Interaction silicium carbone lors de l'élaboration du silicium photovoltaique par voie liquide; adhérence et détachement en solidification – SICLADES

Face à la pénurie croissante de Si photovoltaïque (PV), des efforts importants ont été mis en œuvre au niveau national pour mettre au point un procédé économique de purification du Si métallurgique par voie liquide (projet PHOTOSIL). Une voie complémentaire recherchée pour réaliser des économies de matière première en évitant la découpe des lingots, serait de solidifier directement le Si en ruban. Pour tous ces procédés, une des difficultés majeures réside dans la maîtrise des interactions entre le Si liquide, hautement réactif, et les matériaux de contact utilisés. L'objectif du projet SICLADES est de proposer des solutions innovantes à ce problème.
Sur la thématique creuset de purification, le graphite habituellement utilisé présente un certain nombre d'avantages. Toutefois, sa porosité conduit à une dégradation rapide des creusets par oxydation et corrosion par Si liquide, réduisant leur durée de vie et provoquant l'entraînement dans le liquide des impuretés présentes dans le graphite et de précipités de SiC, nuisibles à la découpe ultérieure du lingot. Pour faire face à ces difficultés majeures, nous nous proposons de rechercher une solution basée sur la formation par siliciuration, d'une couche barrière étanche de SiC à l'interface graphite / Si liquide.
Concernant les procédés de fabrication de rubans, une contrainte supplémentaire est que les substrats doivent être correctement mouillés par le Si liquide tout en autorisant un détachement du ruban solidifié. Pour ce faire, on cherchera à réaliser in situ par réaction du Si liquide avec un film de carbone déposé sur le substrat, une couche de SiC, composé mouillable par Si. Le substrat sera choisi pour avoir des interactions faibles avec SiC favorisant ainsi une rupture à l'interface SiC / substrat.