Moulage de plaquettes de silicium pour application photovoltaïque – MOSAIQUE

L’objectif du projet MOSAIQUE est de proposer une solution innovante d’élaboration de silicium PV fondée sur la cristallisation dirigée de plaques de silicium moulées en parallèle.
Par rapport à la préparation des plaquettes de silicium PV par découpe dans des lingots élaborés par cristallisation dirigée, la méthode proposée présente l’avantage d’éviter la perte importante de matière (40 %) et le surcoût liés à l’opération de découpe. Et par rapport aux procédés au défilement étudiés jusqu’à présent, le nouveau procédé devrait permettre un meilleur contrôle de la microstructure cristalline tout en préservant une productivité élevée. Par ailleurs, ce procédé peut s’intégrer dans des fours de cristallisation industriels existants et ne nécessiterait pas, comme pour des technologies ruban, des investissements lourds.
La première partie du projet sera consacrée à la mise au point d’un matériau de moule et du revêtement associé devant permettre un détachement spontané du silicium au cours du refroidissement. Cette mise au point sera appuyée sur une étude expérimentale du mouillage et de l’adhésion du silicium sur le matériau de moule revêtu. Les résultats de cette étude seront utilisés pour développer un procédé de moulage à l’échelle laboratoire. Il s’agira alors de maîtriser : l’infiltration du moule par le silicium liquide, les phénomènes de germination hétérogène de cristaux de silicium au contact du revêtement, la morphologie de surface et la microstructure finales des plaques de silicium solidifiées, ainsi que la pollution du silicium pendant le moulage. Les paramètres optimaux ainsi déterminés seront utilisés pour élaborer des plaquettes à partir desquelles on réalisera des cellules photovoltaïques dont les performances permettront d’évaluer les potentialités de la méthode de moulage.
Le projet proposé est une recherche industrielle en partenariat. Il sera mené en s’appuyant sur les connaissances fondamentales des trois laboratoires participant à ce projet, spécialisés dans les phénomènes de mouillage et d’adhésion, de germination, de croissance cristalline et de ségrégation, ainsi que de diffusion et de précipitation dans Si solide en relation avec les performances électriques de ce matériau. La mise en application du procédé reposera sur les compétences techniques de deux sociétés industrielles, l’une impliquée dans la mise au point du matériau du moule et de son revêtement, et l’autre dans la conception et la réalisation de la partie thermique du procédé (four de moulage).