La Chaire Innovation technologique Liliane Bettencourt, créée en 2006, marque la volonté commune du Collège de France et de la Fondation Bettencourt Schueller de mettre en valeur l’importance des travaux qui doivent être consacrés à l’innovation technologique. En cette année 2022 et jusqu’au 20 avril, l’énergie solaire sera mise à l’honneur au travers des séminaires et des cours dispensés par d’éminents chercheurs et de brillants ingénieurs issus de la filière. Tout cela sous la férule de Daniel Lincot, ex-directeur scientifique de l’Institut photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF).
Aujourd'hui, « Collège de France: Procédés plasma à basse température. Dépôt de couches minces de silicium: de l'amorphe au cristallin » par Par Pere Roca i Cabarrocas, Directeur de recherche au CNRS, professeur à l'École polytechnique et directeur scientifique de l'IPVF.
Résumé
Les procédés plasma permettent le dépôt d’une grande variété de matériaux dans des conditions hors équilibre. Ici nous allons retracer l’évolution de la filière couches minces de silicium : depuis le silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) dans les années 1980 vers le silicium polymorphe et le nano- et micro-cristallin, sans oublier ses alliages respectifs avec du carbone, du germanium, et de l’oxygène qui ont donné lieu à une ingénierie de bande interdite et à la fabrication de cellules tandem et triple jonction, et permis un développement spectaculaire de l’électronique sur des grandes surfaces, en particulier avec les écrans plats. La quête de rendement a poussé la filière à s’intéresser aux cellules à jonction radiale et au dépôt de couches minces de a-Si:H sur du silicium cristallin pour la réalisation de cellules dites à hétérojonction qui détiennent le record de rendement pour la technologie à base de silicium cristallin. Nous allons aussi esquisser des pistes pour l’avenir de cette filière : l’élaboration de couches de silicium cristallin épitaxiées à 200 °C qui ouvrent la voie à des cellules cristallines minces et flexibles. Qui plus est, cette épitaxie basse température a aussi été démontrée sur du GaAs ce qui permet la réalisation de cellules tandem c-Si/GaAs.
Biographie
Pere Roca i Cabarrocas est directeur de recherche au CNRS, professeur à l’École polytechnique et directeur scientifique de l’IPVF. Il a obtenu son doctorat à l'université Paris-VII en 1988. Après un postdoctorat à l’université de Princeton, il a rejoint le LPICM à l'École polytechnique. De 2012 à 2020, il a été directeur du LPICM et de la Fédération française du photovoltaïque. Il a trente ans d'expérience dans le domaine du dépôt par plasma de couches minces à base de silicium, et a utilisé des techniques de diagnostic in situ pour comprendre la croissance des matériaux et les appliquer à la production de dispositifs tels que des cellules solaires et des transistors. Plus récemment, il a appliqué des nanocristaux de silicium synthétisés dans le plasma pour la croissance épitaxiale et a étendu les processus plasma à la croissance de nanofils de silicium. Il a été récipiendaire du prix de l'Innovation de l'École polytechnique en 2009 et de la médaille d'argent du CNRS en 2011. Il compte plus de cinq cents articles dans des revues à comité de lecture, détient trente-huit brevets et a encadré cinquante doctorants.
Pour revoir les autres leçons...
Leçon inaugurale par Daniel Lincot
Analyse de la ressource et de ses transformations par Daniel Lincot
La technologie silicium cristallin par Daniel Lincot