L'Institut National des Energies Solaire est un leader mondial dans la recherche et le développement de technologies solaires photovoltaïques avancées. Les cellules photovoltaïques (PV) dites à hétérojonction de silicium (SHJ) ont de nombreux avantages tels que de très hauts rendements (26,81 %), une tension en circuit ouvert particulièrement haute, des procédés de fabrication à basse température (<250 °C), et leur compatibilité avec des substrats minces. Malgré ces avantages, un des principaux défis que doit relever cette technologie est la réduction de la quantité d’argent utilisée dans la fabrication des électrodes. Une alternative consiste à substituer totalement ou en partie l’argent par du cuivre. Le cuivre est en effet moins cher, plus abondant, et a une conductivité électrique similaire à celle de l’argent.

Les électrodes sont aujourd’hui majoritairement déposées par sérigraphie. Cette méthode consiste à étaler une pâte métallique à travers un masque sur une cellule par le biais d’une racle. Les pâtes de cuivre sont actuellement en phase de développement et demandent entre autres de l’optimisation au niveau des recuits thermiques par rapport aux procédés de référence des pâtes d’argent.
Toutefois, le cuivre diffuse rapidement dans le silicium cristallin et y forme des défauts impactant fortement la durée de vie des porteurs de charge. C’est pourquoi une couche barrière à sa diffusion est nécessaire dans les cellules entre l’électrode et le substrat en silicium. Dans les cellules SHJ, la couche de 100 nm d’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), utilisée comme oxyde transparent conducteur (OTC), est connue pour être une barrière efficace. Le cuivre est aussi connu pour s’oxyder facilement à l’air. Cette oxydation peut avoir des effets néfastes sur les propriétés électriques de l’électrode, menant à une détérioration des performances des cellules PV, mais elle pourrait aussi avoir un effet barrière à la diffusion du cuivre.

Ainsi, l’objectif principal du stage est d’étudier la cinétique de la formation d’un oxyde en fonction des traitements thermiques appliqués à diverses pâtes de sérigraphie en cuivre et d’en évaluer l’impact sur les performances des cellules PV.

La stagiaire ou le stagiaire pourra intervenir dans toutes les étapes des études : de la fabrication des échantillons en salle blanche, jusqu’à leur caractérisation (électrique et/ou chimique) et la compréhension des effets. La candidate ou le candidat aura la liberté de proposer de nouvelles idées.