Mise en œuvre d’une technologie d’immersion plasma pour la fabrication de cellules solaires silicium haute efficacité
Retenu dans le cadre du 12ème appel à projets du Fond Unique Interministériel (FUI) pour son contenu innovant, le projet PULSARCELL vise la conception et la mise sur le marché d’un nouveau procédé d’une gamme d’équipements permettant de réaliser des cellules solaires silicium haute efficacité à partir d’une technologie de dopage par immersion plasma. Soutenu et labellisé par le pôle de compétitivité Capenergies, le projet Pulsarcell d’un budget de 3,4 M€ a pu bénéficier d’aides publiques dans le cadre du FUI 12.
Ce projet de R&D collaboratif a mobilisé sur 2 années 1 centre de recherche, 1 ETI et 2 PME dont Ion Beam services (IBS). Membre du pôle Capenergies depuis 2011 et leader européen de l’implantation ionique, IBS est une société spécialisée dans les équipements de dopage pour la fabrication de composants électroniques et de cellules solaires. Sa technologie unique « PULSION » permet aux fabricants de cellules d’accéder aux avantages de l’implantation ionique (précision – reproductibilité et uniformité du dopage pour améliorer les rendements de production – fabrication aisée d’émetteurs sélectifs et des dopages des cellules à contact face arrière pour augmenter le taux de conversion…) avec une productivité et un coût de revient identique aux technologies concurrentes de dopage par diffusion.
Le dopage des cellules photovoltaïques par immersion PLASMA
Le marché mondial du photovoltaïque est en très forte croissance depuis plus de 10 ans. La baisse des coûts des modules et des onduleurs est supérieure à 10 % par an et les perspectives sont très importantes à la fois au niveau national et international. Ainsi pour rester une solution compétitive, les enjeux pour les cellules solaires à base de Silicium sont une augmentation de l’efficacité des cellules ainsi que la réduction de leurs coûts.
[message type=’normal’ icon_pack=’font_awesome’ icon_color= » icon_size=’fa-lg’ icon_background_color= » custom_icon= » background_color=’#ffffff’ border_color=’#f58430′ close_button_color=’#ffffff’]« Différents acteurs ont démontré le fort potentiel de l’implantation ionique pour la réalisation de cellules, en utilisant des équipements d’implantation par faisceau d’ions. Mais le déploiement de ces équipements est limité par un prix élevé », indique Laurent Roux, PDG d’IBS. « PULSARCELL avait pour finalité de permettre à IBS de démontrer la faisabilité de sa technologie d’implantation ionique par immersion plasma PULSION pour réaliser le dopage des cellules photovoltaïques ».
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Le dopage d’une cellule permet de réaliser la jonction p-n (voir schéma ci-contre), c’est à dire la mise en contact d’un semi-conducteur dopé n et d’un semi-conducteur dopé p, en introduisant des impuretés au sein d’un cristal de silicium et de modifier ainsi ses propriétés de conductivité.
Le dopage par immersion plasma consiste à utiliser un champ électrique afin de permettre aux impuretés d’obtenir suffisamment d’énergie pour pénétrer dans le matériau à doper. « Le procédé par plasma étant très différent de l’implantation classique par faisceau et n’étant pas sélectif au niveau des espèces dopantes implantées, la question de la faisabilité se posait. », précise Laurent Roux.
Les résultats obtenus ont montré que ce procédé peut avantageusement remplacer les procédés standards de diffusion sur des substrats industriels pour atteindre de très haut rendement tout en conservant un procédé de fabrication à la complexité limitée.
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Une technologie améliorée et moins onéreuse
De nombreux défis ont dû être relevés comme la démonstration d’une extrême propreté, la mise au point d’un procédé utilisant au mieux cette nouvelle technologie et surtout la capacité de la machine à multiplier par 10 sa cadence de traitement. L’implantation ionique proposée par la société IBS, présente également l’intérêt d’être adaptée avec des équipements de taille réduite, moins onéreux et à cadence élevée.
La fabrication de cellules de type p à partir de cette technique a été démontrée avec succès à travers le projet PULSARCELL. Une amélioration de rendement a été démontrée. Grâce à ces résultats, appuyés par de bonnes retombées médiatiques, nous avons réalisé les premières ventes de machines de laboratoire, et des essais ainsi que des contrats d’étude sont en cours avec des clients potentiels. », Indique Laurent Roux.
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Capenergies : un accompagnement sur le long terme
« L’apport du pôle a été important et le sera également pour la suite que nous voulons donner au projet, par la labellisation et l’accès à des financements pour notre nouveau projet portant cette fois sur la validation d’une machine industrielle développée par IBS», conclut Laurent Roux.
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