D’après pv magazine International
Des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et du Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM) ont mis au point un nouveau procédé de recuit thermique en une seule étape destiné aux cellules solaires TOPCon. L’étude, intitulée « Co-annealing of PECVD boron emitters and poly-Si passivating contacts for leaner TOPCon solar cell fabrication », a été publiée dans la revue Solar Energy Materials and Solar Cells.
Ce nouveau procédé vise à simplifier le recuit, actuellement réalisé dans l’industrie photovoltaïque par une technique en deux étapes, et à réduire le temps de retour énergétique des cellules TOPCon. « Nous sommes convaincus qu’un procédé plus sobre est nécessaire pour réduire l’énergie utilisée en fabrication et ainsi abaisser encore le temps de retour énergétique des cellules solaires », a déclaré Franz-Josef Haug, auteur correspondant, à pv magazine.
Le procédé proposé en une étape utilise la déposition chimique en phase vapeur assistée par plasma (PECVD) pour former des émetteurs au bore sur la face avant ainsi qu’un contact passivant en polysilicium/silicium (poly-Si) sur la face arrière du dispositif. « Pour cela, nous avons d’abord étudié la formation d’émetteurs au bore par diffusion à partir de couches sources de silicium oxyde dopé au bore (SiOₓ) », ont expliqué les chercheurs, ajoutant qu’ils ont ensuite pu ajuster la concentration et la profondeur du profil de l’émetteur au bore en modifiant les paramètres du PECVD et les conditions de recuit.
Ensuite, ils ont recherché un contact passivant en poly-Si adapté au co-recuit. Après évaluation de la passivation, de la conductivité et de la résistance aux nettoyages chimiques (acide fluorhydrique (HF), SC2, ozone/eau déionisée), les chercheurs ont constaté qu’un contact standard poly-Si(n) avec une fine couche de SiOₓ résistait au HF mais avait une faible tolérance au recuit à 900 °C.
Le problème a été résolu par l’ajout d’un traitement plasma au protoxyde d’azote (N₂O), permettant d’atteindre jusqu’à 720 mV à 900 °C, compatible avec un émetteur avant au bore.
Dans l’étape finale, en utilisant les conditions choisies pour l’émetteur au bore et le contact passivant en poly-Si, l’équipe a produit une cellule solaire de démonstration en variant les débits de triméthylbore (TMB) et les températures de cuisson.
« La variation des débits de TMB a permis d’évaluer l’effet du profil d’émetteur au bore sur la cellule, tandis que les températures de cuisson ont été ajustées pour observer l’impact de la pénétration de la pâte sur les performances », a expliqué l’équipe.
Le meilleur rendement, de 20,99 %, a été obtenu à 840 °C avec un débit de TMB intermédiaire de 50 sccm. L’équipe précise que ce rendement « prometteur » a été atteint en seulement quelques séries de tests. Les chercheurs soulignent que ce travail représente « l’une des premières preuves qu’un traitement en une seule étape peut produire un émetteur diffusé avec un contact arrière passivant ».
Ils proposent également une liste de stratégies pour améliorer le profil de l’émetteur au bore et la passivation par AlOₓ, en vue d’augmenter substantiellement le rendement. Certaines de ces stratégies impliqueraient une réoptimisation du contact passivant arrière, ainsi que l’utilisation de techniques de contact laser (LECO) et d’impression fine (fine-line printing).
Actuellement, les chercheurs poursuivent des travaux sur des cellules tandem pérovskite/TOPCon. « La plupart des recherches sur les tandems sont réalisées avec des jonctions hétérogènes, mais en tenant compte de la part de marché des technologies, l’intégration dans des modules commerciaux est plus probable avec des cellules inférieures TOPCon », assure Franz-Josef Haug.
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