INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La illustre l’évolution normalisée de la capacité à C/3 – D/3, température ambiante, où la courbe 1 correspond à une cellule NMC811//composite Si-C + graphite avec MgF 2 dans l’électrode et la courbe 2 correspond à une cellule NMC811//composite Si-C + graphite sans MgF 2 dans l’électrode.
La illustre l’évolution normalisée de la résistance interne, où la courbe 1 correspond à une cellule NMC811//composite Si-C + graphite avec MgF 2 dans l’électrode et la courbe 2 correspond à une cellule NMC811//composite Si-C + graphite sans MgF 2 dans l’électrode.
La représente la structure de la composition d’électrode selon un mode de réalisation de l’invention, où la composition comprend des particules de Si-C (1) et des particules de graphite (4) à titre de matières actives, MgF 2 (2) à titre d’additif de l’électrode, du liant (3). Selon ce mode de réalisation, la composition ne contient pas de matériau conducteur; il est cependant entendu que lorsqu’un matériau conducteur est présent, les particules de matériau conducteur n’affectent pas la répartition uniforme de l’additif au sein de la structure de ladite composition.
Préparation des encres et électrodes
Des formulations d’encres selon l’invention ont été préparées selon les étapes 1a-1f avec les matières actives SiOx ou Si-C. Les pourcentages indiqués représentent les pourcentages en poids des ingrédients ajoutés à l’étape considérée, en poids par rapport au poids total des ingrédients de la suspension.
Etapes Description SiOx Si-C 1a Dissolution du liant (CMC) dans le solvant (eau) + agitation* 0 - 2% 0 - 2% 1b Ajout du matériau conducteur éventuel (CNT par exemple)+ agitation 0 – 5% 0 – 5% 1c Ajout de l’additif fluoré + agitation 1-5% (LiF) 1-5% (MgF 2 ) 1d Ajout du graphite + agitation 10-90% 10-90% 1e Ajout de la seconde matière active (SiO x ou Si-C) + agitation 10-90% 10-90% 1f Ajout du 2 nd liant (tel que SBR) + agitation 1-5% 1-5% 2 Enduction sur collecteur de courant en cuivre 3 Séchage à 80°C 4 Calandrage
Dans le tableau ci-dessus, 0<x<2, de préférence x est égal à environ 1.
- réticulation in-situ de l’élastomère non-réticulé du premier cordon, alors que le premier cordon a été appliqué.
De préférence, la mise en place du joint de collecteur comprend en outre, une fois que le premier cordon a été appliqué : application d’un deuxième cordon, en élastomère dans un état non-réticulé sur le premier cordon, de sorte que le deuxième cordon soit en saillie vers l’extérieur de l’empilement, par rapport à la face d’échange, l’élastomère du deuxième cordon ayant une viscosité plus élevée, au moment où le deuxième cordon est appliqué que la viscosité de l’élastomère du premier cordon, lorsque le premier cordon est appliqué.
La montre une vue en perspective d’une pile à combustible selon un mode de réalisation de l’invention.
La est une vue similaire à la , où un collecteur extérieur a été retiré.
La est une vue similaire à la , où le collecteur extérieur et un joint de collecteur ont été retirés.
La est une vue en perspective, sous un autre angle, en l’occurrence en contre-plongée, montrant un détail de la .
La est une vue de dessus d’une partie d’un empilement appartenant à la pile à combustible des figures 1 à 4.
La est une vue similaire à celle de la , où le joint de collecteur est en outre représenté.
La est une vue en perspective similaire à la , montrant une étape de fabrication de la pile à combustible.
La est une vue en perspective similaire à la , montrant une autre étape de fabrication de la pile à combustible.
Les figures 1 à 3 montrent une pile à combustible 1 selon un mode de réalisation de l’invention. La pile à combustible 1 comprend un empilement 2, représenté plus en détails sur les figures 4 à 6. L’empilement 2 comprend des plaques de champ d’écoulement primaire 10, des plaques de champ d’écoulement secondaires 30, des plaques membrane-électrode 50 et, de préférence, des plaques terminales 70 et des joints périphériques 80. La pile 1 comprend aussi un collecteur extérieur 100, visible sur la , et un joint de collecteur 90, visible sur les figures 2 et 6. La pile 1 comprend aussi avantageusement un système de compression visible sur les figures 1 à 3, comprenant par exemple des plaques d’appui 111 et 112, des tirants 113 et des ressorts 114.
Pour la fabrication de la pile 1, et notamment le centrage des différentes plaques 10, 30, 50 et 70 on utilise un gabarit périphérique de centrage 130 montré sur les figures 7 à 9, incluant des rails de centrage 131, qui est au moins en partie retiré une fois l’empilement 2 achevé.
On définit une direction d’empilement Z2, selon laquelle les plaques 10, 30, 50 et 70 ainsi que les joints 80 sont empilés pour constituer l’empilement 2. La direction Z2 est perpendiculaire aux plaques 10, 30, 50 et 70 et fixe par rapport à l’empilement 2.
Comme montré sur les figures 1 à 3, les plaques d’appui 111 et 112 sont disposées de part et d’autre de l’empilement 2 suivant la direction Z2. Les ressorts 114 sont interposés, suivant la direction Z2, entre l’empilement 2 et la plaque d’appui 112. La plaque d’appui 111 vient en appui contre l’empilement suivant la direction Z2. L’empilement 2 vient en appui contre les ressorts 114, qui sont répartis sur la surface de la plaque d’appui 112. Les ressorts 114, interposés entre la plaque d’appui 112 et l’empilement 2, viennent en appui contre la plaque 112 suivant la direction Z2. Les tirants 113, qui sont chacun parallèles à la direction Z2, sont répartis autour de l’empilement 2, en reliant entre elles les plaques d’appui 111 et 112, de façon à les maintenir en position l’une par rapport à l’autre suivant la direction Z2 et ainsi de maintenir l’empilement 2 en compression suivant la direction Z2 sous l’action des ressorts 114. Les ressorts 114 autorisent avantageusement des variations dimensionnelles de l’empilement 2 suivant la direction Z2, qui peuvent se produire durant l’utilisation de la pile, notamment sous l’effet de contraintes thermiques. Dans le présent exemple, on prévoit six tirants 113 et huit ressorts 114, toutefois un nombre différent de ces éléments peut être prévu. En variante, un autre type de système de compression peut être prévu. Par exemple, le système de compression pourrait, en alternative, comprendre des plaques d’appui, de part et d’autre de l’empilement, l’ensemble de l’empilement et des plaques d’appui étant reçu dans un carter, et des ressorts étant interposés entre une face du carter et au moins l’une des plaques d’appui pour comprimer l’empilement. Le principe d’un tel système de compression alternatif est par exemple décrit dans le document WO2007/080472. D’autres systèmes de compression sont décrits dans le document US20090162728 ou, sans ressorts, dans le document US20100261088, ou encore dans le document EP1597786.
les , , , , , et sont des vues en coupe illustrant, de façon schématique et partielle, des structures obtenues à l’issue d’étapes successives d’un exemple d’un procédé de réalisation d’un dispositif optoélectronique selon un mode de réalisation ;
les , , , , et sont des vues en coupe illustrant, de façon schématique et partielle, des structures obtenues à l’issue d’étapes successives d’un exemple d’un procédé de réalisation d’un dispositif optoélectronique selon un autre mode de réalisation ; et
la et la sont des vues en coupe illustrant, de façon schématique et partielle, des structures obtenues à l’issue d’étapes successives d’une variante du procédé de réalisation d’un dispositif optoélectronique des figures 2A à 2F.
Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la réalisation des empilements de diodes électroluminescentes et de leurs circuits de commande n’a pas été détaillée, la réalisation de tels empilements et de tels circuits étant à la portée de la personne du métier à partir des indications de la présente description.
Les , , , , , et sont des vues en coupe illustrant, de façon schématique et partielle, des structures obtenues à l’issue d’étapes successives d’un exemple d’un procédé de réalisation d’un dispositif optoélectronique selon un mode de réalisation.
La illustre plus particulièrement une structure obtenue à l’issue d’une étape de formation, sur une face d’une plaquette (« wafer », en anglais) 101 (la face supérieure de la plaquette 101, dans l’orientation de la ), d’un empilement actif 103, par exemple un empilement actif de diode, par exemple un empilement actif de diode électroluminescente et, du côté d’une face de l’empilement actif de diode électroluminescente 103 opposée à la plaquette 101 (la face supérieure de l’empilement actif de diode électroluminescente 103, dans l’orientation de la ), d’un empilement d’interconnexion 105. Par empilement actif, on entend un empilement de couches comprenant au moins une couche semiconductrice, par exemple une couche émissive, dans le cas d’une diode électroluminescente, ou une couche de conversion photoélectrique, dans le cas d’une photodiode, l’empilement actif pouvant en outre comporter une ou plusieurs couches d’injection de charges (électrons ou trous) et/ou une ou plusieurs couches de transport de charges. Dans d’autres dispositifs électroniques tels que des diodes de puissance ou des transistors, l’empilement actif correspond par exemple aux couches semiconductrices définissant la jonction PN de la diode, ou à une couche dans laquelle est formée une région de canal du transistor.
Dans l’exemple représenté, la plaquette 101 fait office de support mécanique, ou poignée, et est en particulier dépourvue de fonctionnalités électriques. La plaquette 101 est par exemple un substrat présentant une forme générale de disque. Dans ce cas, la plaquette 101 présente par exemple un diamètre inférieur ou égal à environ 150 mm, par exemple égal à environ 150 mm. La plaquette 101 est par exemple en silicium monocristallin, en saphir ou en un matériau semiconducteur inorganique différent du silicium, par exemple un composé III-V comprenant au moins un premier élément du groupe III, un deuxième élément du groupe V et, éventuellement, un troisième élément, par exemple un élément du groupe III autre que le premier élément. À titre d’exemple, la plaquette 101 est en nitrure de gallium (GaN).
Dans l’exemple illustré en , l’empilement actif de diode électroluminescente 103 revêt la face supérieure de la plaquette 101. Bien que cela n’ait pas été détaillé sur les figures, l’empilement actif de diode électroluminescente 103 comprend par exemple une couche active, ou couche émissive. La couche active de l’empilement de diode électroluminescente 103 est par exemple interposée entre, d’une part, un premier empilement comprenant par exemple des couches d’injection de trous, de transport de trous et/ou de blocage d’électrons et, d’autre part, un deuxième empilement comprenant par exemple des couches d’injection d’électrons, de transport d’électrons et/ou de blocage de trous. À titre d’exemple, l’empilement actif de diode électroluminescente 103 est formé par épitaxie depuis la face supérieure de la plaquette 101.
Dans l’exemple représenté, l’empilement d’interconnexion 105 revêt la face de l’empilement actif de diode électroluminescente 103 opposée à la plaquette 101. L’empilement d’interconnexion 105 comprend par exemple des couches diélectriques et conductrices alternées. À l’intérieur des couches conductrices sont par exemple formées des pistes et/ou bornes de connexion électrique symbolisées, en , par des rectangles disjoints.
Dans l’exemple représenté, des marques d’alignement 107 sont formées dans l’empilement d’interconnexion 105. Les marques d’alignement 107 s’étendent par exemple dans l’épaisseur de l’empilement d’interconnexion 105 depuis la face supérieure de l’empilement d’interconnexion 105. En , les marques d’alignement 107 ont été symbolisées par des triangles, étant entendu que les marques d’alignement 107 peuvent, en pratique, présenter une forme quelconque. À titre d’exemple, la face supérieure de l’empilement 105 est préparée par polissage mécano-chimique (« Chemical and Mechanical Polishing » - CMP, en anglais), par exemple de sorte que la face présente une nanotopographie et une rugosité compatibles avec un collage direct.
La illustre plus particulièrement une structure obtenue à l’issue d’une étape de formation, sur une face d’une autre plaquette 111 (la face supérieure de la plaquette 111, dans l’orientation de la ), d’une couche diélectrique 113.
Il existe un besoin d'une photodiode à avalanche, par exemple du type SPAD, palliant tout ou partie des inconvénients des photodiodes à avalanche connues.
En particulier, il existe un besoin d'une photodiode SPAD dont la taille puisse être réduite sans que cela dégrade la probabilité de détection de photons (PDP) et/ou augmente la gigue temporelle.
Il serait avantageux de disposer d’une telle photodiode sans que cela ne complexifie le procédé de fabrication de cette photodiode, et en augmente le coût de fabrication.
Un mode de réalisation prévoit une photodiode à avalanche comprenant : - une jonction PN principale adaptée à être polarisée en inverse ; et - une pluralité de régions semiconductrices dont au moins : - une première région semiconductrice épitaxiée d’un premier type de conductivité ; et - une deuxième région semiconductrice du deuxième type de conductivité, ladite deuxième région étant agencée pour entourer au moins partiellement la première région, et comprenant des surfaces en contact avec des surfaces de ladite première région.
Un mode de réalisation prévoit une méthode de fabrication d'une photodiode à avalanche, comprenant une jonction PN principale adaptée à être polarisée en inverse, la méthode comprenant la formation d’une pluralité de régions semiconductrices dont au moins : - une première région semiconductrice épitaxiée d’un premier type de conductivité ; et - une deuxième région semiconductrice du deuxième type de conductivité, ladite deuxième région étant agencée pour entourer au moins partiellement la première région, et comprenant des surfaces en contact avec des surfaces de ladite première région.
Selon un mode de réalisation, la jonction PN principale est formée par des quatrième et cinquième régions de la pluralité de régions semiconductrices ; la quatrième région étant fortement dopée du premier type de conductivité, par exemple plus fortement dopée que la première région, et étant formée à partir d’une première face de la photodiode ; et la cinquième région étant fortement dopée du deuxième type de conductivité, par exemple plus fortement dopée que la deuxième région, et étant formée sous, et en contact avec, la quatrième région ; les quatrième et cinquième régions étant par exemple localisées au centre de la photodiode dans un plan parallèle à la première face.
Selon un mode de réalisation, une sixième région de la pluralité de régions semiconductrices est formée latéralement autour, et à distance de, la quatrième région à partir de la première face de la photodiode, la sixième région étant fortement dopée du deuxième type de conductivité, par exemple plus fortement dopée que la deuxième région.
Selon un mode de réalisation, une troisième région semiconductrice de la pluralité de régions semiconductrices est formée entre la première face de la photodiode et la première région, la troisième région étant une région épitaxiée du premier type de conductivité, et les quatrième, cinquième et sixième régions étant formées par dopage, par exemple par implantation ionique, dans ladite troisième région.
Selon un mode de réalisation particulier, les première et troisième régions sont épitaxiées et dopées dans des conditions similaires, par exemple correspondant à des régions d’une même couche épitaxiée.
Selon un mode de réalisation, une région d’anneau de garde de la pluralité de régions semiconductrices est formée autour de la quatrième région, la région d’anneau de garde étant du premier type de conductivité et étant plus faiblement dopée que la quatrième région.
Selon un mode de réalisation, les régions semiconductrices sont formées dans un caisson délimité par une tranchée isolante profonde s’étendant dans une direction perpendiculaire à la première face de la photodiode.
Selon un mode de réalisation, la deuxième région comporte une portion latérale localisée entre la première région et la tranchée isolante profonde.
Selon un mode de réalisation, la deuxième région comporte une portion enterrée localisée entre la première région et une deuxième face de la photodiode opposée à la première face.
Selon un mode de réalisation, la première région est dopée de manière sensiblement constante dans une direction perpendiculaire à la première face de la photodiode.
Selon un mode de réalisation, la première région est dopée graduellement dans une direction perpendiculaire à la première face, par exemple de manière décroissante entre ladite première face et une deuxième face de la photodiode opposée à la première face.
Selon un mode de réalisation, la première région comporte une première portion et une deuxième portion moins large, dans un plan parallèle à la première face, que la première portion, et localisée entre la première portion et la jonction PN principale.
Procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque L’invention se rapporte au domaine technique des cellules photovoltaïques, en particulier des cellules photovoltaïques comportant un contact passivé sur chacune des surfaces du substrat.
La passivation des surfaces du substrat est un enjeu majeur du secteur photovoltaïque, permettant de limiter les recombinaisons entre les porteurs minoritaires et majoritaires, et donc d’augmenter le nombre de porteurs collectés, ce qui se traduit par une amélioration significative de l’efficacité. Par « passivation », on entend la neutralisation de défauts électriquement actifs aux surfaces du substrat. En effet, une surface d’un substrat en silicium cristallin présente une densité de défauts (e.g. liaisons pendantes, impuretés, discontinuité du cristal etc.) pouvant entraîner des pertes non négligeables liées à la recombinaison en surface des porteurs dans le cas d’une application photovoltaïque.
Il existe plusieurs types de contacts passivés. On peut citer notamment un contact passivé à base de silicium amorphe hydrogéné, ou encore un contact passivé comportant un film d'oxyde tunnel et une couche de silicium polycristallin dopé.
L’invention trouve notamment son application dans la fabrication de cellules photovoltaïques de type silicium à hétérojonction (i.e. hétérojonction silicium amorphe/silicium cristallin). Cependant, d’autres architectures de cellule photovoltaïque sont envisageables, par exemple une architecture de type TOPCon (« Tunnel Oxide Passivated Contact » en langue anglaise) où le contact passivé comporte un fim d’oxyde tunnel et une couche de silicium polycristallin dopé, ou encore une architecture de type multi-jonction monolithique (e.g. cellule tandem silicium/pérovskite).
État de l’art Un procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque connu de l’état de la technique, comporte les étapes : A) utiliser une cellule photovoltaïque initiale, comprenant : - un substrat, à base de silicium cristallin, et présentant : des premier et deuxième bords latéraux opposés, des troisième et quatrième bords latéraux opposés, reliant les premier et deuxième bords latéraux ; - un empilement de couches actives, formé autour du substrat, et comprenant une couche de passivation initiale, l’empilement présentant : des première et deuxième parties latérales, s’étendant respectivement sur les premier et deuxième bords latéraux du substrat, des troisième et quatrième parties latérales, s’étendant respectivement sur les troisième et quatrième bords latéraux du substrat ; B) découper le substrat suivant au moins une ligne de découpe s’étendant dans une région centrale du substrat de manière à obtenir au moins deux sous-cellules photovoltaïques ; C) revêtir chaque bord découpé [à l’issue de l’étape B)] des sous-cellules photovoltaïques d’une couche de passivation dédiée.
Le premier bord latéral du substrat et la première partie latérale de l’empilement de couches actives constituent un bord dit natif de la cellule photovoltaïque initiale. Le deuxième bord latéral du substrat et la deuxième partie latérale de l’empilement de couches actives constituent également un bord natif de la cellule photovoltaïque initiale. De la même façon, le troisième bord latéral du substrat et la troisième partie latérale de l’empilement de couches actives constituent un bord natif de la cellule photovoltaïque initiale. Enfin, le quatrième bord latéral du substrat et la quatrième partie latérale de l’empilement de couches actives constituent un bord natif de la cellule photovoltaïque initiale.
Un tel procédé de l’état de la technique n’est pas entièrement satisfaisant dans la mesure où les performances simulées des sous-cellules photovoltaïques, en termes de rendement, diminuent d’autant plus que les dimensions finales de la sous-cellule photovoltaïque sont réduites. Ces pertes de performances sont en particulier préjudiciables pour les sous-cellules photovoltaïques possédant un format réduit, compatible avec la technologie d’interconnexions en bardeaux (« Shingle » en langue anglaise).
L’invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque, comportant les étapes : a) utiliser une cellule photovoltaïque initiale, comprenant : - un substrat, à base de silicium cristallin, et présentant : des premier et deuxième bords latéraux opposés, des troisième et quatrième bords latéraux opposés, reliant les premier et deuxième bords latéraux ; - un empilement de couches actives, formé autour du substrat, et comprenant une couche de passivation initiale possédant une vitesse de recombinaison de surface effective, notée SRV 0 ; l’empilement présentant : des première et deuxième parties latérales, s’étendant respectivement sur les premier et deuxième bords latéraux du substrat, des troisième et quatrième parties latérales, s’étendant respectivement sur les troisième et quatrième bords latéraux du substrat ; b 1 ) retirer la première partie latérale de l’empilement de couches actives de manière à atteindre le premier bord latéral du substrat ; c 1 ) former une première couche de passivation sur le premier bord latéral du substrat atteint à l’issue de l’étape b 1 ), la première couche de passivation possédant une vitesse de recombinaison de surface effective strictement inférieure à SRV 0 .
Ainsi, un tel procédé selon l’invention permet d’améliorer la qualité de passivation des sous-cellules photovoltaïques qui seront obtenues après l’étape c 1 ), et ce grâce aux étapes b 1 ) et c 1 ) permettant de remplacer le bord natif de la cellule photovoltaïque initiale, formé par le premier bord latéral du substrat et la première partie latérale de l’empilement de couches actives. La première couche de passivation, possédant une vitesse de recombinaison de surface effective strictement inférieure à SRV 0 , est de meilleure qualité que la couche de passivation initiale.
En effet, les inventeurs ont constaté, de manière surprenante, que les performances des sous-cellules photovoltaïques sont limitées par la qualité de la passivation des bords natifs de la cellule photovoltaïque initiale. Or, l’homme du métier conserve classiquement les bords natifs de la cellule photovoltaïque initiale et se concentre sur la passivation des bords découpés lors de l’obtention de sous-cellules photovoltaïques fonctionnelles. Or, les bords natifs de la cellule photovoltaïque initiale sont relativement sensibles, et susceptibles de subir des chocs ou des rayures qui peuvent détériorer la qualité de passivation, et par là-même réduire le rendement des sous-cellules photovoltaïques. De plus, les bords natifs de la cellule photovoltaïque initiale présentent généralement une qualité de passivation intrinsèque inférieure à celle des surfaces supérieure et inférieure du substrat (qualité de dépôt, uniformité de couche etc.).