Fabrication des cellules photovoltaïque. Équipement  pour les applications à l'Energie Solaire.
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Equipement  pour les applications à l'Energie Solaire.
Fabrication des cellules photovoltaïque.

La cellule Solaire type est constituée, d'une Jonction P/N photosensible réalisée à la surface d'un substrat de Silicium, de bandes  conductrices et de doigts de contact en face avant alors que la face arrière du substrat constitue l'electrode de contact inférieure. Un dépôt anti-reflet est effectué sur la face avant photosensible.

Pour la fabrication de ces types de cellules solaires, on utilise du Silicium sous forme,  soit mono-cristalline, soit poly-cristalline. Le Silicium poly-cristallin pour les applications photo-voltaïques est généralement obtenu par "Coulage" alors que le mono-cristallin est obtenu par tirage selon le procédé Czochralski. Cette méthode est similaire à celle utilisée pour le tirage des lingots de silicium dans lesquels sont découpées les plaquettes de Silicium pour la fabrication des circuits intégrés.

L'étape la plus importante dans la fabrication d'une cellule solaire est la réalisation de la jonction P/N et le couplage avec le capteur photosensible. Des dépôts anti-reflets sont réalisés pour améliorer le rendement du capteur. 

Le modèle de four Koyo Thermo Systems 206, conçu pour ce type d'application et permettant de traiter des plaques jusqu'à 150 mm de diamètre répond tout à fait aux spécifications du procédé de diffusion. Les éléments chauffants (LGO) montés sur le four possèdent une masse thermique très faible et offrent la possibilité de réduire sensiblement le temps de procédé ainsi que de limiter la consommation d'énergie. Le liquide POCl3 est conditionné dans un Bulleur à Azote. L'azote se charge en POCL3 dans des conditions de température contrôlée et est acheminé jusque dans le tube réacteur. La température de dopage type est comprise entre 800 et 900C.

Pour des procédés plus exigeants (Profil de Dopage, Homogéneïté) ou des équipements automatiques, des fours verticaux, Fours Verticaux sont disponibles. La plus petite version d'un tube vertical Koyo Thermo Systems peut être intégrée, de par sa taille et son prix très réduits, dans une ligne de recherche et développement. Le modèle VF1000, conçu comme un four à capacité réduite (mini-batch), permet un chargement manuel et reste très flexible quand à la taille et la forme des substrats pouvant être traités. Ce four est également équipé d'un élément chauffant type LGO. Les performances de ce four en matière de procédé sont comparables à celles des fours de production pour les circuits intégrés.

Pour la production de masse, Koyo Thermo Systems a spécialement développé un four vertical donnant  des résultats meilleurs que ceux obtenus dans un four horizontal sans augmenter pour autant le coût de fabrication des cellules solaires. Ce four a la capacité de traiter 600 à 800 cellules par cycle, soit le même nombre que dans un tube horizontal. L'automatisme en général est plus fiable que celui d'un four horizontal.

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD

In semiconductor technology three methods are used for the deposition of layers on semiconductor wafers:
APCVD. Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition requires rather high temperatures and is used only for very few applications like the formation of epitaxial silicon.
LPCVD. Low Pressure Chemical Vapor Deposition is widely used for the deposition of silicon oxide, nitride and poly-silicon. The process is performed in tube furnaces and requires also rather high temperatures.
PECVD. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition is mainly used for the deposition of dielectric films and passivation films like silicon oxide or nitride or ONO layers at low temperature. It can be also used for SiC layers of poly-Silicon deposition. The necessary energy for the chemical reaction is not introduced by heating the whole reaction chamber but just by heated gas or plasma. It is the best method, if dopant diffusion has to be kept low, wafers have to be treated, which are sensible to high temperature or have been aluminium metallized already. The thermal budget of the treated wafers stays low with PECVD.
Using an RF generator, the plasma is formed in the reaction chamber. It contains reactive ions and radicals. The growth of the deposit starts easily because of the activation and cleaning of the surface by the more of less intense bombarding with ions from the plasma. You get good adhesion and high growth rates. The properties of the coated layers can be better influenced with PECVD than in simply thermal deposition technique, because more process parameters can be varied. Important are the adjustment of adhesion, compressive and tensile stress causing warpage, hydrogen content and density, etchability, etch rate and selectivity in etching, step coverage as well as stoichiometry (consistence) and cleanliness of the deposited layers, which can be measured by the refractive index. The maximum thickness of the deposit and the best uniformity of the coating is also dependent of the PECVD process parameters. Some film properties can be modified also subsequently.

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