Impression de silicium par procédé jet d'encre (des nanoparticules aux couches minces fonctionnelles pour applications photovoltaïques)

摘要

Cette étude prend place dans le cadre du projet ANR Inxilicium visant à la réalisation de cellules solaires en couches minces de silicium par jet d encre. Les nanoparticules de silicium sont des matériaux à fort potentiel pour la levée de verrous technologiques grâce à leurs propriétés spécifiques. Des encres de nanoparticules de Si issues de diverses méthodes de synthèse ont été imprimées par jet d encre sur différents substrats : quartz, électrodes métalliques (aluminium, molybdène) et transparente conductrice (ZnO:Al). L optimisation du procédé d impression, de l interaction encre/substrat (via la modulation de l énergie de surface des substrats) et de l étape de séchage a permis l obtention de couches minces homogènes et continues (plusieurs centaines de nm à quelques m d épaisseur)A posteriori, une étape de recuit est nécessaire pour recouvrer des propriétés fonctionnelles. L utilisation de nanoparticules à la physico-chimie de surface contrôlée fait décroître les températures de frittage de 1100 C à environ 600 C. En complément, des recuits sélectifs (micro-ondes et photonique) ont été évalués pour leur application sur des substrats flexibles et bas coûts.Les propriétés optiques et les interfaces électrode/silicium ont été examinées afin d intégrer ces couches dans des dispositifs (cellule solaire ). La formation de transitions métallurgiques Al-Si et Mo-Si a été étudiées par DRX-in situ. L ensemble de ces travaux a permis la réalisation d une jonction PN montrant un comportement photovoltaïque à fort champ grâce aussi à la mise au point d une méthode innovante de collage ouvrant la voie à une réduction du bilan thermique des procédés de fabrication.