OXYGENE — OXYdes fonctionnalisés pour jonctions ultra-minces et contacts tunnel : vers une nouvelle GENEration de cellules photovoltaïques en silicium cristallin

Le projet OXYGENE vise à développer une nouvelle génération de cellules photovoltaïques (PV) en silicium cristallin (c-Si) à homojonctions (HMJ) pour atteindre des rendements de conversion = 23% sur grande surface. La technologie HMJ représente aujourd’hui la grande majorité de la production au niveau mondial, et son amélioration repose sur deux axes principaux : 1/ L’utilisation de contacts dits « passivés » sur jonctions ultra-minces, afin de réduire les pertes par recombinaisons des porteurs de charge dans les zones dopées et à l’interface métal/silicium. 2/ La bi-facialité des dispositifs, permettant d’améliorer la production d’électricité par rapport à des cellules standard. Afin de répondre à ces deux enjeux, le projet OXYGENE est focalisé sur l’étude d’oxydes fonctionnalisés qui permettront d’atteindre des contacts passivés, transparents, avec des procédés industriels. Des équipements français semi-industriels seront ainsi utilisés: des dépôts par ALD (Atomic Layer Deposition) d’oxydes fonctionnalisés (passivants et conducteurs) d’une part, le dopage des jonctions ultra-minces en implantation ionique par immersion plasma (PIII) d’autre part. Le projet OXYGENE permettra donc d’explorer différentes voies pour obtenir des contacts passivés ET transparents, afin d’obtenir des cellules PV bi-faciales à haut rendement (= 23%) innovantes et industrialisables. Le projet OXYGENE sera organisé en 7 Tâches distinctes et implique 6 partenaires (CEA-LITEN INES, INL, GEEPS-IPVF, LMGP, IMEP LAHC, ENCAPSULIX). Chaque partenaire du projet sera responsable d’une tâche et veillera donc au bon déroulement du programme de travail associé. Une première tâche est dédiée à la coordination du projet et la valorisation des résultats obtenus. Trois tâches (T4, T5, et T6) sont dédiées au développement des briques technologiques nécessaire à l’obtention de cellules de seconde génération. Les études de modélisations et caractérisations nécessaires à l’ensemble des travaux font l’objet de deux autres tâches (T2 et T3). Enfin, l’ensemble des avancées seront transférées et validées sur des procédés de dépôt industriels par l’entreprise Encapsulix dans la tâche 7. Ce projet aura différents impacts, au niveau sociétal pour commencer, avec l’amélioration des outils de production d’électricité renouvelable qui est incontournable pour répondre aux problématiques de l’accès à l’énergie et du réchauffement climatique. La réussite de ce projet ambitieux par ses objectifs permettra de mettre en valeur la recherche et des entreprises françaises en Europe et dans le monde. Au niveau scientifique, deux technologies seront mises en valeur dans ce projet. La première, développée par Encapsulix et basée sur l’ALD, sera utilisée pour la fabrication des électrodes innovantes du projet. La deuxième est l’implantation par immersion plasma (PIII), qui permet de réaliser des jonctions ultra-minces. Dans cette perspective, le LHMJ du CEA/LITEN vient d’acquérir le tout premier équipement industriel de PIII dédié au photovoltaïque, développé par l’équipementier français IBS (Ion Beam Service). Les retombées de ce projet seront donc importantes à différents niveaux, d’abord en termes de valorisation par des publications scientifiques, dépôts de brevets et communications des partenaires industriels. Ensuite, la collaboration entre les différents partenaires dans le domaine des contacts passivés et des oxydes fonctionnalisés pour le PV, avec les caractérisations associées, permettra de mettre en commun des connaissances et des équipements scientifiques de haut niveau. Au niveau économique, la technologie développée par Encapsulix sera ainsi testée et valorisé pour la fabrication de cellules solaires innovantes ainsi que le bâti d’implantation par immersion plasma Pulsion Solar de l’équipementier français IBS.