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WO2017081400A1 - Structure électronique sur support en céramique - Google Patents

Structure électronique sur support en céramique Download PDF

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Publication number
WO2017081400A1
WO2017081400A1 PCT/FR2016/052897 FR2016052897W WO2017081400A1 WO 2017081400 A1 WO2017081400 A1 WO 2017081400A1 FR 2016052897 W FR2016052897 W FR 2016052897W WO 2017081400 A1 WO2017081400 A1 WO 2017081400A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sub
cell
support
cells
active layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2016/052897
Other languages
English (en)
Inventor
Alain Straboni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stile
Original Assignee
Stile
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stile filed Critical Stile
Publication of WO2017081400A1 publication Critical patent/WO2017081400A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/20—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules comprising photovoltaic cells in arrays in or on a single semiconductor substrate, the photovoltaic cells having planar junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present application relates to the field of semi ⁇ conductors, including semiconductor structures used in various fields, such as electronics, micro- or nanoelectronics, optics, optoelectronics, thermoelectric and in the photovoltaic field.
  • European Patent No. 2,368,265 (B9167), of the same inventor, discloses a structure comprising a sintered silicon layer surmounted by a monocrystalline silicon layer.
  • the present invention aims to overcome all or part of the disadvantages of the prior art, and / or to propose an alternative to what exists in the prior art.
  • the present invention provides an electronic structure, as well as a method for making the structure, which are novel, inventive and industrially applicable.
  • the present invention provides an electronic structure comprising a ceramic support and at least one active layer disposed on the support, wherein the support has a surface smaller than the surface presented by the structure.
  • the support comprises disjoint parts.
  • the support comprises rectangular bars arranged parallel to an edge of the structure.
  • the active layer comprises several disjoint parts.
  • the active layer comprises at least two superimposed layers.
  • the active layer comprises at least two photovoltaic sub-cells.
  • At least two photovoltaic sub-cells are connected in series.
  • each of the bars comprises at least two conductive boxes isolated from each other.
  • each of the boxes comprises a conductive strip to facilitate the attachment of the active layer.
  • the support is made of sintered silicon, and / or monocrystalline silicon, and / or polycrystalline silicon, and / or multicrystalline silicon, and / or silicon of non-electronic quality, and / or metallurgical silicon.
  • the active layer is made of monocrystalline silicon and / or multicrystalline silicon and / or polycrystalline silicon.
  • the present invention also provides a method for producing an electronic structure comprising a support and at least one active layer, wherein the method comprises the following steps:
  • the support comprises disjoint parts.
  • the active layer comprises several disjoint parts.
  • the active part comprises at least two photovoltaic sub-cells connected in series.
  • Figure 1 shows a structure according to the present invention
  • FIGS 2 and 3 show structural supports according to the present invention
  • Figure 4 shows an electronic structure according to the present invention.
  • FIGS 5 to 12 show embodiments of photovoltaic cells according to the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a ceramic substrate serving as a support.
  • the substrate or support 1 may be of sintered silicon, but also of any other suitable ceramic, such as, for example, a suitable silicon aluminate.
  • the support 1 may also be monocrystalline silicon, polycrystalline or multi-crystalline.
  • the thickness of the support 1 can vary in large proportions. For example, the thickness of the support 1 can vary from a few tens of micrometers to several millimeters.
  • the support 1 is surmounted by an active layer 3.
  • the active layer 3 may be a monocrystalline semiconductor layer, polycrystalline or multi-crystalline.
  • polycrystalline refers to a material in which the grains are microscopic in size, not visible to the naked eye
  • multi-crystalline refers to a material whose macroscopic grains are visible on the surface. naked eye.
  • multi-crystalline or multi-crystalline can be used for each other and signify one or other of the definitions.
  • the thickness of the layer 3 can be very variable and depend on the desired application.
  • the thickness of the active layer may be a few ⁇ m, or even less than 1 ⁇ m.
  • the thickness of the active layer may be of the order of a few tens of ym to a few hundred ym.
  • WSS Wafer on Silicon Support
  • the active layer 3 can be fixed on the support 1 by molecular bonding, as described in European Patent No. 2,368,265 (B9157), cited above.
  • the active layer 3 can also be fixed by eutectic bonding, as described in French Patent Application No. 15/55520 (B13913), mentioned above and incorporated herein as a reference for all that relates to the attachment of the layer.
  • active or semi ⁇ conductor elements on the support can also be fixed to the support 1 by any other means, such as by bonding, soldering, brazing, etc.
  • the support 1 is remarkable in that it comprises openings 4, the trace of which is shown in dashed lines in FIG. 1.
  • the openings 4 may correspond to places where the support 1 has been hollowed out, or to places where the support 1 was not trained.
  • the support 1 generally results from the sintering of powders, and it is easy to give the support 1 any desired shape, by sintering the powders in a suitable mold.
  • FIGS 2 and 3 illustrate embodiments of the openings of the support 1.
  • a support 1, corresponding to the support 1 of FIG. 1, comprises four circular openings 4 '.
  • the number of openings 4 ' can be different from four.
  • the openings 4 ' may also have a larger or smaller diameter and be arranged irregularly on the support 1'.
  • a support 1 " corresponding to the support 1 of FIG. 1, comprises two openings 4" of rectangular shape.
  • the number of openings 4 " can be different from two.
  • the openings 4" may have a length and / or a greater or lesser width and, in the case of a plurality of openings 4 ", the openings 4" are not necessarily all the same size.
  • the openings of the support 1, the or 1 "create voids and make the surface of the support is smaller than the surface of the active layer.
  • This reduction of surface has particular technical effects that solve various technical problems
  • the surface reduction can be as low as 5%, or large, as about 80% voids.
  • the support has less material, resulting in a reduction in the cost and weight of the structure.
  • Cost reduction can be important. For example, if the support surface is half the area, the material gain is 50%.
  • the choice to reduce the surface of the media to reduce manufacturing costs may seem simple, but it is nonetheless new and inventive.
  • the solution adopted in the present invention is economically viable in the case where the support is a mono- or multi-crystalline silicon wafer. Indeed, a mono- or multi-crystalline wafer results from sawing a billet of molten silicon.
  • a carrier according to Figs 2 or 3 should be necessarily hollow platelets mechanically, which introduces a step addi ⁇ mentary; then, the residues obtained would be difficult to recover, as well as the broken or defective platelets.
  • Weight reduction can also be important. Indeed, the active layers are often thin and the weight of the structure is mainly determined by the weight of the support. If the support has 70% voids, the structure will weigh only 30% of the weight it would have had if the support had been full. It goes without saying that in most common applications, the weight of the structure is of little importance and is not a factor that one seeks to diminish. However, in some applications, such as for space vehicles or for solar aircraft as they are today, the question of weight can be fundamental. Thus, the use of electronic circuits or photovoltaic panels made with structures according to the present invention will be advantageous or even very advantageous in particular fields.
  • the active layer can be used both on the front side and on the back side, at the openings.
  • back contacts can be created without the need to drill the media.
  • various components or all kinds of more complex circuits like integrated circuits can be made on the back side of the active layer at the openings, realizing kinds of integration in three dimensions.
  • the structure according to the present invention is a photovoltaic cell
  • the photovoltaic cell can receive light not only from the front face, but also from the rear face through the openings of the support, which increases the efficiency of the cell .
  • This aspect will be discussed later, when describing a photovoltaic cell according to the present invention.
  • FIG. 4 illustrates the principle of an embodiment of a structure according to the present invention, in which the support is formed of disjoint parts.
  • FIG 4 three rectangular bars 10-1, 10-2 and 10-3, denoted where appropriate 10-i, form the support of the structure.
  • the bars 10-i are for example made of sintered silicon.
  • the bars 10-i are separated from each other by large intervals.
  • the length of the bars 10-i substantially corresponds to the length L1 of the structure and is not critical.
  • the length of the bars 10-i is 156 mm, which corresponds to a size usually used for a photovoltaic cell.
  • the length of the bars 10-i may also be smaller or larger, the size of a sintered silicon bar being limited only by the size of the apparatus used by the sintering.
  • the bars 10-i may be 250 mm long.
  • the bars 10-i have a small width with respect to their length.
  • the bars 10-i may have a width of between 5 mm and 2 cm.
  • the bars 10-1, 10-2 and 10-3 are therefore widely spaced from each other, the space between them being typically of the order of 6 cm in the example shown.
  • the surface of the support can be as small as 20 or 30% of the surface of the structure.
  • the thickness of the bars 10-i is typically of the order of 150 to 300 ⁇ m, but it can of course be less or thicker as desired.
  • the active layer is composed of four disjoint bands 12-1, 12-2, 12-3 and 12-4, noted as appropriate 12-i.
  • the active layer is represented in several disjoint parts to show the great variability of shape that the structure according to the present invention can take.
  • the strips 12-i are preferably of mono- or multi-crystalline silicon.
  • the strips 12-i have a length substantially corresponding to the width L2 of the structure, the width L2 may be equal to the length L1 in the case of a square-shaped structure.
  • the width of the strips 12-i is for example between 1 and 4 cm and the gap between them can be large or rather low, such as of the order of 0.5 mm. This interval may also be zero in some embodiments, the edges of the bands 12-i then being joined.
  • the thickness of the strips 12-i depends on the field of application of the structure.
  • the bands 12-i may correspond to photovoltaic cells or sub-cells.
  • the strips 12-i then comprise a P-type or N-type doped absorber with a thickness of, for example, between 40 and 200 ⁇ m and a doped dopant of the opposite type with a thickness of, for example, between 0.1 and 0.2 ⁇ m.
  • An advantage of the structure of Figure 4 is that if the strips 12-i are not too thick, for example less than 100 ym thick, the structure has a flexibility that can be significant. The structure can thus be curved with respect to the bars 10-i, which remain rigid.
  • a structure according to the present invention in which the surface of the support is smaller than the surface of the structure, particularly solves the technical problem of making a semiconductor structure flexible.
  • a structure according to the present invention may be plated on or integrated with a curved shape, such as a roof or a vehicle passenger compartment, a tile, or any other product having a shape not flat. This can be particularly advantageous, for example in the case of the solar plane mentioned above, curved photovoltaic cells that can cover the wings or the fuselage without having projecting angles, which reduces the resistance to the passage of air .
  • FIGS. 5 to 8 An embodiment of the present invention will now be described, in relation to FIGS. 5 to 8, in which a square structure of side L, comparable to the structure of FIG. 4, is used to form a photovoltaic cell formed of four photovoltaic cells C1, C2, C3 and C4 connected in series.
  • a bar 20 corresponds to one of the bars 10-i of FIG. 4.
  • the bar 20 is for example of the same nature and of the same size as one of the bars 10-i.
  • the bar 20 is preferably of sintered silicon.
  • the bar 20 is undoped, and as a result, the bar 20 is insulating or virtually insulating.
  • Length L of bar 20 corresponds to the length of one side of the structure.
  • the boxes 22-i can be formed in various ways.
  • the boxes 22-i can be formed by aluminum deposition by screen printing followed by a rapid annealing (for example from 1 to 10 seconds) at high temperature, for example between 800 and 900 ° C.
  • the boxes 22-i can also be formed using tin deposited by screen printing, by printing a strip or a liquid containing tin, or by liquid tin spray.
  • the boxes 22-i have for example a depth of between 10 and 50 ym.
  • each box 22-i rests a conductive strip 24-i, i ranging from 1 to 4.
  • Each strip 24-i has a smaller surface area than the corresponding box surface and is thinner.
  • the strips 24-i are, for example, metal strips, such as strips of tin or pure silver.
  • the role of the bands 24-i is, as will be seen later, to fix the sub-cells of the structure.
  • the caissons thus have the function of effectively fixing the bands 24-i while ensuring an electrical contact between box and back of the sub-cells.
  • FIG. 6A represents the front face, intended to be presented in the sun, of the photovoltaic sub-cell C1 of the structure.
  • Sub-cell C1 has a length L substantially equal to the length of one side of the structure.
  • the width 1 of the sub-cell C1 is substantially equal to L / 4.
  • the internal structure of the sub-cell Cl is not detailed.
  • the C1 subcell comprises an absorber, an emitter and one or more other layers, such as passivation or antireflection layers.
  • FIG. 6A only a collection comb formed of elements 26 connected by a conducting strip 28 is represented.
  • the comb members 26 are made of a conductive material; for example they are in silver. To achieve them, one can for example drop the elements 26 on the passivation layer or the antireflection layer of the sub-cell Cl and heat. Silver burns the passivation or antireflection layer and comes into contact with the transmitter where it provides electrical conduction.
  • the elements 26 may also be aluminum.
  • the passivation or antireflection layer may be etched with a laser and aluminum, or any other metal, may be deposited in contact with the emitter.
  • the elements 26 are parallel to the short side of the sub-cell C1. Their length is substantially equal to L / 4.
  • the elements 26 are very thin and quite numerous.
  • the width of the elements 26 may be between 10 and 50 ⁇ m and there is an element 26 every millimeter or every 2 millimeters.
  • the band 28 connects the elements 26 to each other.
  • the band 28 connects the elements 26 to each other.
  • the strip 28 has a length substantially equal to the length L of the side of the structure.
  • the strip 28 is placed on the right in FIG. 6A, and runs along the edge of the sub-cell C1.
  • the strip 28 serves firstly to collect the current received by the elements 26 and secondly to ensure the connection with the next sub-cell, as it is will see later.
  • the width of the strip 28 is greater than the width of an element 26, because the strip 28 is intended to collect more electric current.
  • the band 28 is 1 or 2 mm wide.
  • the band 28 is of the same material as the elements 26 and is manufactured at the same time. Note that the elements 26 and the band 28 may be made differently.
  • the elements 26 may consist of oblique patterns, branched in the manner of a sheet and converging towards one or more points of contact. This reduces the electrical resistance of the elements 26 and thus optimize the current collection. In this case, the band 28 may be limited to a much smaller area.
  • FIG. 6B represents the rear face of the photovoltaic sub-cell C1. In FIG. 6B, only the rear collector comb of the sub-cell C1 is represented.
  • the rear collector comb of the sub-cell C1 is formed of collecting elements 30 connected by three conductive strips 32-1, 32-2 and 32-3.
  • the comb elements 30 are arranged parallel to the long side of the sub-cell C1. Their length is substantially equal to the L side of the structure. Like the elements 26, the elements 30 can be very thin and quite numerous. For example, the width of the elements 30 is from 10 to 50 ⁇ m and there is one every millimeter or every 2 millimeters. The elements 30 can also be much wider, or even cover the entire rear face of the sub-cells to form a conductive plane. In this case, if the conductive plane is not transparent, the photocell will not be able to capture the light falling on the back side. It will be appreciated that metal oxides, such as tin and indium oxides, may form transparent conductive planes which in some applications may advantageously replace the front or rear collector combs of the sub-cell.
  • metal oxides such as tin and indium oxides
  • the conductive strips 32-i connect the elements 30 to each other.
  • the bands 32-i are for example identical between they.
  • Each band 32-ia a length substantially equal to the width 1 of the sub-cell Cl.
  • the width of each band 32-i is of the order of 1 to 2 mm.
  • the band 32-2 is arranged substantially in the middle of the sub-cell C1.
  • the bands 32-1 and 32-3 are arranged towards the edges of the sub-cell C1.
  • the bands 32-i serve firstly to collect the current received by the elements 30 and secondly to fix the sub-cell Cl on the support.
  • the elements 30 of the rear collecting comb may be silver or aluminum, such as the elements 26 of the front collecting comb.
  • the strips 32-i may be made of the same material as the elements 30 and manufactured at the same time.
  • three bars 20-1, 20-2 and 20-3 are identical to the bar 20 of FIG. 5.
  • the three bars 20-i thus each comprise four conductive boxes 22-i each carrying a conductive strip 24. i, the index i varying from 1 to 4.
  • the photovoltaic sub-cell C1 is fixed to the bars 20-i by welding each of the three conductive strips 32-i of the rear collection comb to the conductive strip 24-1 of the first box of each of the bars 20-i.
  • the first boxes 22-1 bars 20-i are not shown in Figure 7, as well as some hidden parts.
  • the photovoltaic sub-cell C2 identical to the sub-cell C1, is arranged parallel to the sub-cell C1 so as to slightly cover the lateral edge of the sub-cell C1.
  • the sub-cell C2 is fixed to the support in the same manner as the sub-cell C1.
  • the three conductive strips 32-i of the rear collector comb of the sub-cell C2 are welded to the conductive strips 24-2 of the second box. 22-2 bars 20-i.
  • the recovery of the sub-cells C1 and C2 takes place over a short distance, typically of the order of 1 to 2 mm.
  • the C3 and C4 photovoltaic sub-cells identical to the C1 or C2 sub-cells, are fixed to the support in the same manner as the C1 or C2 sub-cells.
  • the sub-cells C2, C3 and C4 are incompletely represented to reveal some of the underlying caissons.
  • the sub-cell C3, as well as the sub-cell C4, covers the sub-cell that precedes it in the same way that the sub-cell C2 covers the sub-cell C1.
  • the sub-cell C1 is represented with the elements 26 of the front collecting comb.
  • the conductive strip 28 which connects the elements 26 is not completely represented because it is covered by the edge of the sub-cell C2 when the latter is represented.
  • the sub-cell C2 is shown without its front collecting comb but its rear collecting comb has been shown in dashed lines.
  • the collecting elements 30 and the collector strips 32-i of the sub-cell C2 appear in dashed lines in FIG.
  • the sub-cells C1 and C2 are connected in series. From the rear collector comb of the C1 sub-cell, the electrical charges migrate to the front collector comb of the C1 sub-cell, which is connected to the rear collector comb of the C2 sub-cell. Indeed, during the welding of the collector strips 32-i on the strips 24-i of the boxes, the strip 28 of the sub-cell C1 is pressed onto the strips 32-i of the rear collector comb of the sub-cell C2, which ensures the electrical connection.
  • Figure 8 shows the entire structure of Figure 7 sectional view along the line AA.
  • the bar 22-1 is thus represented in the form of a rectangle of dimensions L x e, L being the length of the bar and its thickness.
  • the boxes 22-i of the bar 20-1 are shown.
  • the sub-cell C2 covers the sub-cell C1 in a zone 40-1 which, as explained above, allows the passage of the electric current of the conductive strip 28 of the sub-cell C1 to the three conductive strips 32 -i of the sub-cell C2.
  • the C3 sub-cell covers the sub-cell C2 on a 40-2 zone and the C4 sub-cell covers the C3 sub-cell on a 40-3 zone.
  • the sub-cells C1, C2, C3 and C4 are thus connected in series.
  • sub-cell C2 overlaps sub-cell C1
  • the sub-cells C3 and C4 which respectively have 42-2 and 42-3 areas where the sub-cells are not in contact with the bar 20-1.
  • Zones 42-i in no way impede the mechanical strength or electrical conduction of the photovoltaic cell, because the areas 42-i are very small.
  • the areas 42-i are further reduced as the sub-cells Ci are thin. Below 100 ⁇ m in thickness, the Ci sub-cells are deformable and the 42-i areas are practically non-existent.
  • an element 42 is connected to the box 22-1 of the bar 20-1.
  • the element 42 can serve as a terminal of the photovoltaic cell and allow the evacuation of electrical charges to the outside.
  • Element 42 for example a ribbon, may be copper.
  • the other terminal of the cell may be formed by another conductive element, not shown, connected to the conductive strip 28 of the sub-cell C4.
  • the fact of connecting four photovoltaic sub-cells in series instead of producing a single cell makes it possible, at equal power, to increase the voltage produced and to reduce the intensity of the produced current, divided by approximately four. This decrease in intensity makes it possible to make contacts between sub-cells and / or finer collector elements and to use less metal, hence a decrease in cost.
  • the decrease in cost is especially noticeable when the metal is a noble metal like silver.
  • the metal is a noble metal like silver.
  • it is a saving of 50% silver compared to what would have been used if it had been realized a single cell of the same power.
  • the links between cells can also be finer, hence a saving of material.
  • the Joule resistive losses within the module, at the contacts and connectors from one cell to another are reduced by a factor of 16 when each cell comprises 4 sub-cells, which increases the output power of the module. This power gain can be important, for example 5%.
  • Another advantage, suggested above, is that the back of the sub-cells is largely transparent. Indeed, the light arriving on the rear face, not exposed to the sun, is blocked only at the bars 20-i and rear collector combs 30, 32-i. As a result, between 70 and 80% of the light reaching the back of the photovoltaic cell can be used to create additional carriers, which increases the efficiency.
  • the present invention is therefore remarkable in that the problem of seeking to increase the efficiency of a photovoltaic cell is solved by decreasing the surface of the support of the cell.
  • FIGS. 9 and 10 An embodiment of a photovoltaic cell formed of four sub-cells in series, in which the sub-cells do not overlap, will now be described in connection with FIGS. 9 and 10.
  • the non-recovery of the sub-cells constitutes the main difference between the photovoltaic cell of FIGS. 9 and 10 and the cell of FIGS. 5 to 8, and of the same references may be used for corresponding elements.
  • a sintered silicon bar 50 corresponds to the bar 20-1 of FIG. 8. Like the bar 20-1, the bar 50 comprises four conductive boxes, referenced herein 52-1 to 52-4. On each of the boxes 52-i is arranged a photoelectric sub-cell Ci, identical to the cells Ci of FIGS. 6 to 8. Only the elements of the sub-cells necessary for understanding the following will be described.
  • each of the cells Ci comprises an absorber surmounted by a transmitter, not referenced.
  • the cells Ci are arranged next to each other, and made integral boxes 52-i as described above. Cells
  • Ci are connected in series with the aid of three identical conducting strips 55, referenced 55-1, 55-2 and 55-3.
  • the ribbons 55i are made for example of copper, but other metals or conductive materials can be used.
  • Each ribbon 55i is made in one piece and comprises three parts, referenced 55a, 55b and 55c.
  • the portion 55a of a ribbon 55-i is connected to the front collecting comb of the sub-cell which precedes it.
  • the portion 55a of the ribbon 55-1 is thus electrically connected to the emitter of the sub-cell Cl.
  • the portion 55c of a ribbon 55-i is connected to the rear collecting comb of the sub-cell that follows it.
  • the portion 55c of the ribbon 55-1 is electrically connected to the absorber of the sub-cell C2.
  • the portion 55b of a ribbon 55-i has a rectangular shape.
  • the portion 55b runs along the edges of two consecutive sub-cells so that the portions 55a and 55b of the ribbon 55-i are level to allow their connection.
  • an insulating layer to avoid short circuits.
  • this insulating layer is formed during the formation of the passivation layer of the sub-cell, a passivation layer that can surround the sub-cell in its entirety.
  • Figure 10 shows a top view of the photovoltaic cell of Figure 9, to better understand the appearance of the cell and the shape of the ribbons 55-i.
  • FIG. 10 the three bars 50-1, 50-2, 50-3 and the sub-cell C1 are represented.
  • the sub-cells C2, C3 and C4 are not represented.
  • the ribbon 55-1 is also shown in FIG.
  • the ribbon 55-1 thus comprises its three parts 55a, 55b and 55c.
  • Part 55b is a rectangular strip of length substantially equal to the length L of the cell and of width substantially equal to the thickness of a sub-cell.
  • the portion 55a is not a continuous band.
  • Part 55a is formed of a series of discontinuous elements 55ai, which connect part 55b to the collecting band 28 of the sub-cell Cl, on which they are welded.
  • part 55c is not a continuous part.
  • Part 55c is formed of three legs 55c1, 55c2 and 55c3. The legs 55ci are opposite the boxes 52-2 and are fixed there.
  • the fixing of the legs 55ci can be performed at the same time and in the same way as the fixation of the sub-cells on the bars 50-i.
  • the fact that the portion 55c is made in the form of three legs and not a continuous band has two advantages. Of course, a significant saving of the material in which the ribbon 55 is made is ensured. In addition, the absence of part 55c between the bars 50-i avoids masking of the rear part of the photovoltaic cell, which, as mentioned, promotes an increase in efficiency.
  • the photovoltaic sub-cells C1 and C2 are connected in series and the same is true of the other sub-cells, using the tapes 55-2 and 55-3.
  • Elements 58 and 59 whose connection is within the reach of those skilled in the art, can serve as terminals for the photocell.
  • the photovoltaic cell described in relation with FIGS. 9 and 10 has the same advantages as the photovoltaic cell described in relation to FIGS. 5 to 8.
  • the photovoltaic cell described in relation to FIGS. 9 and 10 has the advantage of to be flat, which minimizes stress and may also be advantageous when a slightly rough surface is not desired.
  • FIGS. 11 and 12 Two other embodiments of a photovoltaic cell according to the present invention will now be briefly described in relation with FIGS. 11 and 12.
  • the photovoltaic cells according to FIGS. 11 and 12 show little difference with the cells of FIGS.
  • FIG. 11 a sintered silicon bar 60 is shown in longitudinal section.
  • the bar 60 corresponds, in kind and in function, bars 20-1 and 50-1 of Figures 8 and 9, but it comprises only two conductive boxes 62 and 64.
  • the boxes 62 and 64 are of the same nature as the caissons 22-i and 52-i of Figures 8 and 9 but they are longer.
  • the boxes 62 and 64 are shown substantially twice as long as the boxes of Figures 8 and 9. However, their length can be reduced to a distance slightly greater than the spacing between two sub-cells.
  • the photovoltaic sub-cells C1, C2, C3 and C4, also shown in section, are identical to the sub-cells C1, C2, C3 and C4 of the preceding embodiments.
  • each of the Ci sub-cells comprises a P-type doped absorber 66-i and an N + doped 68-i transmitter.
  • the sub-cells Ci do not overlap and are arranged next to each other.
  • the sub-cell C1 is fixed on the casing 62 so that its absorber 66-1 rests and is in electrical contact with the casing 62.
  • the sub-cell C1 is arranged head-to-tail with respect to the sub-cell C1.
  • the sub-cell C2 is fixed on the casing 62 so that its emitter 68-2 rests and is in electrical contact with the casing 62.
  • the sub-cells C1 and C2 are connected in series via the box 62 without the need for an additional connection.
  • the C3 and C4 sub-cells are also arranged head-to-tail on the support.
  • the sub-cell C3 is fixed on the box 64 so that its absorber 66-3 rests and is in electrical contact with the box 64.
  • the sub-cell C4 is fixed on the box 64 so that its transmitter 68 4 rests and is in electrical contact with the box 64.
  • a conductive element 70 for example a copper ribbon, connects the absorber 66-2 of the sub-cell C2 to the emitter 68-3 of the sub-cell C3. So the four sub-cells of the Photovoltaic cell of Figure 11 are connected in series.
  • Other conductive elements 72-1 and 72-2 connected respectively to the transmitter 68-1 of the sub-cell C1 and to the absorber 66-4 of the sub-cell C4 can, if necessary, form terminals of the photovoltaic cell.
  • An advantage of the photovoltaic cell of FIG. 11 with respect to the photovoltaic cell of FIGS. 9 and 10 is that the connecting elements between cells require less material, hence a saving in weight and material.
  • FIG. 12 illustrates a variant of the embodiment of the photovoltaic cell according to FIG. 11, in which the sub-cells are of two types.
  • a bar 80 preferably of sintered silicon, is similar to the bar 60 of FIG. 11 and comprises two boxes 82 and 84.
  • each of the sub-cells C1 to C4 comprises a P-type or N-type doped 86-i absorber and a N + -type or P + type 88 + emitter.
  • the sub-cells Ci do not overlap and are arranged next to each other.
  • the C1 sub-cell has a P-type absorber 86-1 and an N + type 88-1 emitter.
  • the sub-cell C1 is fixed on the casing 82 so that its emitter 88-1 rests and is in electrical contact with the casing 82.
  • Sub-cell C2 has an N-type 86-2 absorber and a P + type 88-2 emitter.
  • the sub-cell C2 is fixed on the box 82 so that its transmitter 88-2 rests and is in electrical contact with the box 82.
  • the sub-cell C2 comprises, on the absorber 86-2, a layer 89-2 doped N + type to promote electrical contact with the front collector comb of the sub-cell, not shown.
  • Sub-cell C3 has an 86-3 P-type absorber and an 88-3 N + type transmitter.
  • the sub-cell C3 is fixed on the casing 84 so that its emitter 88-3 rests and is in electrical contact with the casing 84.
  • the C4 sub-cell has an N-type 86-4 absorber and a P + type 88-4 emitter.
  • the sub-cell C4 is fixed on the casing 84 so that its transmitter 88-4 rests and is in electrical contact with the casing 84.
  • the sub-cell C4 comprises, on the absorber 86-4, a layer 89-4 doped N + type to promote electrical contact with the front collector comb of the sub-cell, not shown.
  • a conductive element 90 for example in the form of a copper ribbon, for example tinned, provides a connection between the N-type 86-2 absorber of the C2 sub-cell and the 86-3 absorber. type P of the C3 sub-cell.
  • the four sub-cells of the photovoltaic cell of FIG. 12 are connected in series.
  • Other conductive elements 92-1 and 92-2, respectively connected to the absorber 86-1 of the sub-cell C1 and to the absorber 86-4 of the sub-cell C4 can, if necessary, form terminals. the photovoltaic cell.
  • connection elements between the sub-cells of the photovoltaic cell of FIG. 12 require less material than in the photovoltaic cell of FIGS. 9 and 10.
  • the shapes of the support may be different from those described above as an example.
  • the support is not necessarily in the form of rectangular bars.
  • trapezoidal bars or bars having one or more non-rectilinear sides may be used.
  • the bars may not be flat.
  • a support may comprise several bars or several parts of different shape.
  • the number of bars may be different from three, for example equal to two or four.
  • the bars can also be more numerous, for example equal to six.
  • the support, or parts of the support such as bars, have mainly been described as being made of sintered silicon.
  • the support or its parts may of course be monocrystalline silicon, or multicrystalline silicon, or polycrystalline silicon.
  • the support or its parts may also be silicon of non-electronic quality (which extends from metallurgical silicon to solar grade silicon - solar grade in English), for example metallurgical silicon (in this case, it will be possible, for example, to surround the supporting a layer of silicon oxide to avoid contamination and the caissons or conductive portions of the support, if any, may be shallower and formed on the oxide layer).
  • the support may also be composed of separate parts formed of different materials.
  • the number of sub-cells forming the photocell may be different from four, for example equal to two, three or more than four. Depending on the application envisaged, a number of sub-cells much larger than four, such as 10 to 20, may be used if it is desired that the cell provides a high voltage.
  • a photovoltaic cell according to the present invention may have a shape other than square, for example be rectangular, trapezoidal, hexagonal or any shape.
  • the photovoltaic sub-cells of a cell according to the present invention may have a different from those described above.
  • a zone of the active layer may be used to fix at least one semiconductor device.

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Abstract

L'invention concerne une structure électronique comprenant un support en céramique et au moins une couche active disposée sur le support. Le support présente une surface inférieure à la surface présentée par la structure. L'invention concerne aussi une cellule photovoltaïque composée de quatre sous- cellules reposant sur des barres.

Description

STRUCTURE ELECTRONIQUE SUR SUPPORT EN CERAMIQUE
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR15/60726 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine
La présente demande concerne le domaine des semi¬ conducteurs, et notamment les structures semi-conductrices utilisables dans divers domaines, comme en électronique, micro- ou nanoélectronique, optique, optoélectronique, thermoélectrique et dans le domaine photovoltaïque .
Exposé de l'art antérieur
Dans la demande de brevet français N° 03/04676 (B5957) , du même inventeur, est décrit notamment un procédé de fabrication de plaquettes de silicium par frittage de poudres de silicium.
Le brevet européen N° 2 368 265 (B9167) , du même inventeur, décrit une structure comprenant une couche en silicium fritté surmontée d'une couche en silicium monocristallin.
La demande de brevet français N° 15/55520 (B13913) , déposée le 17 juin 2015 décrit une cellule photovoltaïque comportant plusieurs sous-cellules photovoltaïques intégrées sur un support en silicium fritté. Résumé
La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, et/ou à proposer une alternative à ce qui existe dans l'art antérieur. Ainsi, la présente invention propose une structure électronique, ainsi qu'un procédé pour fabriquer la structure, qui sont nouveaux, inventifs et susceptibles d'application industrielle.
Ainsi, la présente invention prévoit une structure électronique comprenant un support en céramique et au moins une couche active disposée sur le support, dans laquelle le support présente une surface inférieure à la surface présentée par la structure .
Selon un mode de réalisation, le support comprend des parties disjointes.
Selon un mode de réalisation, le support comprend des barres rectangulaires disposées parallèlement à un bord de la structure .
Selon un mode de réalisation, la couche active comprend plusieurs parties disjointes.
Selon un mode de réalisation, la couche active comprend au moins deux couches superposées.
Selon un mode de réalisation, la couche active comprend au moins deux sous-cellules photovoltaïques .
Selon un mode de réalisation, au moins deux sous- cellules photovoltaïques sont connectées en série.
Selon un mode de réalisation, chacune des barres comprend au moins deux caissons conducteurs isolés les uns des autres .
Selon un mode de réalisation, chacun des caissons comprend une bande conductrice pour faciliter la fixation de la couche active .
Selon un mode de réalisation, le support est en silicium fritté, et/ou en silicium monocristallin, et/ou en silicium polycristallin, et/ou en silicium multicristallin, et/ou en silicium de qualité non électronique, et/ou en silicium métallurgique .
Selon un mode de réalisation, la couche active est en silicium monocristallin et/ou en silicium multicristallin et/ou en silicium polycristallin .
La présente invention prévoit aussi un procédé pour réaliser une structure électronique comprenant un support et au moins une couche active, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes :
a) réaliser un support en céramique,
b) fixer sur le support une couche active, le support présentant une surface inférieure à la surface présentée par la structure .
Selon un mode de réalisation, le support comprend des parties disjointes.
Selon un mode de réalisation, la couche active comprend plusieurs parties disjointes.
Selon un mode de réalisation, la partie active comprend au moins deux sous-cellules photovoltaïques connectées en série. Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 représente une structure selon la présente invention ;
les figures 2 et 3 représentent des supports de structure selon la présente invention ;
la figure 4 représente une structure électronique selon la présente invention ; et
les figures 5 à 12 représentent des modes de réalisation de cellules photovoltaïques selon la présente invention.
Description détaillée
De mêmes éléments peuvent avoir été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", etc., il est fait référence à l'orientation des figures ou à un état dans une position normale d'utilisation. Sauf précision contraire, les expressions "sensiblement" et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
En figure 1, la référence 1 désigne un substrat en céramique servant de support. Le substrat ou support 1 peut être en silicium fritté, mais aussi en toute autre céramique appropriée, comme par exemple un aluminate de silicium adéquat. Le support 1 peut être aussi en silicium monocristallin, poly- cristallin ou multi-cristallin. L'épaisseur du support 1 peut varier dans de grandes proportions. Par exemple, l'épaisseur du support 1 peut varier de quelques dizaines de micromètres à plusieurs millimètres.
Le support 1 est surmonté d'une couche active 3. La couche active 3 peut être une couche semi-conductrice monocristalline, poly-cristalline ou multi-cristalline . On rappelle que le terme poly-cristallin désigne plutôt un matériau où les grains sont de grosseur microscopique, non visibles à l'œil nu, alors que le terme multi-cristallin désigne plutôt un matériau dont les grains, macroscopiques, sont visibles à l'œil nu. Cependant ces termes étant souvent inter-changés dans la littérature scientifique, dans ce qui suit, les termes multi- cristallin ou pluri-cristallin pourront être employés l'un pour l'autre et signifier l'une ou l'autre des définitions.
L'épaisseur de la couche 3 peut être très variable et dépendre de l'application souhaitée. Par exemple, dans une application dans le domaine de la micro-électronique, l'épaisseur de la couche active peut être de quelques ym, voire inférieure à 1 um. Pour une application dans le domaine photovoltaïque, l'épaisseur de la couche active peut être de l'ordre de quelques dizaines de ym à quelques centaines de ym. Pour d'autres applications, comme dans les techniques de WSS (Wafer on Silicon Support) où une plaquette de silicium est fixée sur une plaquette support, la plaquette de silicium peut être plus épaisse.
La couche active 3 peut être fixée sur le support 1 par collage moléculaire, comme cela est décrit dans le brevet européen N° 2 368 265 (B9157) , cité ci-dessus. La couche active 3 peut aussi être fixée par collage eutectique, comme cela est décrit dans la demande de brevet français N° 15/55520 (B13913) , citée ci-dessus et incorporée ici comme référence pour tout ce qui concerne la fixation de la couche active ou d'éléments à semi¬ conducteurs sur le support. La couche active 3 peut aussi être fixée au support 1 par tout autre moyen, comme par collage, soudure, brasure, etc.
Le support 1 est remarquable en ce qu'il comporte des ouvertures 4, dont la trace est représentée en tirets en figure 1. Les ouvertures 4 peuvent correspondre à des endroits où le support 1 a été évidé, ou à des endroits où le support 1 n'a pas été formé. En effet, le support 1 résulte en général du frittage de poudres, et il est aisé de donner au support 1 une forme souhaitée quelconque, en frittant les poudres dans un moule approprié .
Les figures 2 et 3 illustrent des exemples de réalisation des ouvertures du support 1.
En figure 2, un support l', correspondant au support 1 de la figure 1, comporte quatre ouvertures 4' de forme circulaire. Bien entendu, le nombre des ouvertures 4' peut être différent de quatre. Par exemple, il peut n'y avoir qu'une ouverture circulaire 4' . Les ouvertures 4' peuvent aussi avoir un diamètre plus ou moins grand et être disposées de façon irrégulière sur le support 1' .
En figure 3, un support 1", correspondant au support 1 de la figure 1, comporte deux ouvertures 4" de forme rectangulaire. Bien entendu, le nombre des ouvertures 4" peut être différent de deux. Par exemple, il peut n'y avoir qu'une ouverture rectangulaire 4". Les ouvertures 4" peuvent avoir une longueur et/ou une largeur plus ou moins grande et, en cas de pluralité d'ouvertures 4", les ouvertures 4" ne sont pas toutes nécessairement de la même taille.
On va maintenant expliquer en quoi les ouvertures du support sont avantageuses.
En effet, les ouvertures du support 1, l' ou 1" créent des vides et font que la surface du support est plus faible que la surface de la couche active. Cette réduction de surface a des effets techniques particuliers qui résolvent des problèmes techniques variés. La réduction de surface peut être faible, comme de 5 %, ou importante, comme environ 80 % de vides.
Un des effets techniques est que le support comporte moins de matière, et il en résulte une réduction du coût et du poids de la structure.
La réduction de coût peut être importante. Par exemple, si la surface du support est égale à la moitié de la surface, le gain de matière est de 50 %. Le choix de réduire la surface du support pour réduire les coûts de fabrication peut paraître simple, mais elle n'en est pas moins nouvelle et inventive. Par exemple, il n'est pas certain que la solution retenue dans la présente invention soit rentable économiquement dans le cas où le support est une plaquette de silicium mono- ou multi-cristallin. En effet, une plaquette mono- ou multi-cristalline résulte du sciage d'un lingot de silicium fondu. Pour obtenir un support selon les figures 2 ou 3, il faudrait nécessairement évider les plaquettes mécaniquement, ce qui introduit une étape supplé¬ mentaire ; ensuite, les résidus obtenus seraient difficilement récupérables, tout comme les plaquettes cassées ou défectueuses.
On notera ici qu'un autre problème susceptible de dissuader l'homme du métier d'envisager la solution retenue dans la présente invention est le problème de la tenue mécanique de la couche active au niveau des ouvertures. En effet, il n'est pas du tout évident que des couches actives ayant une épaisseur aussi faible que quelques ym ou dizaines de ym puissent avoir un comportement mécanique suffisant lors de manipulations de la structure. Par des essais, la demanderesse a prouvé que la solution retenue dans la présente invention était envisageable même en cas d' ouvertures importantes, comme on le verra par la suite.
La réduction de poids peut aussi être importante. En effet, les couches actives sont souvent minces et le poids de la structure est principalement déterminé par le poids du support. Si le support présente 70 % de vides, la structure ne pèsera sensiblement que 30 % du poids qu'elle aurait eu si le support avait été plein. Il va de soi que dans la plupart des applications courantes, le poids de la structure a peu d'importance et n'est pas un facteur que l'on cherche à diminuer. Cependant, dans certaines applications, comme pour des véhicules spatiaux ou pour des avions solaires comme il en existe aujourd'hui, la question du poids peut présenter un aspect fondamental. Ainsi, l'utilisation de circuits électroniques ou de panneaux photovoltaïques réalisés avec des structures selon la présente invention sera avantageuse, voire très avantageuse dans des domaines particuliers.
Un autre avantage technique de la présente invention est que la couche active peut être utilisée tant du côté avant que du côté arrière, au niveau des ouvertures. Par exemple, des contacts arrière peuvent être créés sans besoin de percer le support. Aussi, des composants divers ou toutes sortes de circuits plus complexes comme des circuits intégrés peuvent être réalisés sur la face arrière de la couche active au niveau des ouvertures, réalisant des genres d'intégration en trois dimensions.
On notera aussi un avantage important des structures selon la présente invention. Lorsque le support est formé de parties disjointes, par exemple formé de barres, ces parties disjointes peuvent être utilisées pour transmettre le courant électrique, comme on le verra par la suite.
D' autres avantages et problèmes techniques résolus par la présente invention apparaîtront dans la description qui va suivre. Par exemple, si la structure selon la présente invention est une cellule photovoltaïque, la cellule photovoltaïque peut recevoir de la lumière non seulement par la face avant, mais aussi par la face arrière grâce aux ouvertures du support, ce qui augmente le rendement de la cellule. On discutera de cet aspect plus loin, lors de la description d'une cellule photovoltaïque selon la présente invention.
La figure 4 illustre le principe d'un mode de réalisation d'une structure selon la présente invention, dans lequel le support est formé de parties disjointes.
En figure 4, trois barres rectangulaires 10-1, 10-2 et 10-3, notées le cas échéant 10-i, forment le support de la structure. Les barres 10-i sont par exemple en silicium fritté. Les barres 10-i sont séparées les unes des autres par des intervalles importants.
La longueur des barres 10-i correspond sensiblement à la longueur Ll de la structure et n'est pas critique. Par exemple, la longueur des barres 10-i est de 156 mm, ce qui correspond à une taille habituellement utilisée pour une cellule photovoltaïque. La longueur des barres 10-i peut aussi être plus petite ou plus grande, la taille d'une barre en silicium fritté n'étant limitée que par la taille de l'appareil utilisé par le frittage. Par exemple, les barres 10-i peuvent avoir 250 mm de long.
Dans l'exemple représenté en figure 4, les barres 10-i ont une largeur faible par rapport à leur longueur. Par exemple, les barres 10-i peuvent avoir une largeur comprise entre 5 mm et 2 cm. Les barres 10-1, 10-2 et 10-3 sont donc très espacées les unes des autres, l'espace les séparant étant typiquement de l'ordre de 6 cm dans l'exemple représenté. Ainsi, en figure 4, la surface du support peut être aussi faible que 20 ou 30 % de la surface de la structure.
L'épaisseur des barres 10-i est typiquement de l'ordre de 150 à 300 ym, mais elle peut bien entendu être moins ou plus épaisse selon ce qui est souhaité. En figure 4, la couche active est composée de quatre bandes disjointes 12-1, 12-2, 12-3 et 12-4, notées le cas échéant 12-i. En figure 4, la couche active est représentée en plusieurs parties disjointes pour montrer la grande variabilité de forme que peut prendre la structure selon la présente invention. Les bandes 12-i sont de préférence en silicium mono- ou multi- cristallin.
Les bandes 12-i ont une longueur correspondant sensiblement à la largeur L2 de la structure, la largeur L2 pouvant être égale à la longueur Ll dans le cas d'une structure de forme carrée. La largeur des bandes 12-i est par exemple comprise entre 1 et 4 cm et l'intervalle les séparant peut être grand ou assez faible, comme par exemple de l'ordre de 0,5 mm. Cet intervalle peut être aussi égal à zéro dans certains modes de réalisation, les bords des bandes 12-i étant alors jointifs. L'épaisseur des bandes 12-i dépend du domaine d'application de la structure.
Par exemple, si la structure est utilisée dans le domaine photovoltaïque, les bandes 12-i peuvent correspondre à des cellules ou à des sous-cellules photovoltaïques . Les bandes 12-i comprennent alors un absorbeur dopé de type P ou N d'épaisseur comprise par exemple entre 40 à 200 ym et un émetteur dopé du type opposé d'épaisseur comprise par exemple entre 0,1 et 0,2 um.
Un avantage de la structure de la figure 4 est que si les bandes 12-i ne sont pas trop épaisses, par exemple d'épaisseur inférieure à 100 ym, la structure présente une flexibilité pouvant être non négligeable. La structure peut ainsi être courbée par rapport aux barres 10-i, qui restent rigides.
Ainsi, la structure selon la présente invention, dans laquelle la surface du support est plus petite que la surface de la structure, résout de façon particulière le problème technique consistant à rendre une structure semi-conductrice flexible. Des applications variées peuvent en être faites. Par exemple, une structure selon la présente invention peut être plaquée sur ou intégrée à une forme galbée, comme un toit ou un habitacle de véhicule, une tuile, ou tout autre produit présentant une forme non plane. Cela peut être particulièrement avantageux, par exemple dans le cas de l'avion solaire cité ci-dessus, des cellules photovoltaïques galbées pouvant couvrir les ailes ou le fuselage sans présenter d'angles saillants, ce qui diminue la résistance au passage de l'air.
On va maintenant décrire, en relation avec les figures 5 à 8, un mode de réalisation de la présente invention dans lequel une structure carrée de côté L, comparable à la structure de la figure 4, est utilisée pour former une cellule photovoltaïque formée de quatre sous-cellules photovoltaïques Cl, C2, C3 et C4 connectées en série.
En figure 5, une barre 20 correspond à une des barres 10-i de la figure 4. La barre 20 est par exemple de même nature et de même taille qu'une des barres 10-i.
La barre 20 est de préférence en silicium fritté. La barre 20 est non dopée, et il en résulte que la barre 20 est isolante ou quasiment isolante. La longueur L de la barre 20 correspond à la longueur d'un côté de la structure.
Sur la barre 20 se trouvent quatre caissons conducteurs 22-1, 22-2, 22-3 et 22-4. Les caissons 22-i peuvent être formés de diverses manières. Par exemple, les caissons 22-i peuvent être formés par dépôt d'aluminium par sérigraphie suivi d'un rapide recuit (par exemple de 1 à 10 secondes) à haute température, par exemple entre 800 et 900°C. Les caissons 22-i peuvent aussi être formés à l'aide d'étain déposé par sérigraphie, par impression d'une bande ou d'un liquide contenant de l'étain, ou par jet d'étain liquide. Les caissons 22-i ont par exemple une profondeur comprise entre 10 et 50 ym.
Sur chaque caisson 22-i, repose une bande conductrice 24-i, i allant de 1 à 4. Chaque bande 24-i a une surface plus petite que la surface du caisson correspondant et est moins épaisse. Les bandes 24-i sont par exemple des bandes métalliques, comme des bandes d'étain ou d'argent pur.
Le rôle des bandes 24-i est, comme on le verra par la suite, de fixer les sous-cellules de la structure. Les caissons ont ainsi pour fonction de fixer efficacement les bandes 24-i tout en assurant un contact électrique entre caisson et face arrière des sous-cellules.
La figure 6A représente la face avant, destinée à être présentée au soleil, de la sous-cellule photovoltaïque Cl de la structure. La sous-cellule Cl a une longueur L sensiblement égale à la longueur d'un côté de la structure. La largeur 1 de la sous- cellule Cl est sensiblement égale à L/4. La structure interne de la sous-cellule Cl n'est pas détaillée. Bien entendu, la sous- cellule Cl comporte un absorbeur, un émetteur et une ou plusieurs autres couches, comme des couches de passivation ou d' antireflet .
En figure 6A, seul est représenté un peigne collecteur formé d'éléments 26 reliés par une bande conductrice 28.
Les éléments de peigne 26 sont constitués d'un matériau conducteur ; par exemple ils sont en argent. Pour les réaliser, on peut par exemple déposer les éléments 26 sur la couche de passivation ou la couche antireflet de la sous-cellule Cl et chauffer. L'argent brûle la couche de passivation ou d' antireflet et arrive au contact de l'émetteur où il assure la conduction électrique. Les éléments 26 peuvent aussi être en aluminium. Par exemple, la couche de passivation ou d' antireflet peut être gravée à l'aide d'un laser et de l'aluminium, ou tout autre métal, peut être déposé au contact de l'émetteur.
Les éléments 26 sont parallèles au petit côté de la sous-cellule Cl. Leur longueur est sensiblement égale à L/4. Les éléments 26 sont très fins et assez nombreux. Par exemple, la largeur des éléments 26 peut être comprise entre 10 et 50 ym et il y a un élément 26 tous les millimètres ou tous les 2 millimètres .
La bande 28 relie les éléments 26 entre eux. La bande
28 a une longueur sensiblement égale à la longueur L du côté de la structure. La bande 28 est placée à droite en figure 6A, et longe le bord de la sous-cellule Cl. La bande 28 sert d'une part à collecter le courant reçu par les éléments 26 et d'autre part à assurer la connexion avec la sous-cellule suivante, comme on le verra par la suite. La largeur de la bande 28 est plus grande que la largeur d'un élément 26, car la bande 28 est destinée à collecter davantage de courant électrique. Par exemple, la bande 28 a 1 ou 2 mm de large. La bande 28 est en même matériau que les éléments 26 et elle est fabriquée en même temps. On notera que les éléments 26 et la bande 28 peuvent être constitués différemment. Par exemple, les éléments 26 peuvent être constitués de motifs obliques, ramifiés à la manière d'une feuille et convergeant vers un ou plusieurs points de contact. Cela permet de réduire la résistance électrique des éléments 26 et ainsi d'optimiser la collection du courant. Dans ce cas, la bande 28 peut être limitée à une zone beaucoup moins étendue.
La figure 6B représente la face arrière de la sous- cellule photovoltaïque Cl . En figure 6B, seul est représenté le peigne collecteur arrière de la sous-cellule Cl.
Le peigne collecteur arrière de la sous-cellule Cl est formé d'éléments collecteurs 30 reliés par trois bandes conductrices 32-1, 32-2 et 32-3.
En figure 6B, les éléments de peigne 30 sont disposés parallèlement au grand côté de la sous-cellule Cl. Leur longueur est sensiblement égale au côté L de la structure. Comme les éléments 26, les éléments 30 peuvent être très fins et assez nombreux. Par exemple, la largeur des éléments 30 va de 10 à 50 ym et il y en a un tous les millimètres ou tous les 2 millimètres. Les éléments 30 peuvent aussi être beaucoup plus larges, voire recouvrir la totalité de la face arrière des sous-cellules pour constituer un plan conducteur. Dans ce cas, si le plan conducteur n'est pas transparent, la cellule photoélectrique ne pourra pas capter la lumière tombant sur la face arrière. On notera que des oxydes métalliques, comme des oxydes d'étain et d' indium, peuvent former des plans conducteurs transparents qui, dans certaines applications peuvent remplacer avantageusement les peignes collecteurs avant ou arrière de la sous-cellule.
Les bandes conductrices 32-i relient les éléments 30 entre eux. Les bandes 32-i sont par exemple identiques entre elles. Chaque bande 32-i a une longueur sensiblement égale à la largeur 1 de la sous-cellule Cl. La largeur de chaque bande 32-i est de l'ordre de 1 à 2 mm. La bande 32-2 est disposée sensiblement au milieu de la sous-cellule Cl. Les bandes 32-1 et 32-3 sont disposées vers les bords de la sous-cellule Cl. Les bandes 32-i servent d'une part à collecter le courant reçu par les éléments 30 et d'autre part à fixer la sous-cellule Cl sur le support.
Les éléments 30 du peigne collecteur arrière peuvent être en argent ou en aluminium, comme les éléments 26 du peigne collecteur avant. Les bandes 32-i peuvent être constituées du même matériau que les éléments 30 et fabriquées en même temps.
En figure 7, trois barres 20-1, 20-2 et 20-3 sont identiques à la barre 20 de la figure 5. Les trois barres 20-i comportent ainsi chacune quatre caissons conducteurs 22-i portant chacun une bande conductrice 24-i, l'indice i variant de 1 à 4.
En figure 7, la sous-cellule photovoltaïque Cl est fixée aux barres 20-i en soudant chacune des trois bandes conductrices 32-i du peigne collecteur arrière à la bande conductrice 24-1 du premier caisson de chacune des barres 20-i. Pour des raisons de clarté, les premiers caissons 22-1 des barres 20-i ne sont pas représentés en figure 7, de même que certaines parties cachées.
La sous-cellule photovoltaïque C2, identique à la sous- cellule Cl, est disposée parallèlement à la sous-cellule Cl de façon à recouvrir légèrement le bord latéral de la sous-cellule Cl . La sous-cellule C2 est fixée au support de la même manière que la sous-cellule Cl. Ainsi, les trois bandes conductrices 32- i du peigne collecteur arrière de la sous-cellule C2 sont soudées aux bandes conductrices 24-2 du deuxième caisson 22-2 des barres 20-i. Le recouvrement des sous-cellules Cl et C2 a lieu sur une faible distance, typiquement de l'ordre de 1 à 2 mm.
Les sous-cellules photovoltaïques C3 et C4, identiques aux sous-cellules Cl ou C2, sont fixées au support de la même manière que les sous-cellules Cl ou C2. Dans un souci de clarté, afin de ne pas masquer les structures sous-j acentes des barres 20-1, 20-2 et 20-3, les sous-cellules C2, C3 et C4 sont représentées de façon incomplète pour laisser apparaître certains des caissons sous-j acents . La sous-cellule C3, de même que la sous-cellule C4, recouvre la sous-cellule qui la précède de la même manière que la sous-cellule C2 recouvre la sous-cellule Cl.
En figure 7, la sous-cellule Cl est représentée avec les éléments 26 du peigne collecteur avant. La bande conductrice 28 qui relie les éléments 26 n'est pas représentée de façon complète car elle est recouverte par le bord de la sous-cellule C2 lorsque cette dernière est représentée. Pour mieux expliquer comment les sous-cellules sont connectées entre elles, la sous-cellule C2 est représentée sans son peigne collecteur avant mais son peigne collecteur arrière a été représenté en pointillés. Ainsi, les éléments collecteurs 30 et les bandes collectrices 32-i de la sous-cellule C2 apparaissent en pointillés en figure 7.
Les sous-cellules Cl et C2 sont connectées en série. A partir du peigne collecteur arrière de la sous-cellule Cl, les charges électriques migrent vers le peigne collecteur avant de la sous-cellule Cl, qui est connecté au peigne collecteur arrière de la sous-cellule C2. En effet, lors de la soudure des bandes collectrices 32-i sur les bandes 24-i des caissons, la bande 28 de la sous-cellule Cl est plaquée sur les bandes 32-i du peigne collecteur arrière de la sous-cellule C2, ce qui assure la connexion électrique.
La figure 8 représente l'ensemble de la structure de la figure 7 vue en coupe selon la ligne AA.
En figure 8, la barre 22-1 est donc représentée sous forme d'un rectangle de dimensions L x e, L étant la longueur de la barre et e son épaisseur. Les caissons 22-i de la barre 20-1 sont représentés. Sur la barre 20-1 reposent les quatre sous- cellules photoélectriques Cl, C2, C3 et C4.
La sous-cellule C2 recouvre la sous-cellule Cl dans une zone 40-1 qui, comme cela a été expliqué ci-dessus, permet le passage du courant électrique de la bande conductrice 28 de la sous-cellule Cl aux trois bandes conductrices 32-i de la sous- cellule C2. De même, la sous-cellule C3 recouvre la sous-cellule C2 sur une zone 40-2 et la sous-cellule C4 recouvre la sous- cellule C3 sur une zone 40-3. Les sous-cellules Cl, C2, C3 et C4 sont ainsi reliées en série.
Comme la sous-cellule C2 chevauche la sous-cellule Cl, il existe une zone 42-1 où la sous-cellule C2 n'est pas en contact avec la barre 20-1. Il en est de même pour les sous-cellules C3 et C4, qui présentent respectivement des zones 42-2 et 42-3 où les sous-cellules ne sont pas en contact avec la barre 20-1. Les zones 42-i ne gênent en rien la tenue mécanique ou la conduction électrique de la cellule photovoltaïque, car les zones 42-i sont très réduites. Les zones 42-i sont d'autant plus réduites que les sous-cellules Ci sont de faible épaisseur. En dessous de 100 ym d'épaisseur, les sous-cellules Ci sont déformables et les zones 42-i sont pratiquement inexistantes.
En figure 8, un élément 42 est relié au caisson 22-1 de la barre 20-1. L'élément 42 peut servir de borne de la cellule photovoltaïque et permettre l'évacuation des charges électriques vers l'extérieur. L'élément 42, par exemple un ruban, peut être en cuivre. L'autre borne de la cellule peut être formée par un autre élément conducteur, non représenté, relié à la bande conductrice 28 de la sous-cellule C4.
On notera maintenant quelques avantages d'une cellule photovoltaïque telle que décrite dans les figures 5 à 8.
Tout d'abord, le fait de connecter quatre sous-cellules photovoltaïques en série au lieu de réaliser une cellule unique permet, à puissance égale, d'augmenter la tension produite et de diminuer l'intensité du courant produit, divisé sensiblement par quatre. Cette diminution d'intensité permet de fabriquer des contacts entre sous-cellules et/ou des éléments de collecteur plus fins et d'utiliser moins de métal, d'où une diminution de coût.
La diminution de coût est surtout sensible lorsque le métal est un métal noble comme l'argent. Par exemple, avec la structure des figures 5 à 8, il est fait une économie de 50 % d'argent par rapport à ce qui aurait été utilisé s'il avait été réalisé une cellule unique de même puissance. En outre, lorsque plusieurs cellules photovoltaïques selon la présente invention sont groupées pour former un panneau photovoltaïque, les liaisons entre cellules peuvent être aussi plus fines, d'où une économie de matériau. De plus, les pertes résistives par effet Joule au sein du module, au niveau des contacts et des connecteurs d'une cellule à l'autre, sont réduites, d'un facteur 16 lorsque chaque cellule comprend 4 sous- cellules, ce qui augmente la puissance de sortie du module. Ce gain en puissance peut être important, par exemple de 5 %.
On notera aussi que l'agencement particulier des peignes collecteurs, sans barres bus (busbars en anglais) , évite un masquage de la lumière atteignant la cellule. Là encore, un gain de puissance d' est obtenu par rapport à l'art antérieur, d'où il résulte qu'un module constitué de cellules selon la présente invention peut présenter une puissance supérieure de 10 % par rapport à un module de mêmes dimensions de l'art antérieur.
Un autre avantage, suggéré plus haut, est que l'arrière des sous-cellules est en grande partie transparent. En effet, la lumière arrivant sur la face arrière, non exposée au soleil, n'est bloquée qu'au niveau des barres 20-i et des peignes collecteur arrière 30, 32-i. Il en résulte qu'entre 70 et 80 % de la lumière atteignant la face arrière de la cellule photovoltaïque est utilisable pour créer des porteurs supplémentaires, ce qui augmente le rendement. La présente invention est donc remarquable en ce que le problème consistant à chercher à augmenter le rendement d'une cellule photovoltaïque est résolu en diminuant la surface du support de la cellule.
On pourra penser que cet avantage est insignifiant, mais il n'en est rien : dès qu'un panneau photovoltaïque est placé à quelques dizaines de centimètres d'un mur, de couleur claire généralement, ou d'une surface réfléchissante, la lumière réfléchie sur l'arrière du panneau peut se révéler importante. En outre, lorsqu'un panneau photovoltaïque est utilisé pour réaliser un auvent ou une marquise, ou tout type de brise-soleil, la face arrière du panneau reçoit presque autant de lumière que la face avant .
On peut noter un autre avantage de la cellule photovoltaïque décrite en relation avec les figures 5 à 8, cet avantage consistant en une diminution des pertes occasionnées par les courants de fuite parcourant le substrat. En effet, même si un substrat en silicium non dopé est considéré comme relativement isolant, il présente néanmoins une certaine conductivité résiduelle pouvant produire une légère perte de puissance. Comme le substrat présente une surface plus faible que dans l'art antérieur, les pertes dues au substrat sont réduites d'autant.
On va maintenant décrire, en relation avec les figures 9 et 10, un mode de réalisation d'une cellule photovoltaïque formée de quatre sous-cellules en série, dans laquelle les sous- cellules ne se recouvrent pas. Le non-recouvrement des sous- cellules constitue la différence principale entre la cellule photovoltaïque des figures 9 et 10 et la cellule des figures 5 à 8, et de mêmes références pourront être utilisées pour des éléments correspondants .
En figure 9, une barre en silicium fritté 50 correspond à la barre 20-1 de la figure 8. Comme la barre 20-1, la barre 50 comprend quatre caissons conducteurs, référencés ici 52-1 à 52-4. Sur chacun des caissons 52-i est disposée une sous-cellule photoélectrique Ci, identique aux cellules Ci des figures 6 à 8. Seuls les éléments des sous-cellules nécessaires à la compréhension de ce qui suit seront décrits .
En figure 9, chacune des cellules Ci comporte un absorbeur surmonté d'un émetteur, non référencés. Les cellules Ci sont disposées les unes à côté des autres, et rendues solidaires des caissons 52-i de la manière décrite ci-dessus. Les cellules
Ci sont connectées en série à l'aide de trois rubans conducteurs 55 identiques, référencés 55-1, 55-2 et 55-3. Les rubans 55i sont réalisés par exemple en cuivre, mais d'autres métaux ou matériaux conducteurs peuvent être utilisés. Chaque ruban 55i est réalisé d'un seul tenant et comporte trois parties, référencées 55a, 55b et 55c.
La partie 55a d'un ruban 55-i est connectée au peigne collecteur avant de la sous-cellule qui le précède. La partie 55a du ruban 55-1 est ainsi reliée électriquement à l'émetteur de la sous-cellule Cl.
La partie 55c d'un ruban 55-i est connectée au peigne collecteur arrière de la sous-cellule qui le suit. Ainsi, la partie 55c du ruban 55-1 est reliée électriquement à l'absorbeur de la sous-cellule C2.
La partie 55b d'un ruban 55-i a une forme rectangulaire. La partie 55b longe les bords de deux sous-cellules consécutives afin que les parties 55a et 55b du ruban 55-i soient de niveau pour permettre leur connexion. Il va de soi que les bords adjacents de deux sous-cellules consécutives sont recouverts d'une couche isolante pour éviter les courts-circuits. Par exemple, cette couche isolante, non représentée, est formée lors de la formation de la couche de passivation de la sous-cellule, couche de passivation qui peut entourer la sous-cellule dans son intégralité.
La figure 10 représente une vue de dessus de la cellule photovoltaïque de la figure 9, afin de mieux appréhender l'aspect de la cellule et la forme des rubans 55-i.
En figure 10, sont représentées les trois barres 50-1, 50-2, 50-3 et la sous-cellule Cl. Les sous-cellules C2, C3 et C4 ne sont pas représentées. Le ruban 55-1 est aussi représenté en figure 10.
Le ruban 55-1 comprend donc ses trois parties 55a, 55b et 55c. La partie 55b est une bande rectangulaire de longueur sensiblement égale à la longueur L de la cellule et de largeur sensiblement égale à l'épaisseur d'une sous-cellule. Afin de minimiser le masquage de la lumière sur la partie avant de la sous-cellule et d'économiser le matériau du ruban 55, la partie 55a n'est pas une bande continue. La partie 55a est formée d'une suite d'éléments discontinus 55ai, qui relient la partie 55b à la bande collectrice 28 de la sous-cellule Cl, sur laquelle ils sont soudés. Aussi, la partie 55c n'est pas une partie continue. La partie 55c est formée de trois pattes 55cl, 55c2 et 55c3. Les pattes 55ci sont en regard des caissons 52-2 et y sont fixées. La fixation des pattes 55ci peut être réalisée en même temps et de la même façon que la fixation des sous-cellules sur les barres 50-i. Le fait que la partie 55c soit réalisée sous forme de trois pattes et non d'une bande continue présente deux avantages. Bien entendu, une économie importante du matériau dans lequel est réalisé le ruban 55 est assurée. En outre, l'absence de partie 55c entre les barres 50-i évite un masquage de la partie arrière de la cellule photovoltaïque, ce qui, on l'a mentionné, favorise une augmentation du rendement. Grâce au ruban 55-1, les sous- cellules photovoltaïques Cl et C2 sont connectées en série et il en est de même des autres sous-cellules, à l'aide des rubans 55- 2 et 55-3. Des éléments 58 et 59, dont la connexion est à la portée de l'homme de l'art, peuvent servir de bornes pour la cellule photoélectrique.
La cellule photovoltaïque décrite en relation avec les figures 9 et 10 présente les mêmes avantages que la cellule photovoltaïque décrite en relation avec les figures 5 à 8. En outre, la cellule photovoltaïque décrite en relation avec les figures 9 et 10 a l'avantage d'être plane, ce qui permet de minimiser les contraintes et peut aussi présenter un avantage lorsqu'une surface légèrement rugueuse n'est pas souhaitée.
On va maintenant décrire brièvement deux autres modes de réalisation d'une cellule photovoltaïque selon la présente invention, en relation avec les figures 11 et 12.
Les cellules photovoltaïques selon les figures 11 et 12 présentent peu de différence avec les cellules des figures 5 à
10. Comme ces dernières, elles comportent un support formé de trois barres en silicium fritté et quatre sous-cellules photovoltaïques Cl, C2, C3 et C4 connectées en série. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension sont représentés en figures 11 et 12. En figure 11, une barre 60 en silicium fritté est représentée selon une coupe longitudinale. La barre 60 correspond, en nature et en fonction, aux barres 20-1 et 50-1 des figures 8 et 9, mais elle ne comporte que deux caissons conducteurs 62 et 64. Les caissons 62 et 64 sont de même nature que les caissons 22-i et 52-i des figures 8 et 9 mais ils sont plus longs. En figure 11, les caissons 62 et 64 sont représentés sensiblement deux fois plus longs que les caissons des figures 8 et 9. On peut cependant réduire leur longueur à une distance légèrement supérieure à l'espacement entre deux sous cellules. Les sous- cellules photovoltaïques Cl, C2, C3 et C4, représentées aussi en coupe, sont identiques aux sous-cellules Cl, C2, C3 et C4 des modes de réalisation précédents.
En figure 11, chacune des sous-cellules Ci comprend un absorbeur 66-i dopé de type P et un émetteur 68-i dopé de type N+. Les sous-cellules Ci ne se recouvrent pas et sont disposées les unes à côté des autres.
La sous-cellule Cl est fixée sur le caisson 62 de sorte que son absorbeur 66-1 repose et soit en contact électrique avec le caisson 62. La sous-cellule C2, identique à la sous-cellule
Cl, est disposée de façon tête bêche par rapport à la sous-cellule Cl. Ainsi, la sous-cellule C2 est fixée sur le caisson 62 de sorte que son émetteur 68-2 repose et soit en contact électrique avec le caisson 62. La disposition tête bêche fait que les sous- cellules Cl et C2 sont reliées en série par l'intermédiaire du caisson 62 sans besoin de connexion supplémentaire.
Les sous-cellules C3 et C4 sont disposées aussi de façon tête bêche sur le support. Ainsi, la sous-cellule C3 est fixée sur le caisson 64 de sorte que son absorbeur 66-3 repose et soit en contact électrique avec le caisson 64. La sous-cellule C4 est fixée sur le caisson 64 de sorte que son émetteur 68-4 repose et soit en contact électrique avec le caisson 64.
Un élément conducteur 70, par exemple un ruban en cuivre, relie l' absorbeur 66-2 de la sous-cellule C2 à l'émetteur 68-3 de la sous-cellule C3. Ainsi, les quatre sous-cellules de la cellule photovoltaïque de la figure 11 sont reliées en série. D'autres éléments conducteurs 72-1 et 72-2, reliés respectivement à l'émetteur 68-1 de la sous-cellule Cl et à l'absorbeur 66-4 de la sous-cellule C4 peuvent si besoin est former des bornes de la cellule photovoltaïque.
Un avantage de la cellule photovoltaïque de la figure 11 par rapport à la cellule photovoltaïque des figures 9 et 10 est que les éléments de liaison entre cellules nécessitent moins de matière, d'où une économie de poids et de matériau.
La figure 12 illustre une variante du mode de réalisation de la cellule photovoltaïque selon la figure 11, dans laquelle les sous-cellules sont de deux types.
En figure 12, une barre 80, de préférence en silicium fritté, est semblable à la barre 60 de la figure 11 et comporte deux caissons 82 et 84.
En figure 12, chacune des sous-cellules Cl à C4 comprend un absorbeur 86-i dopé de type P ou de type N et un émetteur 88- i dopé de type N+ ou de type P+. Les sous-cellules Ci ne se recouvrent pas et sont disposées les unes à côté des autres.
La sous-cellule Cl possède un absorbeur 86-1 de type P et un émetteur 88-1 de type N+. La sous-cellule Cl est fixée sur le caisson 82 de sorte que son émetteur 88-1 repose et soit en contact électrique avec le caisson 82.
La sous-cellule C2 possède un absorbeur 86-2 de type N et un émetteur 88-2 de type P+. La sous-cellule C2 est fixée sur le caisson 82 de sorte que son émetteur 88-2 repose et soit en contact électrique avec le caisson 82. En outre, la sous-cellule C2 comprend, sur l'absorbeur 86-2, une couche 89-2 dopée de type N+ afin de favoriser le contact électrique avec le peigne collecteur avant de la sous-cellule, non représenté.
La sous-cellule C3 possède un absorbeur 86-3 de type P et un émetteur 88-3 de type N+. La sous-cellule C3 est fixée sur le caisson 84 de sorte que son émetteur 88-3 repose et soit en contact électrique avec le caisson 84. La sous-cellule C4 possède un absorbeur 86-4 de type N et un émetteur 88-4 de type P+. La sous-cellule C4 est fixée sur le caisson 84 de sorte que son émetteur 88-4 repose et soit en contact électrique avec le caisson 84. En outre, la sous-cellule C4 comprend, sur l'absorbeur 86-4, une couche 89-4 dopée de type N+ afin de favoriser le contact électrique avec le peigne collecteur avant de la sous-cellule, non représenté.
On pourra noter qu'il n' y a pas de couche P+ sur les absorbeurs 86-1 et 86-3 des sous-cellules Cl et C3. En effet, une telle couche est inutile car, lors de la formation du peigne collecteur avant, en général en aluminium, l'aluminium fond et crée naturellement une zone P+ autour du peigne qui favorise le contact électrique.
En figure 12, un élément conducteur 90, par exemple sous forme d'un ruban de cuivre par exemple étamé, assure une connexion entre l'absorbeur 86-2 de type N de la sous-cellule C2 et l'absorbeur 86-3 de type P de la sous-cellule C3. Ainsi, les quatre sous-cellules de la cellule photovoltaïque de la figure 12 sont reliées en série. D'autres éléments conducteurs 92-1 et 92- 2, reliés respectivement à l'absorbeur 86-1 de la sous-cellule Cl et à l'absorbeur 86-4 de la sous-cellule C4 peuvent si besoin est former des bornes de la cellule photovoltaïque.
On remarquera qu'en figure 12, les sous-cellules Ci sont toutes fixées sur le support par l'intermédiaire de leur émetteur.
Comme pour la cellule photovoltaïque de la figure 11, les éléments de liaison entre les sous-cellules de la cellule photovoltaïque de la figure 12 nécessitent moins de matière que dans la cellule photovoltaïque des figures 9 et 10.
On notera que divers modes de réalisation et diverses variantes de la présente invention ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes ou faire d'autres modifications sans faire preuve d'activité inventive.
Par exemple, les formes du support pourront être différentes de celles décrites ci-dessus à titre d'exemple. Dans la réalisation de cellules photovoltaïques selon la présente invention, le support n'est pas nécessairement sous forme de barres rectangulaires. Par exemple, on peut utiliser des barres trapézoïdales ou des barres ayant un ou plusieurs côtés non rectilignes. Aussi, les barres peuvent ne pas être planes. Aussi un support peut comporter plusieurs barres ou plusieurs parties de forme différente.
Aussi, le nombre des barres pourra être différent de trois, par exemple égal à deux ou à quatre. Les barres peuvent être aussi plus nombreuses, par exemple égales à six.
Le support, ou les parties du support comme les barres, ont principalement été décrits comme étant en silicium fritté. Le support ou ses parties peuvent être bien entendu en silicium monocristallin, ou en silicium multicristallin, ou en silicium polycristallin . Le support ou ses parties peut être aussi en silicium de qualité non électronique (qui s'étend du silicium métallurgique au silicium de qualité solaire - solar grade en anglais) , par exemple du silicium métallurgique (dans ce cas, on pourra par exemple entourer le support d' une couche d' oxyde de silicium pour éviter toute contamination et les caissons ou les parties conductrices du support, s'il en est, pourront être moins profonds et formés sur la couche d'oxyde).
Le support peut aussi être composé de parties distinctes formées de matériaux différents.
Le nombre de sous-cellules formant la cellule photoélectrique pourra être différent de quatre, par exemple égal à deux, trois ou égal à plus de quatre. Selon l'application envisagée, un nombre de sous-cellules nettement plus important que quatre, comme de 10 à 20, pourra être utilisé s'il est souhaité que la cellule fournisse une tension élevée.
Aussi, une cellule photovoltaïque selon la présente invention pourra avoir une forme autre que carrée, par exemple être de forme rectangulaire, trapézoïdale, hexagonale ou d'une forme quelconque. De même, les sous-cellules photovoltaïques d'une cellule selon la présente invention pourront avoir une constitution différente de celles qui ont été décrites ci-dessus. Aussi, sur le support ou fixé au support d'une cellule photovoltaïque selon la présente invention, une zone de la couche active pourra être utilisée pour fixer au moins un dispositif quelconque à semi-conducteurs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure électronique formée dans une couche active reposant sur un support en céramique n'ayant pas de rôle actif dans le fonctionnement de la structure, dans laquelle le support présente une surface inférieure à la surface de la couche active.
2. Structure selon la revendication 1, dans laquelle le support comprend des parties disjointes.
3. Structure selon la revendication 1 ou la revendi¬ cation 2, dans laquelle le support comprend des barres rectangulaires disposées parallèlement à un bord de la structure (10-i, 20-i, 50-i, 60, 80) .
4. Structure selon l'une des revendications précé¬ dentes, dans laquelle la couche active comprend plusieurs parties disjointes .
5. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couche active comprend au moins deux couches superposées.
6. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couche active comprend au moins deux sous-cellules photovoltaïques (Cl, C2, C3, C4) .
7. Structure selon la revendication 6, dans laquelle au moins deux sous-cellules photovoltaïques sont connectées en série.
8. Structure selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans laquelle chacune des barres comprend au moins deux caissons conducteurs isolés les uns des autres (22-i, 52-i, 62, 64, 82, 84) .
9. Structure selon la revendication 8, dans laquelle chacun des caissons comprend une bande conductrice (24-i, 54-i) pour faciliter la fixation de la couche active.
10. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le support est en silicium fritté, et/ou en silicium monocristallin, et/ou en silicium polycristallin, et/ou en silicium multicristallin, et/ou en silicium de qualité non électronique, et/ou en silicium métallurgique .
11. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couche active est en silicium monocristallin et/ou en silicium multicristallin et/ou en silicium polycristallin .
12. Procédé pour réaliser une structure électronique comprenant un support (1, l', 1", 10-i, 20-i, 50-i, 60, 80) et au moins une couche active (3, 12-i, Ci) , dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes :
a) réaliser un support en céramique,
b) fixer sur le support une couche active, le support présentant une surface inférieure à la surface présentée par la structure.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le support comprend des parties disjointes.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, dans lequel la couche active comprend plusieurs parties disjointes .
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel la partie active comprend au moins deux sous- cellules photovoltaïques connectées en série.
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