D’après pv magazine international.
Un groupe de recherche de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire (Fraunhofer ISE) en Allemagne a montré que le gettering in situ, appliqué lors de la configuration asymétrique des couches de contact tunnel passivant en oxyde de type n et p (TOPCon), améliore la qualité du matériau des wafers en silicium épitaxié de type n.
Le gettering est un processus largement utilisé dans l’industrie photovoltaïque pendant la croissance des cristaux pour éliminer les impuretés et les défauts dans les wafers. Les wafers épitaxiés (EpiWafers) sont fabriqués dans un processus direct gaz-wafer, en tant que matériau à faible empreinte carbone pour les cellules solaires.
« La principale conclusion de notre travail récemment publié est que les EpiWafers peuvent être utilisés directement pour la fabrication de cellules solaires sans nécessiter une étape de pré-gettering », a expliqué Clara Rittmann, auteure principale de l’étude, à pv magazine, précisant que cela est possible lorsque la conception de la cellule elle-même inclut un processus de gettering in situ, permettant aux couches de type n et p de servir de puits efficaces pour le gettering.
Dans l’étude, les chercheurs ont comparé l’effet du gettering des couches TOPCon au processus de gettering au phosphore établi. Ils ont évalué systématiquement les durées de vie des porteurs de charge minoritaires des EpiWafers de type n avec des résistivités de base variant entre 0,5 et 16 Ωcm.
Image : Fraunhofer ISE, Solar RLL, Creative Commons License CC BY 4.0
Grâce à cette analyse, l’équipe de recherche a constaté que pour les EpiWafers de 1,3 Ωcm, la durée de vie moyenne a augmenté de plus de 100 μs dans l’état initial à plus de 1 ms après le gettering TOPCon et via le processus de gettering au phosphore. Pour évaluer l’impact sur les paramètres de performance des cellules, les scientifiques ont utilisé des images de durée de vie dépendantes de l’injection pour les précurseurs de cellules solaires TOPCon de type bas avec et sans pré-gettering au phosphore.
Les résultats ont indiqué que la résistivité de base standard de 1 Ωcm et les paramètres sont comparables à ceux des wafers de zone flottante, et aboutissent à une efficacité estimée de dispositif tandem dépassant les 30 %. « Cela prouve que le gettering in situ des couches TOPCon2 améliore suffisamment la qualité du matériau des EpiWafers pour fabriquer des cellules solaires tandem perovskites-silicium avec une haute efficacité de conversion énergétique et une faible empreinte carbone », ont déclaré les chercheurs.
Les chercheurs ont utilisé des wafers en silicium épitaxiés similaires aux EpiWafers du fabricant allemand de wafers NexWafe GmbH, une société dérivée de Fraunhofer ISE. Rittmann a expliqué que la recherche de preuve de concept menée à Fraunhofer ISE, combinée à la réalisation industrielle de NexWafe, est « très excitante et prometteuse. »
Leurs résultats sont disponibles dans l’étude intitulée « Effective in situ TOPCon Gettering of Epitaxially Grown Silicon Wafers during Bottom Solar Cell Fabrication », publiée dans Solar RRL.
Actuellement, le Centre Fraunhofer ISE pour les cellules solaires à haute efficacité (ZHS) poursuit la fabrication de cellules solaires de type bas basées sur cette recherche, selon Rittmann.
Elle a également noté que le groupe Silicon Materials and Epitaxial Wafers, également à Fraunhofer ISE, travaille sur le gravage électrochimique et la croissance épitaxiale de wafers en silicium, ainsi que sur des wafers en germanium pour des substrats réutilisables à faible coût destinés aux technologies de cellules solaires tandem III-V.
Traduit par Marie Beyer.
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