Patterned plasma etching for hjt-ibc solar cells // patterned plasma etching for hjt-ibc solar cells

Topic description

Pour les technologies de cellules solaires en silicium cristallin (c-Si), la combinaison de l'utilisation de couches de passivation/dopées en silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) dans une structure à hétérojonction (HJT) avec une architecture à contact arrière interdigité (IBC) reste la voie la plus probable pour obtenir les rendements les plus élevés possibles pour les cellules solaires c-Si à jonction unique.
De nombreux efforts sont déployés pour simplifier le processus de fabrication de la structure IBC. Dans le but de simplifier les étapes du processus nécessaires à la fabrication de telles cellules HJT-IBC, nous avons développé une technique sans masque et sans contact pour former la structure IBC dans un réacteur PECVD en utilisant une électrode rainurée pour localiser le processus plasma.
Ayant utilisé ce processus pour fabriquer des cellules solaires IBC, nous avons montré que bien que l'étape de gravure à motifs soit efficace, il s'agit d'un processus très rapide et violent qui laisse une surface endommagée. Cependant, une fois que des étapes de gravure douces sont incluses pour restaurer la surface, un comportement acceptable de la cellule solaire est obtenu.
Cependant, le concept de plasma à motifs nécessite encore beaucoup d'améliorations et d'optimisations, et pour ce faire, une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents en jeu est nécessaire. Le sujet de thèse proposé vise non seulement à améliorer les performances des cellules, mais également à comprendre pleinement le comportement du procédé de plasma à motifs. En s'appuyant sur ces résultats préliminaires, le sujet de thèse proposé se concentrera sur les trois éléments nécessaires pour rendre cette technologie compétitive à grande échelle, avec pour objectif principal de comprendre les paramètres de contrôle clés qui permettent d'améliorer le comportement : les performances des cellules, l'uniformité du processus et le contrôle du profil. Ces éléments sont détaillés dans le document ci-joint.
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For crystalline silicon (c-Si) solar cell technologies, the combination of using hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) passivation / doped layers in a heterojunction (HJT) structure together with an interdigitated back contact (IBC) architecture continues to be the most likely route to the highest possible efficiencies for single-junction c-Si solar cells.
Many efforts are being made to simplifying the fabrication process in making the IBC structure. With an eye to simplify the process steps required to fabricate such HJT-IBC cells, we have developed a mask-less and contactless technique to form the IBC structure in a PECVD reactor by using a grooved electrode to localize the plasma process.
Having utilized this process to fabricate IBC solar cells, we showed that although the patterned etching step is effective, it is a very fast and violent process that leaves a damaged surface. However, once gentle etching steps are included to restore the surface, acceptable solar cell behavior is achieved.
However, the patterned plasma concept still requires a great deal of improvement and optimization, and to do so, much more understanding of the underlying mechanisms at play are needed. The proposed thesis topic aims not only to improve the performance of the cells, but to fully understand the behavior of the patterned plasma process. Building on these preliminary results, the proposed thesis topic will center on the three elements that are needed to make this technology competitive at large scale, with a primary goal of understanding the key control parameters that give improved behavior: cell performance, process uniformity, and profile control. These elements are detailed in the attached document.
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Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

Allocation doctorale AMX*Associations, fondations, programmes privés étrangers*Boursier étranger du gouvernement français*CIFRE ANRT*Concours IPP ou école membre*Concours pour un contrat doctoral*Contrat Doctoral E4C*Contrat Doctoral M4S*Demi-allocation EUR Plasmas*Enseignement supérieur*Financement CSC*Financement d'un établissement public Français*Financement d'une collectivité locale ou territoriale*Financement d'une fondation pour la recherche française*Financement d'une institution de la république (Assemblée, Sénat,…)*Financement d'établissement de l'Union Européenne*Partenariat d'entreprises ou d'associations*Programmes de l'Union Européenne de financement de la recherche (ERC, ERASMUS)*Programmes gouvernementaux hors France et Union Européenne*Programmes ministériels spécifiques*