Contribution au développement de cellules solaires au silicium multicristallin par gettering au phosphore et atomisation d’émulsions dopantes

Abstract

Les travaux de recherche effectués dans le cadre de cette thèse ont pour objectifs : L’amélioration de la qualité électrique des substrats de silicium multicristallin obtenu dans notre Unité par le procédé de tirage à échangeur thermique (HEM), avec le gettering externe au phosphore. L’élaboration d’une nouvelle source dopante au phosphore pour réaliser des émetteurs n+p sur des substrats de silicium multicristallin (Si-mc). Dans la première partie, nous avons procédé à l’étude du gettering externe par diffusion de phosphore appliqué sur des plaquettes de Si-mc HEM/UDTS. Deux sources ont été utilisées pour effectuer le gettering ; une source préforme avec un gettering homogène et une source liquide de POCl3 avec deux schémas : gettering homogène et étendu. L’application du gettering externe par source liquide de POCl3 dans un four de diffusion conventionnel ainsi que par les sources préformes, ont conduit à une nette amélioration de la durée de vie (τeff). Les valeurs initiales mesurées sur des substrats de Si-mc sont de l’ordre de 3 à 8 μsec. Nous avons obtenu une nette augmentation de la durée de vie de 15 à 37μsesc avec les procédés homogène et étendu par source liquide POCL3, et 20 μsec avec gettering par des sources préformes. Dans la deuxième partie, nous avons développé une nouvelle émulsion dopante au phosphore pour la réalisation de l’émetteur de n+p. Plusieurs solvants organiques ont été utilisés avec l’acide H3PO4 pour préparer l'émulsion dopante. Les meilleures couches déposées sur des substrats de Si-mc, par la technique d’atomisation ’’Spray’’, sont obtenues avec la solution H3PO4: sec-butanol. Les émetteurs obtenus sont caractérisés par des profondeurs de jonction de 0.2 à 0.7 μm et une résistivité de 10 à 86 Ω/ . Ces valeurs sont compatibles avec le procédé de fabrication de piles solaires à base de silicium multicrystallin. Les émetteurs réalisés par cette technique, possèdent des caractéristiques similaires à ceux réalisés avec des techniques chères et complexes telles que la diffusion par sources liquide POCL3