compétentes dans cet art. Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir une structure de cellules solaires en cascade en GaInP2/GaAs (cellules du haut ou supérieure/cellules du bas ou inférieure) qui soient assorties en cristal et en courant. D'autres objets de l'invention ainsi que des avantages et des caractéristiques supplémentaires sont exposés dans la partie de la description qui va suivre, et deviendront immédiatement clairs ou tout du moins facilement compréhersibes par l'homme de métier. Les objets et avantages de l'invention peuvent être compris et réalisés à l'aide des agents individuels et des combinaisons plus particulièrement exposés dans les revendications. Pour accomplir au moins les objets exposés ci- dessus et selon les buts de la présente invention, comme représentés et abondamment décrits ici, la méthode et l'appareillage de l'invention peuvent comprendre une. cellule solaire photovoltaîque à jonctions multiples d'une grande efficacité comprenant une cellule supérieure à semi-conducteur GaInP2 avec une jonction homogène n/p ou p/n pour absorber les photons de haute énergie et une cellule inférieure à semi-conducteur GaAs avec une jonction homogène n/p ou p/n, GaInP2 et GaAs étant assortis aussi bien en cristal qu'en courant et joints par une jonction hétérogène de faible résistance assortie en cristal telle qu'une jonction en tunnel p+/n+, et comprennent également la fabrication et l'usage d'une telle structure pour la conversion des radiations solaires en énergie électrique. La cellule solaire selon cette invention peut être reliée à un circuit par des contacts électriques aux bornes opposées de la cellule solaire. Les dessins suivants donnés en annexe à titre illustratif et non limitatif exposent une réalisation préférée de la présente invention: - la figure I est une vue de côté schématique d'une cellule solaire en tandem à jonctions multiples de la présente invention; - la figure 2 est un graphique montrant les constantes relatives de cristal et Les caractéristiques d'hétérogé- néités du cristal des cellules GaAs et GaInP de la présente invention selon Lps températures ambiante et de fabrication par dépôt; 1 1 - la figure 3 est un graphique montrant les zones préférées d'intervalles de bandes des cellules supé- rieure et inférieure de l'art antérieur et des intervalles de bandes des cellules supérieure et inférieure de la présente invention; et - la figure 4 est un graphique montrant l'efficacité théorique maximale de conversion de radiations solai- res en énergie électrique de la cellule solaire en tandem selon la présente invention. Une cellule solaire en tandem et à jonctions multiples (en cascade) 10 de la présente invention est représentée figure 1 très agrandie pour des raisons évidentes. Cette cellule solaire 10 est un dispositif en tandem monolitique d'après lequel la cellule supé- rieure 20 est disposée sur la cellule inférieure 30 avec les mêmes directions cristallines. La cellule inférieure 30 inclut le substrat 32. Selon l'invention, la cellule supérieure 20 se compose d'un semiconducteur GaInP2 n+pp+ et la cellule inférieure 30 se compose d'un semiconducteur GaAs n+pp+. Selon l'objet de l'invention, p+ ou n+ dénote une concentration de porteurs de environ 5.1018 à 1019 cm3, et un p ou n dénote une concentration de 16 17 -3 porteurs d'environ 1016 à 1017 cm3. Le substrat 32 GaAs est utilisé comme base structurale de la cellule 10. Pour des applications de concentration,-GaAs est relati- vement peu cher et facile à obtenir, si bien qu'on peut l'utiliser de manière économique comme substrat épais 32 tout en fonctionnant comme cellule inférieure. Le substrat 32 en GaAs est de préférence dopé en p+ comme on le voit sur la figure 1. Pour satisfaire à l'objet de l'invention, la cellule solaire 10 à cascade GaInP2/GaAs peut être obtenue par croissance dans un appareil non représenté ici de réactions MOCVD. La couche d'adsorption de La cellule inférieure 34 de GaAs dopée en p croît jusqu'à environ 3 microns d'épaisseur à environ 750 C sur le substrat 32 dopé p+. On engendre ensuite une couche d'émission 36 de GaAs dopé en n+ qui complète la cellule inférieure et qui atteint 0,2 micron environ à 750 C environ. A ce moment, on procède rapidement à la crois- sance de la couche dopée en p+ de GaInP2 référencée 22 de façon à former la jonction hétérogène en tunnel 38 entre la cellule supérieure 20 et la cellule inférieure 30. Cette couche de jonction dopée en p+est en GaInP2 et croît jusqu'à environ 0,2 micron de préférence. Puis, on fait croître la couche 24 d'adsorption dopée en p GaInP de la cellule supérieure 20 à environ 625 C jus- qu'à environ 3 microns. Finalement, la cellule supérieure est terminée avec une couche d'émission 26 en GaInP2 dopée en n+ qui atteint 0,1 micron à environ 625 C. Bien entendu, on établit un contact électrique en réseau sur la couche d'émission 26, et une plaque de contact ohmique est ménagée sur Le substrat 32 de façon connue. Une méthode pour faire croître une structure hétérogène assortie en cristal InGaP/GaAs est décrite par J. Yoshino, T. Iwamoto, et H. Kukimoto, "Metal- Organic Vapor Phase EpitaxiaL Growth of the In lx Ga xp, 55 Journal of Crystal Growth, pages 75-78, année 1981. Il est également approprié de mentionner qu'alors que cette description concerne une cellule supérieure dopée n+pp+ et une cellule inférieure dopée n+pp+, des person- nes compétentes reconnaîtront parfaitement qu'une inver- sion du dopage marcherait également bien. Par conséquent, une cellule supérieure dopée p+nn+ et une cellule infé- rieure dopée p+nn+ doit être considérée comme un équiva- lent de la structure décrite plus précisément ici, en tenant compte simplement d'une direction de courant inverse. Comme on le voit sur la figure 2, qui se fonde sur une étude des coefficients d'expansion selon la température publiée par S. Minagawa et aL. au 71e Journal of Crystal Growth, page 377 (année 1985), la constante d'assortiment de cristal entre GaInP2 et GaAs varie selon la température. Cependant, l'assortiment en cristal optimal pour la zone de températures comprise entre 900 K (627 C) et 300 K (27 C) comme températures ambiantes de dépôt est obtenu pour GaxIn xP reLation dans laquelle 0,505 tirets 60 et 62. En d'autres termes, le meilleur assorti- ment en cristal à la température de dépôt apparaît au point 64 dans lequel x = 0,505, et le meilleur assortiment en cristal pour la température ambiante apparaît pour le point 66 o x = 0,515. Par conséquent, le meilleur assor- timent en cristal et x * 0,51, ce qui équivaut à une structure en cellule supérieure et en cellule inférieu- re Gao0,51Ino0,49P/GaAs. On préfère si possible, quoique ce ne soit pas essentiel, utiliser l'alliage GaxIn1xP avec x plus près de 0,505 que de 0,515. On peut le comprendre le plus facilement en se reportant de nouveau à la figure 2. Les surfaces 70 ponctuées indiquent des zones dans lesquelles le mauvais assortiment en cristal comprime la structure, alors que les surfaces hachurées 72 indiquent des zones dans lesquelles la structure est tendue. Les fractures et défauts arrivent pLus fréquemment à la jonc- tion hétérogène quand la structure subit une tension que quand elle subit une légère compression. Il est par conséquent préférable d'éviter autant que possible la zone de tension 72 comprise entre les lignes en tirets 60 et 62 en ce qui concerne la température de dépôt, même si cela implique une légère compression à cause de la surface 70 comprise entre les lignes en tirets 60 et 62 à la tempé- rature inférieure ambiante. Cette cellule solaire en cascade à cellule supérieure et cellule inférieure Ga Inl xP/GaAs x1- dans laquelle x = 0,51 + 0,005, n'est pas seulement assortie en cristal comme on le décrit ci-dessus, mais aussi assortie en courant. En d'autres termes, le cou- rant électrique produit par la cellule supérieure Ga0 51 In 49P est à peu près le même que le courant électrique 0, 49 produit par la cellule inférieure 30 en GaAs. Par consé- quent, comme le courant dans un circuit en séries est limité au plus faible courant produit par l'une ou l'au- tre des cellules, aucune de ces cellules ne peut être considérée comme perturbant la production de courant de la part de l'autre. Aucune des cellules dans cette disposition en tandem Gao,51In 0,49P/GaAs n'est dans la zone préférée d'intervalle de bandes qui est prescrite par l'art anté- rieur. Comme on le voit sur la figure 3, les zones préférées d'intervalle de bandes avant cette invention étaient considérées comme étant entre 1 et 1,25 eV pour la cellule inférieure et entre 1,5 à 1,75 eV pour la cellule supérieure, comme on l'a abondamment décrit plus haut. Alors que, comme on l'a également déjà décrit, l'intervalle de bande de la cellule inférieure de la présente invention est environ à 1,4 eV et l'intervalle de bande de la cellule supérieure 20 est environ à 1,9 eV comme on l'indique par les lignes 84 et 86 respectivement de la figure 3. Quoique les intervalles de bande des cellules supérieure et inférieure 20 et 30 de la présente inven- tion ne soient pas dans les zones préférées par les inventions de l'art antérieur, l'efficacité de la cellule en tandem 10 de la présente invention en ce qui concerne la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique est très élevée. De même, alors que le courant dans ces circuits en série est limité au plus faible courant cellulaire, ce qui n'est pas un problème ici parce que ces courants sont assortis, les tensions peuvent s'additionner. Les cellules solaires en cascade expérimentales fabriquées selon l'invention ont produit des tensions aux bornes d'environ 2,17 V,-ce qui est très proche de la somme de 2,26 V de jonctions homogènes superficielles typiques GaAS (0,98 V) et GaInP2 (1,28 V). Ces cellules solaires expérimentales ont également produit un facteur de remplissage de 0,78 et un courant de court-circuit de 5 mA/cm sans reve- tement anti-réfléchissant (RAR). Le courant de court- circuit augmenterait de 45 % à 50 % avec un tel revê- tement. Ces paramètres produisent une efficacité expé- rimentale d'environ 13 % AM1. Même s'il est encore nécessaire d'améliorer les rendements expérimentaux, ils sont déjà aussi bons et dans certains cas meilleurs que ceux des cellules en cascade à jonctions multiples produites en respec- tant les zones préférées de l'art antérieur. Comme le montrent les 90 et 92 de la figure 4, obtenue à partir de l'article de Fan et al. déjà cité, même si les intervalles de bande des cellules supérieure et inférieure 20 et 30 de cette invention ne produisent pas l'efficacité théorique maximale de 36,2 %, ils produisent une efficacité théorique d'environ 34,0 %. Les résultats expérimentaux de cette cellule solaire jonctions multiples assortie en crital et en courant GaInP/GaAs sont également étonnamment bons surtout-en regard des indications de l'art antérieur d'après les- quelles Ga 48In 0,52P était moins désirable que d'autres compositions telles que GaAs0,77P0,23 et AL0,27Ga0,80As. On peut le constater par exemple d'après C. F. Lewis, "Advanced High Efficiency Concentrator Cells - Final Report", Solar Energy Research Institute, 1984. De plus, il y a davantage de perspectives d'augmentation substantielle du facteur de remplissage et du courant de court-circuit de cette cellule solaire en cascade 20 assortie en cristal et en courant qu'il n'y en a dans les structures non assorties en cristal de l'art antérieur. Par exemple il est probable qu'un dopant en p différent, tel que le magnésium plutôt que le zinc et une source d'indium plus pure fourniront des courants de court-circuit nettement meilleurs, proba- blement aux alentours de 10 à 15 mA/cm2 sans revête- ment antiréfléchissant, avec un voltage aux bornes aux alentours de 2,4 V et un facteur de remplissage d'envi- ron 0,8. De tels résultats fourniraient effectivement une efficacité de 29 % AM1. La jonction multiple 10 assortie en courant et en cristal GaInP/GaAs de cette invention a également les avantages d'être une structure simple relativement facilement fabriquée comprenant seulement six couches, et aucun intermédiaire n'est nécessaire entre le sub- strat et la cellule inférieure. Il est également signi- ficatif que cette invention montre que ces structures assorties en cristal et en courant GaInP/GaAs peuvent être efficacement dopées. La description précédente ne peut être illus- trative que des principes de l'invention. Comme de nombreuses modifications et adaptations apparaîtront facilement à l'homme de métier, il serait arbitraire de limiter l'invention à ce qui a été exactement décrit plus haut. Ce sont les revendications qui définissent l'étendue de l'invention et les équiva- lents possibles. REVENDICATIONS 1. Cellule solaire photovoltaîque à jonctions multiples de grande efficacité, caractérisée en ce qu'elle comprend: - une cellule supérieure (20) à semi- conducteur fabriquée en Ga nP2 avec une section homo- gène (n/p) photosensible pour absorber les photons de haute énergie; - une cellule inférieure (30) à semi- conducteur fabriquée en GaAs avec une jonction homo- gène (n/p) photosensible pour absorber les photons de basse énergie; - une surface de contact (38) à faible résistance entre lesdites cellules supérieure (20) et inférieure (30) dans laquelle le GaInP2 et le GaAs sont assortis en cristal; et - des moyens de contact électrique (40) et (42) sur les faces opposées de la cellule solaire permettant d'en sortir et d'y ramener un courant électrique. 2. Cellule solaire photovoltaique à jonc- tions multiples selon la revendication 1, caractérisée en ce que Ga nP2 a la composition GaxInl_xP, o x est compris entre 0,505 et 0,515. 3. Cellule solaire photovoltaique à jonction multiple selon la revendication 2, caractérisée en ce que GaAs a un intervalle de bandes d'environ 1,4 eV et GaxIn1 _xP a un intervalle de bandes d'environ 1,9 eV. 4. Cellule solaire photovoltaique à jonc- tions multiples selon la revendication 3, caractérisée en ce que la cellule inférieure (30) se compose d'un substrat (32) GaAs dopé en p+ avec une couche (34) d'adsorption GaAs dopé en p déposée sur ledit substrat, ainsi qu'une couche d'émission (36) GaAs dopée n+ déposée sur la couche d'adsorption GaAs dopée en p. 5. Cellule solaire photovoltalque à jonctions multiples selon la revendication 4, caractérisée en ce que la cellule supérieure se compose d'une couche d'interface (22) Ga In1_xP dopée p+ déposée sur la couche émissive (36) GaAs dopée n+,- d'une couche d'adsorption (24) Ga Inx P x 1-x dopée en p, déposée sur ladite couche d'interface GaxIn1_xP dopée p+, et d'une couche émissive (26) GaxIn1lxP dopée n+ déposée sur ladite couche d'ad- sorption GaxIn 1_xP dopée p+. 6. Cellule solaire photovoltaique à jonctions multiples selon la revendication 4, caractérisée en ce que les cellules supérieure et inférieure en GaInP2 et GaAs sont jointes en jonction hétérogène p+/n+ en tunnel. 7. Cellule solaire photovoltaique à jonctions multiples selon la revendication 6, caractérisée en ce que la couche d'adsorption GaAs dopée en p a une épais- seur d'environ 2,9 à 3,1 microns, la couche émissive GaAs dopée n+, une épaisseur d'environ 0,1 à 0,3 micron, la couche d'adsorption GaxIn1lx dopée p+, une épaisseur d'environ 2,9 à 3,1 microns, et la couche émissive Ga In 1x P dopée n+ environ 0,05 à 0,15 micron d'épaisseur. x 8. Cellule photovoltaique à jonctions multiples selon la revendication 3, caractérisée en ce que, lorsqu'elle est exposée aux radiations solaires, elle possède une tension aux bornes égale à au moins 2,19 V, un courant de court-circuit d'au moins 5 mA/cm sans revêtement anti-réfléchissant, un facteur de remplis- sage d'au moins 0,78, et une efficacité d'au moins 13 % AM1. 9. Procédé de conversion de radiations solaires en énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comprend la succession des opérations suivantes faire parvenir Les radiations solaires sur une cellule (20) composée de Ga In _xAs, o x = 0,51 + 0,005, avec un intervalle de bandes d'envi- ron 1,9 eV, et possédant une jonction homogène n/p pour adsorber et convertir en énergie électrique les radiations solaires de longueur d'onde plus grande que 0,85 micron environ de façon à produire un vol- tage aux bornes d'environ 1,3 à 1,4 eV; - faire parvenir Les radiations solaires non absorbée sur une seconde celLule composée de GaAs intégralement interfacée avec la cellule de GaxIn xP dont le cristal lui est assorti et qui possède une jonction homogène n/p de manière à absorber les radia- tions solaires restantes de longueur d'onde supérieure à 0,65 micron et à les convertir en énergie électrique de façon à produire un voltage aux bornes de 0,9 à 1 eV environ, dans laquelle La seconde ceLluLe en GaAs est assortie en cristal avec la première cellule en Ga In1_xP selon une jonction hétérogène à faibLe résistance; et - relier ces première et seconde cellules en série à un circuit électrique. 10. Procédé de conversion de radiations solaires en énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comprend la succession des opérations sui- vantes: - faire parvenir Les radiations solaires sur un dispositif semi-conducteur photovoltaique à jonc- tions multiples en GaxIn1x P pour La cellule supérieure et GaAs pour la cellule inférieure, dans lequel La cellule supérieure en GaxIn1 xP est assortie en cristal par une interface de jonction hétérogène p+/n+ avec la cellule inférieure en GaAs, et dans lequel il y a une jonction homogène n/p dans La cellule supérieure en GaxIn xP et une autre jonction homogène n/p dans la cellule inférieure GaAs; - adsorber les radiations solaires de haute énergie et de longueur d'onde de 0,65 micron et infé- rieure dans ladite cellule supérieure, et les convertir dans cette cellule en énergie électrique tout en per- mettant aux radiations solaires d'énergie inférieure de passer à travers la cellule supérieure dans la cel- lule inférieure; - adsorber les radiations solaires d'énergie inférieure et de longueur d'onde 0,85 micron et infé- rieure dans la cellule inférieure et les convertir dans cette cellule en énergie électrique; et - relier l'ensemble des deux cellules à un circuit électrique. 11. Procédé selon la revendication 10, carac- térisé en ce qu'il comprend l'opération de conversion des radiations solaires en énergie électrique avec une tension d'au moins 2,19 V, un courant de court-circuit d'au moins 0,5 mA/cm2, et un facteur de remplissage d'au moins 0,78 avec une efficacité d'au moins 13 % AM1. 12. Procédé selon la revendication 10, carac- térisé en ce qu'il comprend l'opération de fabrication du dispositif consitué par les deux cellules en créant une couche d'adsorption à basse énergie dans la cellule inférieure en déposant une couche de GaAs dopée p sur un-substrat de GaAs dopé en p+, en créant une jonction 2 5 homogène superficielle dans la cellule inférieure en déposant une couche de GaAs dopée n+ sur la couche GaAs dopée en p, en créant une jonction hétérogène en tunnel assortie en cristal par le dépôt d'une couche de GaxIn lxP dopée p+ sur la couche GaAs dopée n+, dans laquelle x est compris entre 0, 505 et 0,515, en créant une couche d'adsorption de haute énergie dans la cellule supérieure en déposant une couche de GaxIn lxP dopée p sur la couche GaxIn1_xP dopée en p+, et en créant une jonction homogène superficielle dans La cellule supérieure en déposant une couche GaxIn1 xP dopée en n+ sur la couche Ga In1 xP dopée en p. 13. Procédé selon la revendication 12, carac- térisé en ce qu'il comprend les opérations de dép6t d'une épaisseur de 2, 9 à 3,1 microns pour la couche GaAs dopée en p, de 0,1 à 0,3 micron pour La couche GaAs dopée en n+, de 0,1 à 0,3 micron pour la couche GaxIn P dopée en p+, et 0,1 micron environ pour la ouhe Gax n1-x xP dopée en n couche GaxInlxP dopée en n+.