Photovoltaïque: l'épaisseur des wafers de silicium joue-t-elle sur leur résistance mécanique?
Publié par Redbran le 12/06/2019 à 14:00
Source: CEA-LITEN

© iaremenko – Adobe Stock
La réduction de l'épaisseur des plaques de silicium utilisées pour fabriquer les cellules photovoltaïques est une solution envisagée pour réduire les coûts de production. A condition bien sûr, que cela ne les fragilise pas.

Alors que le coût du wafer de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) pour applications photovoltaïques représente 50% du prix total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple :...) d'une cellule solaire, la diminution de l'épaisseur de la plaquette après découpe est une piste très étudiée pour réduire les coûts de fabrication. Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de...), mieux comprendre les mécanismes de fragilisation des wafers, et notamment l'influence de leur épaisseur sur leur résistance mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou...), est indispensable.

Des scientifiques du Liten, institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) de CEA Tech, ont découpé des wafers de différentes épaisseurs (180, 160, 140 et jusqu'à 100 microns) dans plusieurs qualités de lingot de silicium (monolike, monocristallin et multi cristallin). Ils ont utilisé pour cela une technique de découpe au fil diamanté avec des paramètres identiques. La résistance à la flexion des plaques ainsi obtenues a ensuite été mesurée dans l'axe de découpe et perpendiculairement à cet axe. Il apparaît que, pour un même matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...), la contrainte maximale que peut supporter un wafer ne varie pas en fonction de son épaisseur, quel que soit le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...) d'essai.

En revanche, il s'avère que le silicium monocristallin résiste mieux que le monolike et le polycristallin, qui semblent subir des dégradations lors de la découpe.

Ces résultats suggèrent que la réduction de l'épaisseur n'altère pas la résistance mécanique des plaques. Les recherches se poursuivent pour identifier les autres mécanismes de fragilisation des wafers en lien avec les conditions de découpe, avec notamment la réalisation de tests de résistance aux chocs, à la fatigue...
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