Les cellules photovoltaïques de demain, plus performantes sont réalisées avec des couches de matériaux différents déposées sur un substrat, souvent du silicium. Le silicium naturel, à partir de silice, est le matériau utilisé par les producteurs de cellules.
Mais le silicium naturel, a des performances limitées. Il ne peut capter toute l’énergie du spectre solaire, pour mettre en mouvement des électrons. Depuis plusieurs années, les chercheurs ont donc voulu ajouter sur les wafers de silicium (les cellules découpées dans les blocs de silicium) d’autres matériaux susceptibles mieux capter les photons du soleil et produire de l’électricité.
Pour réaliser ces couches ultraminces, on utilise une technique, l’épitaxie qui consiset à réaliser des couches très minces. La société RIBER, implantée à Bezons, en région parisienne, est spécialisée dans la fabrication des réacteurs qui permettent de réaliser les couches sur les substrats. L’entreprise fait partie des numéros un mondiaux de la fabrication des réacteurs. « Les réacteurs permettent de produire un jet des molécules qui doivent être appliquées en couche, de le porter à haute température, et de pulvériser dans le vide de la chambre du réacteur. Les molécules condensées viennent se déposer en une couche de l’épaisseur d’un atome. La quantité de molécules est en effet limitée par le temps très court d’ouverture de la buse qui produit le jet de manière à ne déposer que la quantité nécessaire. » explique Frédéric Goutard, Président du Directoire de la société qui emploie plus de 100 personnes et possède des implantations, en dehors de France, aux États-Unis, en Corée, en Chine.
Des réacteurs pour l’industrie
RIBER produit des réacteurs pour l’industrie. Elle en produit aussi pour la recherche. C’est justement pour la recherche que RIBER et l’Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL) ont créé ensemble un laboratoire commun pour produire des couches minces plus performantes.
Les travaux menés par l’Institut des Nanotechnologies de Lyon visent à développer justement des couches minces avec de nouveaux matériaux, des oxydes de certains éléments, capables de s’organiser en cristaux pour faire circuler les électrons. L’utilisation de différents matériaux permet de créer des performances intéressantes.
Guillaume Saint-Girons, directeur du laboratoire commun RIBER-INL, montre les appareils installés dans une salle blanche sur le campus de l’Ecole Centrale de Lyon à Ecully. « Les réacteurs fonctionnent sous vide. La moindre poussière peut en effet dégrader les performances des équipements. Dans la salle blanche, réalisée avec le soutien de la Région Rhône-Alpes et de l’Etat, les chercheurs en blouses blanches et évoluent dans un environnement ultra-propre, pour surveiller les paramètres de la production des wafers mutlicouches, et procéder au contrôle.
Les recherches menées par l’INL et par RIBER permettront d’améliorer les techniques mais aussi les matériels. Les applications concernent le photovoltaïque, mais aussi les puces électroniques, dans les secteurs de l’électronique, de l’optronique. Les deux partenaires contribueront chacun à hauteur de 100 000 euros par an, en personnel, en équipement ou en personnel au fonctionnement du laboratoire commun.
