Une dendrite est une fine excroissance filiforme composée d'une substance cristalline pure, comme le silicium. Dans le but de produire des cellules solaires à faible coût et à haut rendement, on utilise des dendrites de silicium pour la fabrication de ces cellules . On les appelle également cellules solaires à réseau dendritique de silicium. Un réseau dendritique de silicium de 12,7 x 305 mm (0.5 x 12 pouces), présentant des caractéristiques de résistivité, d'épaisseur et de cristallinité spécifiques, a été créé à cette fin.
Lors de l'essai pilote, des cellules solaires N-sur-P à structure dendritique en silicium de 1.27 x 30.5 cm ont été produites. Afin de garantir un rendement de 75 cellules sur 9 présentant le rendement minimal, des procédés ont été mis au point. En fonction du rendement des cellules solaires, la distribution des rendements était la suivante : 9, 100, 10, 68 ou 11, 18. Lors du fonctionnement de la ligne pilote déséquilibrée, le rendement physique global a été de 78.
Qu'est-ce qu'une technique de toile dendritique ?
La technique du réseau dendritique est un procédé de création de feuilles de silicium polycristallin dans lequel les dendrites de silicium sont délicatement retirées d'un bain de silicium fondu ; lorsque le réseau de silicium remonte du bain fondu et refroidit, il se solidifie entre les dendrites.
La tension superficielle et les forces cristallographiques interagissent pour donner la forme de ruban, évitant ainsi toute contamination potentielle due aux matrices de formage. Afin de « doper » les cristaux pour obtenir le type de conductivité et la résistivité requis, la croissance s'effectue à partir d'une masse fondue.
Les solutés rejetés diffusent facilement loin du front de croissance, ce qui permet une ségrégation des impuretés extrêmement efficace , similaire à la croissance Czochralski. Grâce à la haute qualité structurale du matériau, le réseau dendritique peut être traité par toute méthode de fabrication de semi-conducteurs classique compatible avec une orientation donnée.
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Quelle est la croissance des cristaux de ruban de silicium en toile dendritique ?
Ce sont les forces cristallographiques et de tension superficielle, et non des matrices de mise en forme, qui permettent de contrôler la forme des cristaux dans le réseau dendritique de silicium, un mécanisme unique de croissance en ruban. Les cellules solaires construites à partir de réseaux monocristallins, généralement de 2 à 4 cm de large, présentent un rendement de conversion AM1 pouvant atteindre 15.5 %.
Étant donné que les bandes de silicium séparent avec succès les impuretés métalliques de la masse fondue pendant la cristallisation, il semble possible d'utiliser du silicium moins cher et moins pur comme matière première pour le développement de cristaux.
D'après des expériences récentes présentées ici, il est possible d'accroître les cadences de croissance en ajustant les profils thermiques du bain de fusion à partir duquel le cristal se forme, ainsi que de la matrice elle-même. Ces améliorations résultent d'une réduction des contraintes internes aux cristaux et d'une meilleure dissipation de la chaleur latente. Un apport de bain de fusion pendant la croissance sera nécessaire pour maintenir des cadences de production élevées sur une durée prolongée.
