Brevet FR2832253A1 — publié le 20030516

La présente invention est relative à une cellule solaire et à son procédé de fabrication. Les cellules solaires sont classiquement en silicium pur, mais elles ont de ce fait le défaut d'être très fragiles, le silicium pur étant friable et cassant. Par ailleurs, les techniques de fabrication connues impliquent des matériaux monocristallins, et se sont de ce fait mal applicables à la réalisation de petites cellules solaires (par exemple de surface inférieure à 350 mm2). Un but de la présente invention est de réaliser une cellule solaire robuste, non fragile, ayant un bon rendement énergétique. Un autre but de l'invention est un procédé de fabrication d'une cellule solaire, qui permette la réalisation de cellules de toutes dimensions, en particulier de cellules de faibles surfaces (inférieures à 350 mm2). L'invention propose à cet effet une cellule solaire comprenant une anode et une cathode, l'anode et la cathode étant séparées par une feuille mince en matériau plastique imputrescible munie sur une première face d'une couche mince faite d'un mélange de sélénium ou de molybdène, et de silicium, dans des proportions pondérales sensiblement égales, et par le fait que cette couche mince porte une pastille centrale en iridium appauvri d'où rayonnent une pluralité de liserés conducteurs angulairement répartis et s'étendant jusqu'à un pourtour conducteur. Selon des dispositions préférées de l'invention, éventuellement combinées : - le matériau plastique est du tétra-fluoro-éthylène-glycol (ce qui correspond à la formule du TEFLON ). - la pluralité de liserés angulairement répartis et le pourtour sont en étain. - cette couche mince est connectée à l'anode. - l'épaisseur de cette couche mince en sélénium et en silicium est comprise entre 50 et 250 microns. - la seconde face de la feuille mince en matériau plastique est munie d'une couche mince faite d'un mélange de sélénium et de silicium en proportions pondérales sensiblement égales. - en variante, la seconde face de la feuille mince en matériau plastique est munie d'une couche de brome. - l'anode et la cathode sont en cuivre anodisé. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une cellule solaire, comportant les étapes suivantes : - on projette sous pression sur une première face d'une mince feuille de matériau plastique imputrescible, une poudre d'un mélange de silicium et de sélénium ou molybdène en proportions pondérales sensiblement égales, en sorte d'incruster cette poudre dans le matériau plastique ; - on applique sur chacune des faces de cette feuille mince une bande métallique destinée à constituer une électrode ; et - on applique au centre de la face munie de la poudre de sélénium et de silicium une pastille d'iridium appauvri (4), et des liserés (5) conducteurs qui rayonnent depuis cette pastille jusqu'au pourtour conducteur (6) de cette cellule. De manière avantageuse : on choisit la feuille mince en tétra-fluoro-éthylène-glycol et on réalise la couche supérieure en un mélange de sélénium et de silicium ; - les liserés qui rayonnent depuis cette pastille et le pourtour de cette cellule sont réalisés en étain. L'invention va être précisée par la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention en référence au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une vue schématique en plan d'une cellule solaire selon un mode de réalisation de l'invention, et - la figure 2 en est une vue éclatée. La cellule solaire représentée sur les figures comporte principalement trois éléments : - une feuille mince en matière plastique 1, - une couche supérieure 2 connectée à une première électrode, ici une anode A et - une couche inférieure 3 connectée à une seconde électrode, ici une cathode B. La feuille mince 1 est en principe réalisée en un matériau capable de résister au temps : il est en effet de préférence imputrescible, avantageusement en TEFLON @, c'est à dire en tétra-fluoro-éthylène-glycol. La couche supérieure 2 est de préférence faite d'un mélange en proportions pondérales sensiblement égales de sélénium et de silicium, c'est-àdire comprises dans la plage de 40%-60% à 60%-40%. Sur cette couche supérieure 2 est disposée une pastille circulaire 4 située au centre de la cellule, d'où rayonnent des liserés, ou capillaires, 5 angulairement répartis autour cette pastille sur 3600, jusqu'au bord 6 de la cellule. Cette pastille a de préférence un diamètre de l'ordre de 10% à 20% de la plus petite dimension de la cellule (sa dimension verticale dans la figure 1). Ces capillaires ont de préférence un écartement angulaire compris entre 5 et 150 de préférence entre 7 et 100. La pastille 4 est ici en iridium appauvri, c'est à dire qu'elle n'émet pas de rayons y, et les capillaires 5 ainsi que le bord 6 sont conducteurs, par exemple en étain (voire en laiton, à titre d'exemple de variante). L'épaisseur de la couche Se-Si peut être choisie entre 50 et 250 ! lm, par exemple 200 microns. La couche inférieure est ici aussi une couche faite d'un mélange de sélénium et de silicium en proportions sensiblement égales (par exemple 50%- 50%) dans la plage précitée de 40/60 à 60/40. En variante, cette couche inférieure est en un dopant tel que le brome ; son épaisseur est de préférence sensiblement plus faible que celle de la feuille mince en matière plastique (par exemple de l'ordre d'un à dix microns). L'épaisseur globale peut atteindre de l'ordre d'un millimètre. Des électrodes A et B, de préférence sous forme de bandes métalliques en cuivre anodisé électriquement connectées aux couches supérieure et inférieure, complètent la cellule. Le procédé de fabrication de cette cellule est le suivant : on part d'une feuille de matière plastique (référence 1 de la figure 2). On projette sous pression sur une face (ici la face supérieure) une poudre de sélénium et silicium en proportions sensiblement égales, qui vient s'incruster dans le plastic. De la sorte ce n'est qu'en raison de ce que la figure 2 est une vue éclatée de la cellule que la couche supérieure 2 y est représentée à l'écart de la feuille mince de matière plastique 1. On projette de même sous pression un mélange de sélénium et de silicium en proportions sensiblement égales (en pratique le même mélange que pour réaliser la couche supérieure). En variante, on dépose sur l'autre face une couche de quelques microns de Brome. On laisse sécher. Ensuite, par toute techniques connues appropriées, on dépose la pastille d'iridium appauvri 4 au centre de la cellule et on trace les capillaires 5 et le bord 6 en étain autour de la pastille d'iridium appauvri. La cellule solaire qui vient d'être décrite est d'un bon rendement énergétique. Elle est facile à fabriquer en toutes dimensions ; elle n'est pas fragile. Son procédé de fabrication permet d'obtenir les caractéristiques répétitives. La cellule solaire s'applique, notamment, à la fabrication de générateurs solaires, des moteurs ou des pompes à eau. A titre d'exemple, un ensemble de 8 cellules du type précité (avec une couche inférieure en brome) a été réalisée pour une surface totale de'342 cm2. Les chiffres suivants ont été constatés : - Voc : 13.531 - Pmax : 1,635 - FF : 0, 632 - 0s : 1353 W. m2 soit un taux de 3, 53 % (des tensions de plus de 14 Volts ont été obtenues). Toutefois les formes et dimensions de différents éléments pourront varier dans la limite des équivalents, comme d'ailleurs les matériaux utilisés pour la fabrication, sans changer pour cela la description générale de l'invention qui vient d'être décrite. C'est ainsi par exemple que le mélange siliciumsélénium peut-être remplacé par un mélange silicium-molybdène avec de bons résultats. REVENDICATIONS 1. Cellule solaire comprenant une anode (A) et une cathode (B), l'anode et la cathode étant séparées par une feuille mince (1) en matériau plastique imputrescible munie sur une première face d'une couche mince (2) faite d'un mélange de sélénium ou de molybdène, et de silicium, dans des proportions pondérales sensiblement égales, et par le fait que cette couche mince (2) porte une pastille centrale (4) en iridium appauvri d'où rayonnent une pluralité de liserés (5) conducteurs angulairement répartis et s'étendant jusqu'à un pourtour (6) conducteur. 2. Cellule solaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau plastique est du tétra-fluoro-éthylène-glycol. 3. Cellule solaire selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que cette couche mince (2) comporte de l'ordre de 50 % de sélénium et de l'ordre de 50 % de silicium. 4. Cellule solaire selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée et en ce que les liserés et le pourtour sont en étain. 5. Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche mince (2) en sélénium et en silicium est comprise entre 50 et 250 microns. 6. Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la seconde face de la feuille mince (1) en matériau plastique est munie d'une couche mince (3) faite d'un mélange de sélénium et de silicium en proportions pondérales sensiblement égales. 7. Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la seconde face de la feuille mince (1) en matériau plastique est munie d'une couche de brome. 8. Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que l'anode (A) et la cathode (B) sont en cuivre anodisé. 9. Procédé de fabrication d'une cellule solaire, comportant les étapes suivantes : - on projette sous pression sur une première face d'une mince feuille (1) de matériau plastique imputrescible, une poudre d'un mélange de silicium et de sélénium ou molybdène en proportions pondérales sensiblement égales, en sorte d'incruster cette poudre dans le matériau plastique ; - on applique sur chacune des faces de cette feuille mince une bande métallique (A, B) destinée à constituer une électrode ; et - on applique au centre de la face munie de la poudre de sélénium et de silicium une pastille d'iridium appauvri (4), et des liserés (5) conducteur qui rayonnent depuis cette pastille jusqu'au pourtour conducteur (6) de cette cellule. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérise par le fait qu'on choisit la feuille mince en tétra-fluoro-éthylène-glycol et on réalise la couche supérieure en un mélange de sélénium et de silicium.