Université d'Orléans

Discipline : Physique

Résumé :

La production d’électricité photovoltaïque a connu une forte croissance ces dernières années. Bien que le prix de l’électricité ainsi générée ait été divisé par quatre en dix ans, il doit encore baisser davantage pour que l’énergie photovoltaïque devienne réellement compétitive face aux autres sources d’énergie. Le silicium monocristallin est fréquemment utilisé comme couche active dans les cellules photovoltaïque, et la matière première silicium représente une part importante du prix final de la cellule. Classiquement, la couche de silicium est obtenue par sciage d’un lingot, ce qui entraîne une perte de matière première de l’épaisseur du trait de scie.

Nous présentons ici une technique innovante permettant de détacher des films minces de silicium, tout en éliminant les pertes dues au trait de scie. Ce nouveau procédé consiste à implanter de l’hydrogène à haute énergie dans le silicium puis à appliquer un traitement thermique pour détacher la couche de silicium implantée. Les implantations d’hydrogène à des énergies de quelques centaines de keV sont couramment utilisées en microélectronique pour le report de couches minces d’un substrat à un autre. Ce travail de thèse est l’un des premiers à étudier l’extension de ce procédé à des énergies comprises entre 1 et 3 MeV pour le détachement de films de 15 à 100 µm d’épaisseur.

Nos résultats montrent que l’efficacité du détachement dépend fortement de l’orientation du silicium utilisé. Les caractérisations (SIMS, DRX, FTIR, MEB, TEM) réalisées après implantation et à différents stades du traitement thermique permettent de mieux comprendre le mécanisme de détachement du film implanté et de proposer un modèle théorique expliquant les différences d’efficacité du détachement constatée en fonction de l’orientation du silicium.