Despatch

Développement de la méthode à séparation spatiale de dépôt par couches atomiques assistée plasma pour des applications photovoltaïques

Project ID: ANR-16-CE05-0021

Program ANR 2016
Duration 1/2017 -12/2019

Project coordinator: David Muñoz-Rojas (Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique)

Le but de ce projet est triple et peut se traduire selon les trois actions suivantes:
1.- Développer un plasma atmosphérique permettant l’activation d’un dépôt de couche par méthode ALD (Atomic Layer Deposition) en configuration spatiale (SALD) et ce grâce à l’action d’un plasma atmosphérique (APE-SALD). La technique SALD est une variation récente de l’ALD conventionnelle pour laquelle les précurseurs sont séparés dans l'espace plutôt que dans le temps, permettant ainsi d’effectuer d’une part un dépôt à pression atmosphérique et d’autre part d’augmenter la vitesse de dépôt de couches minces de plusieurs ordres de grandeur. L’assistance plasma atmosphérique devrait encore élargir le champ des possibles avec une méthode très versatile car elle permet notamment d’effectuer des dépôts à basse température (<150 ºC) compatible alors avec un plus grand choix de précurseurs et de substrats.
2.- Appliquer la méthode APE-SALD développée pour le dépôt d'oxyde transparent conducteur (TCO) et intégrer ces électrodes transparentes à base de ZnO au sein de cellules solaires Si à hétérojonction (HET), comme une alternative à l’actuel oxyde d’indium et d’étain (ITO) déposé par pulvérisation. La technique SALD apparait idéale pour cette technologie HET car la présence de couches de Si amorphe actif sur ce type de cellules nécessite des conditions de dépôt à basse température associées à des vitesses de dépôts élevées, de manière à être compétitifs industriellement. Réciproquement, les exigences de traitement strictes imposées par les cellules HET (éviter la cristallisation du silicium amorphe) constituent un banc de test idéal et permettra d'évaluer le plein potentiel de la méthode APE-SALD.
3.- Caractériser in -situ sur un plan plus fondamental l’effet de l’utilisation d’un plasma atmosphérique, et notamment les réactions chimiques intermédiaires, afin de mieux comprendre les mécanismes de réaction et les espèces ainsi générées par le plasma.

 

Mots clés
spatial atmospheric layer deposition; transparent conductive materials; silicon heterojunction solar cells; in-situ characterization; thin films; semiconducting materials; Chemical deposition; atmospheric plasma

Publications
Spatial Atomic Layer Deposition (SALD), an emerging tool for energy materials. Application to new-generation photovoltaic devices and transparent conductive materials.
David Muñoz-Rojas, Viet Huong Nguyen,César Masse de la Huerta, Sara Aghazadehchors, Carmen Jiménez, DanielBellet
Comptes Rendus Physique, accepted.

Deposition of ZnO based thin films by Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposition (AP-SALD) for application in solar cells
Viet Huong Nguyen*, João Resende, Carmen Jiménez, Jean-Luc Deschanvres, Perrine Carroy, Delfina Muñoz, Daniel Bellet, David Muñoz Rojas*
Journal of Renewable and Sustainable Energy, 2017, 9, 021203.

Transparent electrodes based on silver nanowire networks: from physical considerations towards device integration
Daniel Bellet*, Mélanie Lagrange, Thomas Sannicolo, Sara Aghazadehchords, Viet Huong Nguyen, Daniel Langley, David Muñoz-Rojas, Carmen
Jiménez, Yves Brechet, Ngoc Duy Nguyen

Materials 2017, 10(6), 570; doi:10.3390/ma10060570