Brevet FR3035740A1 — publié le 20161104

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE La présente invention a trait à un procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque, ainsi qu'à une cellule photovoltaïque. Un procédé connu de l'état de la technique, notamment du document « Codiffused bifacial n-type Solar Cells (CoBiN) », P. Rothhardt et al., Energia Procedia, vol. 55, 2014, 287-294, comporte les étapes : a0) prévoir un substrat semi-conducteur réalisé dans un matériau à base de silicium cristallin dopé de type n, le substrat comportant une première surface et 10 une seconde surface opposée, b0) former une première couche diélectrique à la première surface du substrat, la première couche diélectrique comportant des atomes de bore, le substrat et la première couche diélectrique formant une structure, c0) appliquer un recuit thermique à la structure sous une atmosphère 15 contenant du POCI3 adapté pour : - diffuser les atomes de bore de la première couche diélectrique jusqu'à la première surface du substrat de manière à former une première zone semiconductrice, la première zone semi-conductrice formée par les atomes de bore diffusés étant destinée à être en contact avec une électrode, 20 - diffuser les atomes de phosphore issus du POCI3 jusqu'à la seconde surface du substrat de manière à former une deuxième zone semi-conductrice, la deuxième zone semi-conductrice formée par les atomes de phosphore diffusés étant destinée à être en contact avec une électrode. La première couche diélectrique formée lors de l'étape b) comporte une 25 première sous-couche réalisée dans un matériau à base d'un oxyde de silicium SiOx et une deuxième sous-couche réalisée dans un matériau à base d'un verre borosilicate (BSG). La première couche diélectrique est formée par un dépôt chimique en phase vapeur à pression atmosphérique. L'exécution de l'étape c0) s'accompagne de la formation d'une couche d'un 30 verre phosphosilicate (PSG) à la seconde surface du substrat. Puis le BSG et le PSG sont retirés par gravure après l'étape c0) avec une solution à base d'acide fluorhydrique. Ainsi, après la gravure du BSG et du PSG et le nettoyage des première et seconde surfaces du substrat, une première et une deuxième couches de passivation sont formées respectivement à la première 303 5 740 2 et à la seconde surfaces du substrat. La première couche de passivation comporte une première sous-couche d'alumine et une deuxième sous-couche de nitrure de silicium SiNX. La deuxième couche de passivation comporte une première sous-couche d'oxynitrure de silicium SiOXNY et une deuxième sous- 5 couche de nitrure de silicium SiNX. Un tel procédé de l'état de la technique n'est pas entièrement satisfaisant dans la mesure où il comporte un nombre important d'étapes à exécuter. En particulier, la formation puis la suppression du BSG et du PSG introduisent une complexité et un temps d'opération non négligeable dans la mise en oeuvre de ce procédé. Ainsi, la présente invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités, et concerne à cet effet un procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque, comportant les étapes : a) prévoir une structure comportant : - un substrat en un matériau semi-conducteur à base de silicium cristallin, et comportant une première surface et une seconde surface opposée ; - une première couche diélectrique formée à la première surface du substrat, et comportant des atomes de bore, la première couche diélectrique étant à base d'un oxynitrure de silicium SiOXNY vérifiant 0 0,50, de préférence 0,50 0,50, de préférence 0,50 0,50, de préférence 0,50 0,50, de préférence 0,50 0,50, de préférence 0,50 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque, comportant les étapes : a) prévoir une structure (1, 2, 3) comportant : - un substrat (1) en un matériau semi-conducteur à base de silicium cristallin, et comportant une première surface (10) et une seconde surface (11) opposée ; - une première couche diélectrique (2) formée à la première surface (10) du substrat (1), et comportant des atomes de bore, la première couche diélectrique (2) étant à base d'un oxynitrure de silicium SiOXNY vérifiant 0 0,50, de préférence 0,50 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les atomes de bore présentent une proportion atomique dans la première couche diélectrique (2) comprise entre 10% et 50%, de préférence comprise entre 10% et 30%, avant l'étape d). 3035740 18 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les atomes de bore présentent une proportion atomique dans la première couche diélectrique (2) comprise entre 1% et 10%, de préférence comprise entre 3% et 8%, après l'étape d). 5 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'oxynitrure de silicium SiOXNY vérifie x 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'oxynitrure de silicium SiOXNY vérifie 0 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'atmosphère oxydante comporte un mélange de dioxygène et d'un gaz neutre choisi parmi l'argon, l'azote, ou un mélange d'argon et d'azote. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le recuit thermique appliqué lors de l'étape d) présente : - une valeur de température de recuit comprise entre 850°C et 950°C, de 20 préférence comprise entre 900°C et 950°C, - une valeur de durée de recuit comprise entre 10 minutes et 1 heure, de préférence comprise entre 30 minutes et 1 heure. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les atomes 25 de phosphore ou d'arsenic présentent une proportion atomique dans la deuxième couche diélectrique (3) comprise entre 1`)/0 et 10% avant l'étape d). 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les atomes de phosphore ou d'arsenic présentent une proportion atomique dans la deuxième 30 couche diélectrique (3) comprise entre 1`)/0 et 10%, de préférence comprise entre 1`)/0 et 5%, après l'étape d). 3035740 19 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la deuxième couche diélectrique (3) est à base d'un oxynitrure de silicium SiOXNY vérifiant 0 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'oxynitrure de silicium SiOXNY de la deuxième couche diélectrique (3) vérifie 0 12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'oxynitrure de 10 silicium SiOXNY de la deuxième couche diélectrique (3) vérifie 0,30 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes : 15 el ) former une première couche diélectrique additionnelle (20) sur la première couche diélectrique (2), l'étape el) étant exécutée après l'étape d), e2) former une deuxième couche diélectrique additionnelle (30) sur la deuxième couche diélectrique (3), les première et deuxième couches diélectriques additionnelles (20, 30) étant chacune à base d'un oxynitrure de silicium SiOXNY vérifiant 0 14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le substrat (1) prévu lors de l'étape a) est dopé de type n ou p, et en ce que la première surface (10) ou la seconde surface (11) du substrat (1) est destinée à être exposée à un rayonnement lumineux. 15. Cellule photovoltaïque comportant : - un substrat (1) en un matériau semi-conducteur à base de silicium cristallin, et 30 comportant une première surface (10) et une seconde surface (11) opposée ; - des première et deuxième zones semi-conductrices (100, 110) s'étendant respectivement sous la première surface (10) et sous la seconde surface (11) du substrat (1), la première zone semi-conductrice (100) comportant des atomes de 3 0 3 5 7 4 0 20 bore, la deuxième zone semi-conductrice (110) comportant des atomes de phosphore ou d'arsenic ; - une première couche (2) d'un matériau diélectrique formée à la première surface (10) du substrat (1), le matériau diélectrique étant à base d'un oxynitrure de 5 silicium SiOXNY vérifiant 0 0,50, de préférence 0,50 16. Cellule photovoltaïque selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'oxynitrure de silicium SiOXNY vérifie 0 17. Cellule photovoltaïque selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que les atomes de bore présentent une proportion atomique dans le matériau diélectrique de la première couche (2) comprise entre 1% et 10%, de préférence comprise entre 3% et 8%. 20 18. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que le matériau diélectrique de la deuxième couche (3) est à base d'un oxynitrure de silicium SiOXNY vérifiant 0 19. Cellule photovoltaïque selon la revendication 18, caractérisée en ce que l'oxynitrure de silicium SiOXNY de la deuxième couche (3) vérifie 0 20. Cellule photovoltaïque selon la revendication 18 ou 19, caractérisée en ce que l'oxynitrure de silicium SiOXNY de la deuxième couche (3) vérifie 0,30 21. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 15 à 20, caractérisée en ce que les atomes de phosphore ou d'arsenic présentent une proportion atomique 3035740 21 dans le matériau diélectrique de la deuxième couche (3) comprise entre 1 % et 10%, de préférence comprise entre 1% et 5%. 22. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 15 à 21, caractérisée en 5 ce qu'elle comporte des première et deuxième couches diélectriques additionnelles (20, 30) formées respectivement sur les première et deuxième couches diélectriques (2, 3), et en ce que les première et deuxième couches diélectriques additionnelles (20, 30) sont, de préférence, chacune à base d'un oxynitrure de silicium SiOXNY vérifiant 0 23. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 15 à 22, caractérisée en ce que la première couche (2) présente une épaisseur comprise entre 3 nm et 100 nm, de préférence comprise entre 20 nm et 35 nm. 15 24. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 15 à 23, caractérisée en ce que le substrat (1) est dopé de type n ou p, et en ce que la première surface (10) ou la seconde surface (11) du substrat (1) est destinée à être exposée à un rayonnement lumineux. 20 25. Cellule photovoltaïque susceptible d'être obtenue par un procédé selon l'une des revendications 1 à 14.