FR2985607A1 - Procede pour realiser un module photovoltaique avec deux etapes de gravure p1 et p3 et module photovoltaique correspondant. - Google Patents

Abstract

Procédé de réalisation d'un module photovoltaïque comportant une pluralité de cellules solaires dans une structure en couches minces, dans lequel sont réalisées successivement dans la structure, une électrode en face arrière (41), une couche photovoltaïque (43) obtenue par dépôt de constituants comprenant des précurseurs métalliques et au moins un élément pris parmi Se et S et par recuit pour convertir ces constituants en matériau semi-conducteur, et une autre couche (44) de semi-conducteur pour créer une jonction pn avec la couche photovoltaïque (43), caractérisé en ce que les précurseurs métalliques forment, sur l'électrode en face arrière (41), une couche continue, alors que ledit au moins un élément forme une couche présentant au moins une discontinuité permettant, à l'issue du recuit, de laisser une zone (430) de la couche de précurseurs métalliques à l'état métallique au niveau de ladite discontinuité.

Description

PROCEDE POUR REALISER UN MODULE PHOTOVOLTAÏQUE AVEC DEUX ETAPES DE GRAVURE P1 ET P3 ET MODULE PHOTOVOLTAÏQUE CORRESPONDANT L'invention concerne le domaine de l'énergie solaire photovoltaïque et plus particulièrement les modules photovoltaïques en couches minces. Dans le cadre de la présente demande, une « couche mince » sera une couche présentant une épaisseur inférieure à 5 pm. io Un module photovoltaïque comprend plusieurs cellules solaires mises en série. En effet, la tension électrique générée aux bornes d'une seule cellule solaire, inférieure à 1 Volt, est en général trop faible pour de nombreux dispositifs. Une mise en série de nombreuses cellules est donc nécessaire. Ainsi, la tension délivrée par un module photovoltaïque est de 15 l'ordre de 100 Volt, pour une centaine de cellules reliées en série. Pour les modules photovoltaïques en couches minces, cette mise en série peut être obtenue par des étapes de gravure et de dépôt réalisées sur un même substrat. On réalise ainsi une interconnexion monolithique. Ceci présente un avantage considérable par rapport à la 20 technologie classique du silicium cristallin massif. En effet, la réalisation de modules en silicium cristallin nécessite des opérations lourdes et laborieuses de connexion filaire et de soudure. Toutes ces opérations sont rendues inutiles avec la technologie des couches minces. Le procédé d'interconnexion monolithique des cellules 25 solaires en couches minces nécessite trois étapes de gravure, classiquement dénommées P1, P2, P3. La première étape (P1) assure l'isolation électrique de deux cellules adjacentes au niveau de l'électrode en face arrière des cellules solaires. 30 La deuxième étape (P2) permet de connecter l'électrode en face avant d'une cellule donnée à l'électrode en face arrière de la cellule adjacente. La troisième étape (P3) consiste à isoler électriquement deux cellules adjacentes au niveau de l'électrode en face avant. 2 98560 7 2 Différentes techniques sont mises en oeuvre pour réaliser ce procédé d'interconnexion monolithique. Les plus classiques sont la gravure mécanique ou l'ablation laser. 5 On peut ainsi se référer au document US-4 502 225 qui décrit un dispositif comportant une pointe de gravure destinée à des dispositifs semi-conducteurs. L'utilisation de laser dans des cellules solaires en couche mince est notamment décrite dans les articles « Selective ablation of thin films with short and ultrashort laser pulses », Hermann et al., Appl. Surf. Sci. 252 (2006) 4814 ou encore « Laser applications in thin-film photovoltaics », Bartolme et al., Appl Phys B 100 (2010) 427-436. Ces techniques de gravure présentent l'avantage de pouvoir être employées pour une grande variété de matériaux déposés en couches 15 minces, comme par exemple CdTe, a-Si, CZTS (de formule générale Cu2ZnSn(S,Se)4) ou CIGS (de formule générale Cu2(1n, Ga)(S, Se)4). Cependant, ces techniques de gravure présentent chacune des inconvénients. Ainsi, la gravure mécanique conduit à l'endommagement des 20 matériaux du fait de la présence de contraintes mécaniques sur les couches, à la formation de débris sur la surface des couches à proximité de la ligne de gravure qui peuvent conduire à des problèmes de court-circuit, ainsi qu'à l'usure des pointes de gravure. De plus, de façon générale, la qualité de la gravure mécanique est très sensible à de nombreux paramètres comme la 25 morphologie ou les propriétés des couches minces, ainsi qu'aux paramètres de fonctionnement des pointes de gravure. Par ailleurs, l'ablation laser n'est pas simple à mettre en oeuvre. En effet, on peut constater que le matériau retiré peut fondre et reboucher en partie la rainure réalisée par l'ablation laser. Ainsi, cette 30 technique ne permet pas d'obtenir une surface propre nécessaire pour réaliser un contact électrique de bonne qualité. On peut également utiliser des méthodes de gravure chimique. Cependant, ces méthodes sont plus compliquées et plus coûteuses à mettre en oeuvre que les méthodes classiques de gravure mécanique ou d'ablation laser. Afin de mieux situer le contexte de l'invention, un procédé classique d'interconnexion monolithique pour un module photovoltaïque en couches minces va maintenant être décrit en référence aux figures 1a à lf. Toutes ces figures sont des vues en coupe et représentent différentes étapes de mise en oeuvre de ce procédé. La figure la représente un substrat 1 qui peut être réalisé en divers matériaux, notamment en verre, ou encore en plastique ou en métal (par exemple acier, aluminium, ou titane), souple ou rigide. En général, ce substrat est réalisé en verre sodocalcique dont l'épaisseur est de quelques millimètres et typiquement comprise entre 1 et 3 mm. Sur ce substrat 1, est déposée une couche de molybdène 11 15 dont l'épaisseur est généralement comprise entre 100 nm et 2 pm, et préférentiellement de l'ordre de 1 pm. Cette couche de molybdène servira à constituer l'électrode en face arrière des différentes cellules formant le module photovoltaïque. La figure 1 a montre qu'une étape de gravure est réalisée 20 après le dépôt de la couche de Mo. Comme indiqué précédemment, cette gravure est généralement réalisée, soit mécaniquement, soit par ablation laser. Elle conduit à la formation d'une rainure 110, dépourvue de molybdène. Cette rainure 110 permet de définir les électrodes de face arrière lla et llb des cellules adjacentes 2 et 3 illustrées sur la figure 1f. 25 Cette étape de gravure correspond à l'étape P1 mentionnée précédemment. La largeur de la rainure 110 est généralement comprise entre 10 pm et 100 pm, et elle est préférentiellement de l'ordre de 50 pm. La figure lb illustre une autre étape du procédé dans laquelle 30 est réalisée une couche photovoltaïque et, à titre d'exemple, une couche de CIGS cristallisée. Cette couche a une fonction d'absorbeur de la lumière. Cette étape consiste tout d'abord à apporter, sur l'électrode de face arrière 11, des précurseurs métalliques de Cu, In, Ga, et des 2 98560 7 4 éléments de type Se et/ou S, servant à la croissance de la couche de CIGS, matériau semi-conducteur de type p. De nombreux procédés de dépôt adaptés aux couches minces peuvent être utilisés. 5 Il peut s'agir de procédés sous vide, tels que l'évaporation ou la pulvérisation cathodique ou des procédés mis en oeuvre à pression atmosphérique, tels que l'électrodépôt, la sérigraphie, le doctor-biading, le jet d'encre ou le slit-coating. Ainsi, des précurseurs de Cu, In et Ga peuvent être déposés 10 par pulvérisation cathodique. Une couche de Se et/ou S peut être ensuite déposée sur l'empilement obtenu par une méthode sous vide ou une méthode mise en oeuvre à pression atmosphérique. De façon générale, un apport massif de S ou Se est toujours nécessaire. Le chalcogène S ou Se peut être apporté sous la forme de gaz 15 élémentaire, sous la forme de gaz (H2S ou H2Se) ou sous la forme d'une couche de S ou Se évaporé, déposée à la surface de la couche de précurseurs métalliques. Il convient de noter que les gaz H2S et H2Se sont hautement toxiques, ce qui complexifie grandement l'utilisation de ces gaz à l'échelle 20 industrielle. L'épaisseur de cette couche de précurseurs métalliques est généralement comprise entre 300 nm et 1 pm. La conversion des constituants en une couche 12 de CIGS cristallisée s'effectue par un recuit à haute température, dénommé recuit de 25 sélénisation/sulfurisation en utilisant une rampe de montée en température comprise entre 1°C/s et 10°C/s. On peut notamment se référer au document US-5 578 503 qui décrit un procédé d'obtention d'un semi-conducteur du type CuXY2 où X est In et/ou Ga et Y est Se ou S. 30 La température est généralement comprise entre 400 et 600°C. La couche de constituants peut être recouverte d'un capot, de préférence en graphite. Ce capot permet d'assurer une pression partielle de Se et/ou S plus importante lors du recuit, ce qui conduit à augmenter la diffusion de Se et/ou S dans les précurseurs métalliques. La figure 1c montre une autre étape de mise en oeuvre du procédé, dans laquelle une couche 13 de semi-conducteur de type n est 5 déposée sur la couche de CIGS, afin de former la jonction pn. Cette couche peut être déposée par bain chimique, par pulvérisation cathodique ou encore par évaporation. Elle peut par exemple être composée de CdS et déposée par bain chimique, la couche 13 présentant une épaisseur de quelques dizaines 10 de nm. D'autres matériaux peuvent être utilisés tels que ZnS ou ZnOS, pour une épaisseur par exemple comprise entre 5 nm et 30 nm. La figure 1c illustre également une autre étape du procédé qui est facultative. Cette étape consiste à déposer une couche 14 de ZnO 15 intrinsèque dont la fonction sera expliquée plus loin. Cette couche 14 est fortement transparente dans le spectre solaire et fortement résistive. Elle est généralement déposée par pulvérisation cathodique et présente une épaisseur de quelques dizaines de nm. On peut noter que la couche 13 empêche les réactions entre 20 le ZnO et le CIGS et protège ainsi la couche 12, pendant le dépôt de la couche 14. La figure 1d illustre une étape de mise en oeuvre du procédé dans laquelle est réalisée une autre gravure, soit mécaniquement, soit par ablation laser. 25 Cette gravure, correspondant à l'étape P2 mentionnée plus haut, consiste à retirer toutes les couches préalablement déposées sur la couche 11 de molybdène. Cette gravure permet donc de réaliser une ouverture référencée 111 sur la figure 1d. Elle va permettre de réaliser une partie de l'interconnexion électrique entre deux cellules adjacentes. 30 La largeur de l'ouverture 111 est généralement comprise entre 50 pm et 150 pm et elle est de préférence égale à environ 100 pm.

Par ailleurs, la distance entre les ouvertures 110 et 111 est généralement comprise entre 50 pm et 150 pm et elle est préférentiellement égale à environ 100 pm. La figure le illustre encore une autre étape de mise en oeuvre 5 du procédé, dans laquelle est déposée une couche d'un oxyde transparent conducteur 15. Cette couche peut être déposée par pulvérisation cathodique et présenter une épaisseur de quelques centaines de nm. Il peut notamment s'agir de ZnO dopé Al, présentant une 10 épaisseur d'environ 500 nm. Cette couche de ZnO dopé Al servira à former une électrode transparente conductrice référencée 15a pour l'électrode de face avant de la cellule 2 et 15b pour l'électrode de face avant de la cellule 3 (voir figure 1f). Il est généralement admis que la couche 13 de semi15 conducteur de type n peut présenter des discontinuités. La couche 14 de ZnO a alors pour fonction d'assurer une isolation électrique entre la couche conductrice 15 et la couche 12 de CIGS. D'autres matériaux, tels que l'oxyde d'indium dopé en étain (ITO), des nanofils d'argent, des nanotubes de carbone pourraient 20 également être employés pour réaliser cette électrode transparente conductrice. De même, d'autres techniques de dépôt pourraient également être utilisées. On comprend que la distance entre les ouvertures 110 et 111 doit être suffisamment importante pour éviter une résistance d'interconnexion 25 trop importante entre l'électrode en face avant 15a de la cellule 2 et l'électrode de face arrière 11 b de la cellule 3. La figure 1f illustre une dernière étape du procédé, dans laquelle une autre gravure est réalisée dans l'empilement de couches afin d'isoler définitivement la cellule 2 de la cellule 3. 30 Cette étape de gravure correspond à l'étape P3 mentionnée plus haut. Elle peut être réalisée mécaniquement ou par ablation laser et consiste à retirer toutes les couches déposées sur l'électrode de face arrière 11 b.

L'ouverture 112 obtenue permet d'isoler électriquement les deux cellules 2 et 3 au niveau de leurs électrodes 15a et 15b de face avant. L'ouverture 112 présente plus généralement une largeur comprise entre 10 pm et 200 pm, et elle est de préférence de l'ordre de 100 pm. La figure 1f illustre également le chemin des charges entre les deux cellules adjacentes 2 et 3. Ainsi, l'électrode de face avant 15a de la première cellule 2 permet de collecter en face avant les charges électriques générées dans cette cellule 2 et de les acheminer vers l'électrode de face arrière 11 b de la cellule adjacente 3. Compte tenu des inconvénients présentés par les techniques de gravure classiques, des solutions ont été proposées dans l'état de la technique.

Elles concernent l'étape P2 et elles ont pour objet d'augmenter localement la conductivité du matériau CIGS pour réaliser la conduction des charges depuis l'électrode de face avant d'une cellule donnée à l'électrode de face arrière de la cellule adjacente. Il peut s'agir d'un traitement laser permettant de donner localement un comportement métallique au CIGS. On peut notamment se référer à l'article de Westin et al., « Laser patterning of P2 interconnect via thin-film CIGS PV modules », Solar Energy Materials and Solar Cells 92 (2008) 1230. Ainsi, le traitement laser permet de créer une zone de 25 conductivité plus importante que le reste de la couche de CIGS qui remplace le contact direct entre la couche de ZnO dopé Al et l'électrode en face arrière en molybdène. Cependant, les lasers pouvant rendre conducteur le CIGS sont différents de ceux utilisés pour le graver, au cours de l'étape P3. On peut 30 notamment se référer à l'article « Application of a Pulse Programmable Fiber Laser to a Broad Range of Micro-Processing Applications », Rekow et al., NRC publications archives. Ainsi, deux types de laser sont alors nécessaires, ce qui augmente de façon considérable les coûts de production.

Des précurseurs métalliques déposés localement sur l'électrode en face arrière peuvent aussi jouer ce rôle en diffusant dans la couche de CIGS, lors de la croissance de celle-ci à haute température. On peut notamment à cet égard se référer au document US-2010/0000589.

Cependant, cette technique présente également des inconvénients. En effet, elle nécessite tout d'abord l'ajout d'une étape de dépôt supplémentaire de bandes d'éléments dopants, par rapport aux procédés d'interconnexion monolithique classiques. Ceci rend le procédé plus complexe et augmente les coûts de production.

Par ailleurs, la diffusion des éléments dopants au sein du CIGS conduit localement à la formation d'un semi-conducteur modifié qui présente une conductivité supérieure au CIGS mais inférieure à celle d'un métal. Ainsi, la connexion électrique entre l'électrode de face avant d'une cellule et l'électrode de face arrière de la cellule adjacente se fera à travers un semi-conducteur modifié dont la résistance est supérieure à celle d'un métal. La connexion électrique sera donc de moins bonne qualité que celle qui peut être obtenue par un procédé d'interconnexion classique puisque, dans ce cas, la connexion électrique s'effectue à travers une électrode conductrice et transparente en contact direct avec l'électrode métallique de molybdène.

L'invention a pour objet de pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant un autre procédé permettant d'assurer le contact électrique entre l'électrode en face avant d'une cellule solaire et l'électrode en face arrière de la cellule adjacente, sans nécessiter d'étape supplémentaire, que ce soit une étape de gravure, de traitement laser ou de dépôt spécifique. Ainsi, l'invention concerne un procédé de réalisation d'un module photovoltaïque comportant une pluralité de cellules solaires dans une structure en couches minces, dans lequel sont réalisées successivement dans la structure, une électrode en face arrière, une couche photovoltaïque obtenue par dépôt de constituants comprenant des précurseurs métalliques et au moins un élément pris parmi Se et S et par recuit pour convertir ces constituants en matériau semi-conducteur, et une autre couche de semiconducteur pour créer une jonction pn avec la couche photovoltaïque.

Selon l'invention, les précurseurs métalliques forment, sur l'électrode en face arrière, une couche continue, alors que ledit au moins un élément forme une couche présentant au moins une discontinuité permettant, à l'issue du recuit, de laisser une zone de la couche de précurseurs métalliques à l'état métallique au niveau de ladite discontinuité. Le procédé permet donc d'éviter l'étape de gravure P2 qui est prévue dans les procédés d'interconnexion classiques. Dans une première forme de réalisation, ledit au moins un élément est déposé de façon localisée. io De façon préférée, les précurseurs métalliques sont du type Cu, Ga et In ou Cu, Zn et Sn. Le recuit est avantageusement réalisé à une température comprise entre 400 et 600°C et, de préférence, de l'ordre de 550°C. De façon avantageuse, l'autre couche de semi-conducteur 15 présente une discontinuité au niveau de ladite zone. L'invention concerne également un module photovoltaïque comportant une pluralité de cellules solaires connectées en série sur un substrat commun, chaque cellule comportant une électrode en face avant, transparente à la lumière, et une électrode en face arrière, espacée de 20 l'électrode en face avant par une couche photovoltaïque et une autre couche de semi-conducteur permettant de créer une jonction pn. Selon l'invention, l'électrode de face avant d'une cellule est connectée électriquement à l'électrode de face arrière de la cellule adjacente, par l'intermédiaire d'une zone de la couche photovoltaïque qui est constituée 25 de précurseurs métalliques. Ce module ne comportant pas de gravure de type P2, il ne présente, entre deux cellules adjacentes, qu'une seule ouverture résultant d'une étape de gravure P3 débouchant sur le substrat. Par ailleurs, l'autre couche de semi-conducteur présente 30 avantageusement une discontinuité au niveau de la zone métallique de la couche photovoltaïque. La couche photovoltaïque est avantageusement réalisée en CIGS ou CZTS.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des figures annexées sur lesquelles : les figures 2a à 2e sont des vues en coupe qui représentent différentes étapes du procédé selon l'invention et la figure 3 est également une vue en coupe qui représente une variante du procédé selon l'invention. La figure 2a représente un substrat 4 qui peut être réalisé en lo divers matériaux, classiquement en verre, en plastique ou en métal recouvert d'une couche mince isolante. En général, ce substrat est réalisé en verre sodocalcique dont l'épaisseur est de quelques millimètres et, par exemple, de 3 mm. Sur ce substrat 4, est déposée une couche métallique 41 15 formant une électrode de face arrière pour les différentes cellules du module photovoltaïque qui sera obtenu par le procédé selon l'invention. Cette couche est réalisée, par exemple en molybdène, et son épaisseur est comprise entre 100 nm et 2 pm et notamment égale à environ à 1 pm. Le dépôt de la couche de molybdène peut notamment être 20 réalisé par pulvérisation cathodique. Il convient de noter que la couche 41 peut également être réalisée en un matériau semi-conducteur tel que ITO ou en un matériau conducteur à base de nitrure, tel que ZrN ou TiN. La figure 2a montre qu'une étape de gravure est réalisée 25 après le dépôt de la couche 41. Comme indiqué précédemment, cette gravure est généralement réalisée, soit mécaniquement, soit par ablation laser. Elle conduit à la formation d'une rainure 410, qui est donc dépourvue de métal. Cette rainure 410 permet de définir les électrodes de face arrière 41a et 41b des cellules adjacentes 5 et 6 illustrées sur la figure 2e. 30 Cette étape de gravure correspond à l'étape P1 mentionnée plus haut. La largeur de cette rainure 410 est généralement comprise entre 10 et 100 pm et elle est, de préférence, de l'ordre de 50 pm.

La figure 2b illustre l'étape du procédé dans laquelle est réalisée la couche 42 comprenant les constituants qui conduiront à la formation de la couche photovoltaïque. Cette couche 42 comporte une couche 420 de précurseurs 5 métalliques, par exemple Cu, Ga et In, et une couche 421, par exemple de sélénium. Les précurseurs métalliques peuvent être déposés sur la couche 41 par des méthodes d'impression ou de pulvérisation cathodique. Ces précurseurs peuvent être déposés sous forme lo élémentaire, c'est-à-dire sous la forme de Cu, Ga et In, selon des couches successives. Ils peuvent également être déposés simultanément sous forme d'alliages, par exemple CuGa, Culn ou InGa. De façon préférée et avec ces mêmes exemples de constituants, les précurseurs métalliques sont déposés sous la forme d'au 15 moins deux couches, avec une première couche composée de l'alliage CuGa et une seconde couche composée d'Indium. Dans ce cas, l'homogénéité de la couche de précurseurs métalliques pourra être améliorée en procédant à un dépôt alternatif de couches fines de CuGa et d'Indium. Ces couches peuvent notamment 20 présenter une épaisseur d'environ 50 nm, le dépôt de couches successives étant effectué jusqu'à obtenir l'épaisseur souhaitée pour la couche 420. Cette épaisseur est généralement comprise entre 300 nm et 1 pm et elle est, de préférence, égale à 750 nm. Toujours dans l'exemple considéré, les précurseurs 25 métalliques sont, de préférence, déposés de façon à ce que les ratios suivants soient respectés : 0.755Cu/(In+Ga)50.95; 0.55.51n/(In+Ga).5.0.85 et 0.155Ga/(In+Ga)0.45. Ces ratios sont classiquement choisis pour conserver les propriétés électriques et optiques souhaitées pour ce type de semi30 conducteur. La couche 421 de sélénium est ensuite déposée, par exemple par évaporation sous vide, sur la couche 420.

Comme l'illustre la figure 2b, cette couche 421 n'est pas continue. Au contraire, elle présente une discontinuité 422. En d'autres termes, la couche 420 de précurseurs métalliques est dépourvue de sélénium dans une zone 423 laissée libre.

Pour éviter les courts-circuits, la distance entre la discontinuité 422 et la gravure 410 sera avantageusement comprise entre 50 et 150 pm et, de préférence, de l'ordre de 100 pm. Cette discontinuité dans la couche 421 peut être obtenue par des procédés différents.

Tout d'abord, le dépôt de sélénium peut être effectué de façon localisée, en réalisant une évaporation sous vide au travers d'un masque. Ce masque peut, par exemple, présenter les caractéristiques suivantes : être réalisé en nickel électro-déposé et comporter une ou plusieurs fentes (le nombre de fentes dépendant du nombre de cellules photovoltaïques prévues dans le module à réaliser), chaque fente présentant une largeur comprise entre 50 et 150 pm et, de préférence, égale à sensiblement 100 pm. La couche 421 peut également être déposée par des méthodes d'impression (sérigraphie ou jet d'encre par exemple), en utilisant notamment une encre à base de nanoparticules de sélénium, dispersées dans 20 un solvant organique. Ce procédé présente l'avantage d'être moins onéreux car les méthodes d'impression peuvent être mises en oeuvre à la pression atmosphérique. Par ailleurs, l'épaisseur de la couche 421 dépend de l'épaisseur de la couche 420 de précurseurs métalliques. 25 A titre d'exemple, pour une couche 420 dont l'épaisseur est comprise entre 500 nm et 1 pm, la couche 421 de sélénium présentera une épaisseur comprise entre 1 et 2 pm. Par ailleurs, pour une couche 420 présentant une épaisseur de 775 nm, la couche 421 de sélénium présentera une épaisseur de 1,5 pm. En effet, il est nécessaire de respecter une sur- 30 stoechiométrie en Se d'environ 40% sachant que la stoechiométrie théorique du Cu(ln,Ga)Se2 est telle que Se/Cu=2.

La figure 2c illustre une autre étape du procédé dans laquelle la couche de constituants 42 est convertie en une couche de matériau semi- conducteur 43. La conversion s'effectue classiquement par un recuit à haute température réalisée sous atmosphère neutre, d'azote ou d'argon par exemple. Ce recuit peut être réalisé à une température comprise entre 400 et 600°C et, de préférence, à une température d'environ 550°C. La durée du recuit est généralement comprise entre 30 s io et 5 min et elle est, de préférence, d'une durée d'environ 1 min. Une fois le recuit effectué, les précurseurs métalliques et le sélénium réagissent pour former une couche de semi-conducteur 43 de CIGS qui est localisée. En effet, dans la zone 423, les précurseurs métalliques 15 n'étaient pas en contact avec le sélénium et ils vont donc rester sous forme métallique. La zone de la couche 43 dans laquelle les précurseurs restent sous forme métallique est identifiée par la référence 430 sur la figure 2c. Dans cette zone 430 et en fonction de la température de 20 recuit, les précurseurs métalliques seront sous la forme d'alliage de InGa, d'alliage de CuGa, d'alliage de Culn, d'Indium élémentaire, de Ga élémentaire ou de Cu élémentaire, ou encore d'un mélange d'une partie ou de l'ensemble de ces éléments. Il convient de noter que, pendant le recuit, une partie du 25 sélénium diffuse également à proximité de la discontinuité 422 et réagit donc avec les précurseurs métalliques présents dans la couche 420, au niveau de la zone 423. Par conséquent, la largeur de la zone 430 est inférieure à la largeur de l'ouverture 422. A titre d'exemple, dans des conditions de recuit telles que la 30 rampe de montée en température est de 10°C/s avec un maximum à 550°C pendant 1 min et à une pression d'argon de 900 mbar, et avec une épaisseur de la couche 421 de sélénium de 1,5 pm, la largeur de la zone 430 sera de l'ordre de 85 pm pour une ouverture 422 d'une largeur de 100 pm.

De façon générale, on constate que plus l'épaisseur de la couche de sélénium est importante, plus la largeur de la zone 430 métallique est faible. De même, plus la durée du recuit est importante, plus la largeur de la zone 430 est faible. Cette zone 430 métallique va permettre d'assurer la connexion électrique entre l'électrode de face avant d'une cellule du module photovoltaïque avec l'électrode de face arrière de la cellule adjacente, sans qu'il soit nécessaire de réaliser une étape de gravure dans la couche photovoltaïque, gravure correspondant à l'étape P2 selon l'état de la technique. La largeur de la zone 430 sera comprise entre 50 et 150 pm. Les figures 2d et 2e décrivent les autres étapes du procédé selon l'invention, lesquelles sont similaires à celles décrites en référence aux figures 1c, le et 1f. Ainsi, en référence à la figure 2d, une couche 44 de semi- conducteur de type n est déposée sur la couche 46, afin de former la jonction pn. Comme indiqué au regard de la figure 1c, le matériau utilisé peut être du CdS, ZnS ou ZnOS, notamment déposé par bain chimique.

La figure 2d illustre une autre étape du procédé qui consiste à déposer une couche d'un oxyde transparent et conducteur 45, sur la couche 44. On peut noter qu'une couche intermédiaire en ZnO peut être déposée entre les couches 44 et 45. Cette couche intermédiaire est facultative. Sa fonction a été décrite plus haut en référence à la figure 1 e. Cette couche 45 peut être constituée de ZnO dopé Al, cette couche étant déposée par pulvérisation cathodique. L'épaisseur de la couche 45 est comprise entre 100 et 800 nm et, de préférence, égale à environ 500 nm.

Enfin, la figure 2e illustre une dernière étape du procédé, dans laquelle une autre gravure est réalisée dans l'empilement de couches. Cette étape de gravure correspond à l'étape P3.

L'ouverture 431 obtenue permet de définir deux cellules adjacentes 5 et 6 et de les isoler électriquement, au niveau de leurs électrodes de face avant 45a et 45b. De façon générale, les indications données pour la mise en oeuvre des étapes illustrées aux figures 1c, 1 e et 1f valent également pour les étapes illustrées au regard des figures 2d et 2e. La figure 2e illustre également le chemin des charges entre deux cellules adjacentes 5 et 6. Ainsi, l'électrode de face avant 45a de la première cellule 5 io permet de collecter, en face avant, les charges électriques générées dans cette cellule 5 et de les acheminer vers l'électrode de face arrière 41b de la cellule adjacente 6, au travers de la zone métallique 430 de la couche 43. A ce propos, il convient de noter que l'épaisseur de la couche 44 est suffisamment faible pour permettre le passage des charges 15 électriques depuis l'électrode 45a vers la zone 430. De façon générale, l'épaisseur de la couche 44 est inférieure à 100 nm et elle est, de préférence, de l'ordre de 10 nm. Ainsi, le procédé qui vient d'être décrit présente l'avantage d'éliminer l'une des étapes de gravure classiquement prévue dans les 20 procédés d'interconnexion monolithique, en l'occurrence l'étape P2, et donc de s'affranchir des inconvénients liés à cette étape de gravure. A titre de variante, la couche 421 de sélénium peut être remplacée par une couche de soufre ou d'un mélange de soufre et de sélénium. 25 Le soufre peut être déposé sur la couche 420 par les mêmes procédés de dépôt que ceux évoqués pour le sélénium. Cependant, pour déposer un mélange de soufre et de sélénium, on pourra utiliser une méthode d'impression telle que le jet d'encre, à partir d'une encre à base de soufre et de sélénium. 30 Le dépôt de soufre et de sélénium peut également s'effectuer sous vide en alternant la ou les couches de sélénium et la ou les couches de soufre pour obtenir une répartition selon un bicouche S/Se ou un multicouche S/Se, en alternant le soufre et le sélénium. La formation d'un multicouche permet d'améliorer la répartition des deux composants. Ainsi, le recuit conduira alors à la formation de Cu(ln, Ga)(S, Se)2. Dans une autre alternative, les constituants métalliques formant la couche 420 sont du type Cu, Zn et Sn.

Le procédé selon l'invention conduit alors à l'obtention de cellules solaires sont la couche photovoltaïque est du type Cu2ZnSnSe4, Cu2ZnSnS4 ou Cu2ZnSn(S,Se)4 selon que la couche 421 comprenne du sélénium, du soufre ou un mélange des deux composants. Une autre variante de mise en oeuvre du procédé est décrite to en référence à la figure 3. La figure 3 montre que la couche 44, notamment en ZnOS, n'est pas déposée de manière continue sur la couche photovoltaïque 43. Au contraire, la couche 44 comporte des discontinuités 440 au niveau des zones 430 de la couche photovoltaïque 43.

15 Ce dépôt localisé peut, par exemple, être réalisé par jet d'encre. Il présente l'intérêt, par rapport au mode de réalisation illustré à la figure 2e, d'éviter l'ajout d'une résistance qui proviendrait de la présence de la couche 44 entre l'électrode 45a et la zone 430. Les signes de référence insérés après les caractéristiques 20 techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée. 25

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un module photovoltaïque comportant une pluralité de cellules solaires dans une structure en couches minces, dans lequel sont réalisées successivement dans la structure, une électrode en face arrière (41), une couche photovoltaïque (43) obtenue par dépôt de constituants comprenant des précurseurs métalliques et au moins un élément pris parmi Se et S et par recuit pour convertir ces constituants en matériau semi-conducteur, et une autre couche (44) de semi-conducteur pour créer une jonction pn avec la couche photovoltaïque (43), caractérisé en ce que les précurseurs métalliques forment, sur l'électrode en face arrière (41), une couche continue (420), alors que ledit au moins un élément forme une couche (421) présentant au moins une discontinuité (422) permettant, à l'issue du recuit, de laisser une zone (430) de la couche (420) de précurseurs métalliques à l'état métallique au niveau de ladite discontinuité.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche (421) dudit au moins un élément est déposée de façon localisée.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les précurseurs métalliques sont du type Cu, Ga et In ou Cu, Zn et Sn.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce le recuit est réalisé à une température comprise entre 400 et 600°C et, de préférence, de l'ordre de 550°C.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'autre couche (44) de semi-conducteur présente une discontinuité (440) au niveau de ladite zone (430).
6. 6. Module photovoltaïque comportant une pluralité de cellules solaires connectées en série sur un substrat commun (4), chaque cellule comportant une électrode en face avant, transparente à la lumière, et une électrode en face arrière (41), espacée de l'électrode en face avant (45), par une couche photovoltaïque (43) et une autre couche (44) de semiconducteur, pour créer une jonction pn avec la couche photovoltaïque, caractérisé en ce que l'électrode de face avant (45a) d'une cellule (5) est connectée électriquement à l'électrode de face arrière (41b) de la celluleadjacente (6), par l'intermédiaire d'une zone (430) qui est constituée de précurseurs métalliques.
7. 7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il présente, entre deux cellules adjacentes (5, 6), une seule ouverture (431) débouchant sur le substrat (4).
8. 8. Module selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'autre couche (44) de semi-conducteur présente une discontinuité (440) au niveau de la zone (430) à l'état métallique.
9. 9. Module selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé io en ce que la couche photovoltaïque (43) est réalisée en CIGS ou CZTS.