Défauts et déformations dans les lingots de silicium cristallin pour les applications photovoltaïques vers les procédés industriels – DeFI2

Des procédés innovants pour la fabrication de lingots de silicium (Si) pour les cellules photovoltaïques (PV) sont actuellement mis en œuvre dans l’industrie. La demande récente de plaquettes de plus grandes dimensions génère de nouvelles questions concernant les défauts cristallins et les contraintes mécaniques. Pour répondre à ces questions scientifiques clés, le projet DeFI2 se concentre sur les mécanismes de déformation de la structure cristalline, sur l'origine et la propagation des principaux défauts structuraux, sur l'impact de l'oxygène qui est l'une des impuretés les plus délétères, en particulier pour le procédé Czochralski (Cz) (lingots monocristallins) et des dopants avec une attention particulière pour le gallium du fait de son importance actuelle. Les objectifs du projet seront atteints par une approche conjointe et interdisciplinaire à la fois expérimentale et de simulation basée sur des compétences et des outils originaux ou uniques : caractérisation de la dynamique des défauts (études in situ) et de la déformation en présence ou non d'impuretés; simulation thermomécanique à l'échelle des grains et des lingots pour évaluer les champs de contrainte résiduelle multi-échelles et l’impact sur les défauts; caractérisation des propriétés électriques pour les défauts étudiés. Le projet DeFI2 contribuera à la compréhension des phénomènes de base concernant la déformation et les défauts, permettra le développement de modèles thermomécaniques adaptés et de dispositifs expérimentaux de caractérisation avancée. Le sujet de la déformation du Si pendant le procédé de fabrication est d'un intérêt majeur pour l'industrie PV française de production de lingots Cast-mono. De plus, les connaissances acquises sur l'organisation des défauts structuraux dans les lingots de Cz de grande taille et sur leur impact sur la durée de vie des porteurs pourraient apporter une contribution dans le contexte du développement en Europe d’usines de cellules solaires, hétérojonctions ou TOPCon, à base de Si.