Dans la fabrication de cellules photovoltaïques en silicium, certaines étapes cruciales utilisant des procédés humides pourraient être remplacées par des procédés secs. En effet des gains significatifs de rendement de conversion peuvent être obtenus avec la texturisation, le polissage de la face arrière et la gravure du BRL (Boron Ritch layer) par plasma. Cette thèse présente le développement d'un procédé de texturisation par voie sèche adapté au silicium multicristallin et monolike hybride (mono-multi). Pour cela un réacteur plasma de type direct a été conçu et breveté par la société SEMCO ENGINEERING. Ces travaux se divisent en trois parties distinctes. Tout d'abord la technique de texturisation par plasma, l'optimisation des paramètres du réacteur et les avantages de cette dernière par rapport à la texturisation classique ont été abordés. Le développement d'un réacteur compatible avec une ligne industrielle est ensuite abordé : optimisation des différents paramètres du réacteur afin d'obtenir les meilleurs résultats cellules. Enfin d'autres applications ont été démontrées possibles avec l'utilisation de notre réacteur, avec notamment le polissage de la face arrière des wafers de silicium et de la gravure du BRL (Boron Ritch Layer) sur des substrats de type n. La comparaison des résultats avec celles humides nous a montrée des résultats très encourageants. A terme, une amélioration du rendement de conversion de l'ordre de 0,2 à 0,3% a été obtenue sur du silicium multicristallin et du monolike et une amélioration esthétique des cellules sur panneau solaire avec notre technique de texturisation plasma. Ces résultats permettent de démontrer la compatibilité de l'utilisation de cet équipement dans une ligne industrielle de fabrication de cellule solaire. Mots-clés : Cellules solaire, Silicium multicristallin, monolike hybride, procédés plasma, polissage, BRL (Boron Ritch Layer). / A significant efficiency gain for crystalline silicon solar cell can be achieved by the use of dry process. Indeed significant gains in conversion efficiency can be achieved with texturing, polishing the back face and burning the BRL (Boron Ritch layer) by using plasma process.In this paper Dry plasma processing for industrial crystalline silicon solar cell was studied.This thesis focuses on the replacement of wet processes by dry processes in the manufacture of silicon photovoltaic cells. This work is divided into three distinct parts. First Technique texturing plasma, parameter optimization of the reactor and the advantages thereof with respect to the conventional texturing has been discussed. The development of a compatible with an industrial line reactor is then discussed: optimizing different parameters of the reactor in order to obtain the best results cells. Other possible applications have been demonstrated with the use of our reactor, including polishing the backside of silicon wafers and etching BRL (Boron Ritch Layer) on n-type substrates.An improvement of the conversion efficiency on the order of 0.2 to 0.3 % has been demonstrated on multicristalline and monolike silicon wafers and Aesthetic of solar panel was improved. Key words: Silicon wafer, Plasma texturing, multicristalline wafer, monolike wafer……………

Le nouveau procédé d’élaboration par solidification dirigée de lingots de Si quasi-monocristallin (« monolike ») offre une alternative séduisante à l’utilisation plus coûteuse de monocristaux pour la fabrication de cellules photovoltaïques à architecture avancée et haut rendement. Toutefois, la présence locale de zones de fortes densités de dislocations entraîne une dispersion des rendements obtenus.Cette Thèse présente une analyse détaillée des mécanismes de formation des structures de dislocations lors de la cristallisation monolike et de leur influence sur les propriétés électriques du matériau. Des conclusions pratiques en sont tirées pour l’amélioration du procédé.Des expériences de cristallisation en four pilote ont été réalisées en faisant varier les paramètres tenant à la mise en œuvre du pavage de germes et à la réutilisation de ceux-ci, à l’orientation cristallographique de croissance, et au dopage en élément durcissant (Ge). Des tests complémentaires de recuit et de flexion 4 points à haute température ont été utilisés pour analyser l’influence du niveau de contrainte et du temps.Une caractérisation avancée des structures de dislocations a été réalisée par imagerie X synchrotron. En arrière du front de croissance, les dislocations s’organisent en structures cellulaires qui correspondent à l’état final de fluage stationnaire. Les dislocations qui émergent au front peuvent, par accumulation locale, générer des domaines désorientés de forme conique, qui présentent des angles de rotation croissants autour de la direction de solidification, et s’étendent latéralement lors de la progression du front. Les fortes activités recombinantes de ces défauts ont été caractérisées par LBIC et Photoluminescence. Un choix approprié des orientations et des conditions de mise en œuvre des germes permet de s’affranchir des défauts initiés à l’interface germes/lingot. Toutefois, de tels défauts peuvent aussi être générés par accumulation locale de dislocations en partie supérieure des lingots sous l’effet de contraintes élevées.Ces derniers défauts n’ont pas été observés dans les lingots cristallisés dans les directions <110> et <112>, ce qui constitue un avantage par rapport aux lingots <100>. Par contre, des macles et sous-joints se sont propagés à partir des joints de grains de rotation créés volontairement, de sorte que l’effet de l’angle de rotation reste à analyser. Enfin, l’addition de germanium s’est révélée très efficace pour ralentir la multiplication des dislocations lors de tests de flexion sous faibles contraintes. Toutefois, son application à la cristallisation nécessitera une meilleure planéité du front de cristallisation et un brassage forcé du bain pour éviter une ségrégation radiale de Ge. L’utilisation d’autres éléments durcissants est également envisagée. / The new generation of directionally solidified “monolike” Si ingots presents an attractive alternative to high-cost monocrystals for the manufacture of high performance solar cells with advanced architecture. However, local zones with high densities of dislocations still affect the overall solar cell efficiency.In the present work, the mechanisms of formation of dislocations structures during monolike growth and their influence on the electrical properties of the material were analyzed, and practical conclusions were drawn for the improvement of the process.Pilot scale crystal growth experiments were performed with varying parameters related to seed pavement and seed recycling, crystallographic orientation of the growth, and doping with a strengthening element (Ge). Complementary annealing and 4-point bending tests at high temperature were used to analyze the influence of stress level and time under stress.Advanced structural characterization of dislocations structures was performed by synchrotron X-ray imaging. Behind the growth front, dislocations organize in cellular patterns which correspond to a quasi-stationary creep stage, reached in the solid after long time under stress at high temperature. Dislocations that emerge at the growth front develop, from local sources, cone-shaped misoriented domains, which present increasing tilt around the growth axis and expand laterally as growth proceeds. Characterization by LBIC and Photoluminescence showed that these defects have the highest recombination activities. The sources of these defects located at the seed ingot interface can be suppressed by proper choice of seeds orientations and arrangement. However, another source is bunching of dislocations at the growth front under the higher stresses upper in the ingot.In <110> and <112> grown ingots, dislocation bunching was not observed inside the monocrystalline parts, which shows an advantage of these orientations over <100>. On another hand, twins and sub-grain boundaries propagated from higher angle grain boundaries with these growth directions, and further studies are needed to prevent the generation of such defects. Finally, Ge doping was effective to reduce dislocations multiplication in bending under low stresses. However, its application to crystal growth will require a planar growth interface, and forced melt mixing to avoid Ge radial segregation. New researches inspired by the addition of strengthening elements are now in development.