Domaine technique de l'invention

L'invention concerne un procédé de réalisation d'au moins une cellule photovoltaïque comprenant les étapes successives suivantes :

- gravure anisotrope d'une surface d'un substrat en silicium cristallin

- et traitement par gravure isotrope de ladite surface, ledit traitement comprenant la formation d'un oxyde de silicium et le retrait dudit oxyde de silicium.

État de la technique

Une cellule photovoltaïque est formée d'un empilement multicouche permettant de convertir directement les photons reçus en un signal électrique.

Une telle cellule photovoltaïque peut, par exemple, être une cellule photovoltaïque à hétérojonction. L'hétérojonction est, en particulier, formée par un substrat en silicium cristallin présentant un type de dopage (n ou p) donné et par une couche en silicium amorphe présentant un type contraire à celui du substrat. De plus, une couche intermédiaire dite de « passivation » est, le plus souvent, disposée entre les deux éléments formant l'hétérojonction, afin d'améliorer les caractéristiques d'interface de l'hétérojonction et donc l'efficacité de la conversion. Comme indiqué dans la demande de brevet US2001/0029978, cette couche intermédiaire est, en général, une couche en silicium amorphe intrinsèque. À titre d'exemple, la figure 1 illustre un mode particulier de réalisation d'une cellule photovoltaïque à hétérojonction selon l'art antérieur, telle que décrite dans la demande de brevet US2001/0029978. La cellule photovoltaïque à hétérojonction comporte un substrat en silicium cristallin 1 , par exemple dopé de type n et comprenant une face avant 1a, recouverte uniformément et successivement par :

- une couche en silicium amorphe intrinsèque 2,

- une couche en silicium amorphe 3, dopé par exemple de type p pour former l'hétérojonction avec le substrat 1 ,

- une électrode 4, par exemple en oxyde d'indium et d'étain (ou ITO)

- et un collecteur de courant 5, par exemple sous la forme d'un peigne.

La face avant 1a du substrat 1 est, de plus, texturée (ou structurée), afin d'augmenter le confinement optique de la cellule.

La face arrière 1b du substrat 1 est, sur la figure 1 , plane et recouverte d'une électrode 6. Elle peut, cependant, dans d'autres cas, être texturée et recouverte d'un empilement multicouche comme représenté sur la figure 2. Ainsi, dans ce mode de réalisation, la face arrière 1b du substrat 1 est recouverte uniformément et successivement par :

- une couche en silicium amorphe intrinsèque 7,

- une couche en silicium amorphe 8, très fortement dopée, par exemple, de type n,

- une électrode 9, en ITO par exemple

- et un collecteur de courant 10 sous la forme d'un peigne.

Ainsi, les cellules photovoltaïques, telles que les cellules photovoltaïques à hétérojonction comme illustré sur les figures 1 et 2, nécessitent de déposer, de manière uniforme, une pluralité de couches très fines (de l'ordre de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres) sur un substrat dont au moins une face est texturée. Par dépôt uniforme, également appelé dépôt conforme par certains, d'une couche mince, on entend le dépôt d'une couche mince d'une épaisseur sensiblement constante, afin de suivre le relief de la face sur laquelle la couche mince est déposée.

Or, l'étape de texturation du substrat d'au moins une face ne facilite pas la bonne conformation (ou répartition uniforme) de ces couches.

De plus, dans le domaine des cellules photovoltaïques, il est courant de texturer au moins une face du substrat sous la forme de pyramides comme représenté sur les figures 1 et 2. Or, les flancs des pyramides obtenues sont souvent très rugueux et les pointes et les creux des pyramides sont abruptes (rayon de courbure < 30 nm), ce qui est néfaste pour obtenir une parfaite conformation des couches déposées successivement sur la face texturée.

En général, la texturation est, avantageusement, réalisée par au moins une étape de gravure anisotrope à l'aide d'une solution alcaline, telle que de l'hydroxyde de potassium (KOH) ou de l'hydroxyde de sodium (NaOH). Il a aussi été proposé d'ajouter un agent actif d'interface, tel que l'alcool isopropylique (IPA) à la solution alcaline, afin de limiter le phénomène de rugosité.

À titre d'exemple, dans la demande de brevet US2001/0029978, le substrat 1 est texturé en réalisant un nettoyage de la surface puis en plongeant le substrat nettoyé dans une solution alcaline, telle que NaOH à laquelle est éventuellement ajouté de l'alcool isopropylique (IPA) afin de réaliser la gravure anisotrope.

Pour éviter certains problèmes liés à la gravure anisotrope, la demande de brevet US2001/0029978 propose aussi de faire suivre l'étape de gravure anisotrope par une étape destinée à arrondir les zones disposées entre deux pyramides (zones « b » sur la figure 1) formées lors de l'étape de gravure anisotrope. Pour cela, le substrat subit une série d'étapes de nettoyage, avant d'être soumis à une étape de gravure isotrope, par immersion dans une solution aqueuse contenant de l'acide fluorhydrique (HF) et de l'acide nitrique (HN0 ₃ ), dans un rapport 1 :20, pendant environ 30 secondes. Ensuite, le substrat subit des étapes de nettoyage (eau déionisée également notée eau Dl, puis HF+eau, puis eau Dl). Ainsi, l'étape de gravure isotrope avec le mélange d'HF et d'HN03 permet, de manière connue, de former un oxyde de silicium grâce à l'action oxydante de l'acide nitrique et d'éliminer par gravure ledit oxyde de silicium grâce à l'action d'attaque de l'acide fluorhydrique. Selon une alternative mentionnée dans la demande de brevet US2001/0029978, le mélange aqueux peut aussi contenir CH ₃ COOH.

La gravure isotrope par voie humide proposée dans la demande de brevet US2001/0029978 est, cependant, trop importante (de l'ordre de 2 μηι ou plus). Elle ne permet donc pas d'obtenir un lissage des flancs des pyramides au niveau nanométrique, ni même d'arrondir les sommets des pyramides.

Dans la demande de brevet US2001/0029978, il est aussi proposé de remplacer la gravure isotrope humide avec HF et HNO3 par une gravure sèche utilisant le couple gazeux CF3/O2. Cependant, une telle opération de gravure endommage l'état de surface ainsi traité en créant une perturbation cristalline en surface, voire en subsurface, ce qui peut provoquer des problèmes de passivation.

Dans la demande de brevet WO-A- 2009/120631 , la réalisation de cellules photovoltaïques comprend une étape de texturation de surface pour former des motifs en forme de pyramides par exemple. De plus, le procédé décrit dans la demande de brevet WO-A- 2009/120631 peut aussi comporter une étape de post-nettoyage réalisée par une opération d'oxydation de la surface, suivie d'une opération de gravure. L'opération d'oxydation est réalisée par voie chimique, par immersion dans une solution liquide telle qu'un bain d'eau déionisée comprenant entre 1 ppm et 30 ppm d'ozone, avec éventuellement 1%vol d'HCI. Cette opération d'oxydation par voie chimique génère alors un oxyde très fin, non homogène en épaisseur sur la surface texturée à traiter. Le retrait par gravure d'un tel oxyde est suffisant pour réaliser un nettoyage de surface, mais reste insuffisant pour obtenir un lissage de la texturation, dont le but est d'arrondir ou d'adoucir les angles de la texture. C'est pourquoi dans la demande de brevet WO-A-2009/12631 , une étape spécifique de lissage est, en particulier, réalisée avant cette étape de post-nettoyage, lorsque l'on souhaite arrondir ou adoucir les angles de la texturation réalisée. Cette étape éventuelle de lissage est, comme dans la demande de brevet US2001/0029978, réalisée par voie humide, avec les inconvénients ci-dessus détaillés.

Objet de l'invention

L'invention a pour but de proposer, pour un procédé de réalisation d'au moins une cellule photovoltaïque, un traitement par gravure isotrope permettant d'améliorer l'état de surface du substrat en silicium cristallin une fois ladite surface gravée de manière anisotrope, par rapport aux traitements par gravure isotrope proposés selon l'art antérieur. En particulier, le but de l'invention est d'obtenir, pour une surface d'un substrat texturée sous la forme de pyramides, un arrondissement des sommets et des zones disposées entre deux pyramides ainsi qu'un lissage des flancs desdites pyramides.

Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé de réalisation d'au moins une cellule photovoltaïque comprenant les étapes successives suivantes :

- gravure anisotrope d'une surface d'un substrat en silicium cristallin

- et traitement par gravure isotrope de ladite surface, ledit traitement comprenant la formation d'un oxyde de silicium et le retrait dudit oxyde de silicium,

caractérisé en ce que le traitement par gravure isotrope de ladite surface comprend deux opérations successives, respectivement constituées par une oxydation par voie sèche activée thermiquement formant, à ladite surface du substrat, un film mince d'oxyde de silicium d'une épaisseur comprise entre 2nm et 500nm et par le retrait dudit film mince en oxyde de silicium.

Selon un développement de l'invention, les deux opérations successives constituent un cycle opérationnel répété au moins une fois pendant le traitement par gravure isotrope.

Description sommaire des dessins

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :

- les figures 1 et 2 représentent respectivement, schématiquement et en coupe, des premier et second modes de réalisation d'une cellule photovoltaïque selon l'art antérieur.

- les figures 3 à 9 illustrent différents étapes d'un procédé particulier de réalisation d'au moins une cellule photovoltaïque selon l'invention.

- les figures 10 à 15 illustrent des variantes de réalisation selon l'invention.

Description de modes particuliers de réalisation

Les différentes étapes d'un mode particulier de réalisation d'au moins une cellule photovoltaïque telle qu'une cellule photovoltaïque à hétérojonction, sont illustrées sur les figures 3 à 9. La face avant 1 a sensiblement plane d'un substrat en silicium cristallin 1 , par exemple dopé de type n, subit, en premier lieu, une opération de gravure anisotrope. En particulier, sur les figures 3 et 4, la gravure anisotrope de la face avant 1a du substrat 1 permet de structurer (ou texturer) la face avant 1a sous la forme de pyramides. Elle est, par exemple, réalisée en immergeant la face 1 a du substrat 1 dans une solution aqueuse de gravure anisotrope, contenant de l'hydroxyde de potassium (KOH) et de l'alcool isopropylique (IPA), pendant 30 minutes et à une température de 80°C. De plus, lorsque seule la face avant 1a du substrat 1 est structurée comme représenté sur les figures 3 et 4, la face arrière 1 b peut être recouverte d'un masque de protection (par exemple en SiOg ou SÏ3N ), résistant à la gravure anisotrope réalisée avec la solution aqueuse contenant KOH afin de préservée ladite face arrière 1 b.

Pour un substrat en silicium présentant un axe cristallographique (100) orienté perpendiculairement à sa surface, les flancs « f » des pyramides obtenues forment, en général, un angle de 54,7° avec le plan « P » principal de la face 1 a, c'est-à-dire le plan de la face 1 a avant que celle-ci ne soit texturée. De plus, les largeurs des pyramides sont comprises entre 0,1 μι ^η et 40μιτι et avantageusement entre 1μηι et 30μιη, selon la concentration de la solution aqueuse et le temps de gravure.

Comme illustré par l'agrandissement A d'une partie de la face avant 1 a du substrat 1 , l'état de surface de ladite face 1a après l'opération de gravure anisotrope et, en particulier, les flancs « f » des pyramides sont rugueux (schématisé par les traits en pointillés sur la figure 5) et les sommets « s » des pyramides, tout comme les zones « b » disposées entre deux pyramides, sont abrupts (avec, en particulier, un rayon de courbure inférieur à 30nm).

Pour améliorer l'état de surface de la face 1a après l'opération de gravure anisotrope et, en particulier, pour lisser les flancs « f » des pyramides avantageusement créées et pour arrondir les zones dites « b » disposées entre deux pyramides et les sommets « s » desdites pyramides, il est proposé de réaliser un traitement par gravure isotrope comprenant au moins deux opérations successives consistant respectivement à former un film mince en oxyde de silicium d'une épaisseur contrôlée et à retirer ledit film mince ainsi formé, de préférence de manière homogène. L'épaisseur du film mince en oxyde de silicium est, de plus, comprise entre 2nm et 500nm et elle est, préférentiellement, homogène sur au moins les flancs « f » des pyramides et avantageusement sur toute la surface traitée. La formation d'un film mince en oxyde de silicium sur la face 1 a du substrat 1 est réalisée par une opération d'oxydation par voie sèche activée thermiquement, c'est-à-dire en oxydant la face du substrat au moyen d'un agent oxydant non liquide tout en maintenant ladite face à une température supérieure à la température ambiante. L'agent oxydant peut, en particulier, être sous forme gazeuse ou bien être contenu dans un plasma. Il peut, par exemple, être de l'oxygène, de l'ozone, de l'eau, seuls ou en mélange. Plus particulièrement, l'activation thermique de l'oxydation par voie sèche consiste à fournir de l'énergie à la face du substrat, en appliquant un budget thermique défini par au moins une température supérieure à la température ambiante et avantageusement supérieure ou égale à 40°C. De plus, un tel budget thermique est, avantageusement, adapté pour permettre d'obtenir un compromis entre une montée en température rapide et suffisamment élevée pour générer le film mince en oxyde de silicium et l'obtention d'une température finale pas trop élevée pour éviter une altération des propriétés de surface ou de volume du substrat en silicium.

En effet, le fait de former un film mince en oxyde de silicium d'une épaisseur particulière et contrôlée, puis de le retirer permet :

de diminuer fortement la rugosité de surface de la face texturée du substrat et donc d'assurer un niveau minimum de densité d'état à l'interface avec la couche mince destinée à être directement disposée sur ladite face du substrat,

et d'arrondir les angles des structures (sommets « s » et zones « b » des pyramides), ce qui permet d'obtenir une meilleure conformation des couches minces déposées ultérieurement.

De plus, le traitement permet également d'éliminer une grande partie des contaminations particulaires, qui sont particulièrement critiques sur des substrats en silicium texturés.

Plus particulièrement, le traitement par gravure isotrope peut être réalisé de différentes manières.

En particulier, l'opération d'oxydation par voie sèche activée thermiquement peut être une oxydation thermique, c'est-à-dire une oxydation au moyen d'au moins un agent oxydant sous forme gazeuse ou contenu dans un plasma et par application à la face du substrat d'une température supérieure à la température ambiante et avantageusement supérieure ou égale à 40°C. En particulier, la température appliquée est inférieure à 1100°C. Une telle opération est, plus particulièrement, réalisée par un procédé de traitement rapide, également connu sous le nom anglo-saxon « Rapid Thermal Process » ou l'acronyme « RTP », afin d'obtenir une oxydation isotrope. Ainsi, l'opération d'oxydation par voie sèche est, de préférence, réalisée avec une montée en température très rapide (par exemple entre 100°C/s et 200°C/s). Par contre, la température finale obtenue à l'issue de cette montée en température est, de préférence, modérée afin d'éviter un endommagement de l'état de surface traité et des propriétés de volume du substrat. L'opération d'oxydation par voie sèche activée thermiquement peut aussi être assistée ou bien elle peut être obtenue par application de rayonnements ultraviolets de longueurs d'onde situées une gamme de 0,15μητι à 0,4μ ^η η et avantageusement d'environ 254nm et d'environ 185nm. De même, elle peut, aussi, être assistée ou bien obtenue par un traitement par plasma, activé par exemple en radiofréquence, en micro-ondes ou en hyperfréquence. Le plasma peut, par exemple, être un plasma, tel qu'un plasma inductif ou un plasma de gravure réactive ionique (RIE). L'agent oxydant peut être un gaz ou un mélange de gaz pouvant contenir de l'oxygène, de l'ozone, de la vapeur d'eau ou bien il peut être une autre espèce gazeuse oxydante, seule ou en combinaison, sous une forme moléculaire, ionique, radicalaire ou atomique. La pression totale lors de l'opération d'oxydation peut être de tout type : elle peut être atmosphérique, sub-atmosphérique ou suratmosphérique. Il est aussi possible de faire varier la ou les pressions partielles de chaque espèce constituant l'agent oxydant en fonction de la pression totale. En particulier, la ou les pressions partielles de chaque espèce pourront être ajustées en fonction de la vitesse d'oxydation souhaitée.

Selon un premier exemple, l'opération d'oxydation peut être une oxydation thermique réalisée avec une température de l'ordre de 400°C, avec un mélange gazeux d'oxygène et d'ozone (en particulier de 3 à 4% d'O ₃ par rapport à O2). Une telle opération permet d'obtenir un film mince en oxyde de silicium ayant une épaisseur suffisante pour améliorer l'état de surface, une fois ledit film retiré. On choisira, avantageusement, une épaisseur supérieure à 10 nm, qui peut être obtenue par exemple avec une température de 450°C pendant 3 heures. Des épaisseurs plus importantes peuvent être obtenues en augmentant la température et/ou le temps de traitement. Par exemple, on peut obtenir 25 nm d'oxyde de silicium avec une température de 550°C pendant 4 heures. On peut également, pour augmenter l'épaisseur d'oxyde de silicium généré pendant l'opération de traitement par gravure isotrope, réitérer un cycle opérationnel formé des opérations successives d'oxydation et de retrait, comme cela sera détaillé ultérieurement. L'épaisseur en oxyde de silicium est multipliée par quatre par rapport à un film obtenu par oxydation avec seulement de l'oxygène à la même température.

Selon un second exemple, l'opération d'oxydation peut être une oxydation thermique réalisée entre 700°C et 800°C, assistée par rayonnement UV dans un mélange gazeux d'oxygène et d'ozone (environ 2ppm d'0 ₃ par rapport à O2). Une telle opération permet d'obtenir un film mince en oxyde de silicium ayant une épaisseur suffisante pour améliorer l'état de surface, une fois ledit film retiré. L'épaisseur en oxyde de silicium est augmentée de 50% à 100% par rapport à un film obtenu par oxydation avec seulement de l'oxygène. L'épaisseur d'oxyde de silicium généré sera, avantageusement choisie de manière à être supérieure à 10 nm. Par exemple, avec une oxydation à 800°C pendant 140mn, on obtient un film d'oxyde de silicium d'une épaisseur de l'ordre de 25nm. Pour la même durée, on obtient un film de 60nm d'épaisseur, à 900°C et de 5nm à 700°C. L'épaisseur d'oxyde de silicium généré pendant l'opération de traitement par gravure isotrope peut aussi être augmentée par un cycle opérationnel formé des opérations successives d'oxydation et de retrait, comme cela sera détaillé ultérieurement. Selon un troisième exemple, l'opération d'oxydation peut être une oxydation obtenue par un traitement par plasma activé en micro-ondes (2,45GHz) et assisté par polarisation DC-magnétron (100V) et avec une pression partielle en oxygène d'environ 100mT. Dans ce cas, le film mince d'oxyde formé présente une épaisseur de l'ordre de 400nm pour une durée d'oxydation d'une heure, sur une surface d'une plaquette de silicium dont la température de surface est maintenue à environ 600°C.

L'opération de retrait du film mince d'oxyde de silicium, suivant directement l'opération d'oxydation, peut être effectuée par voie sèche, par exemple par gravure ionique réactive (RIE) ou bien par voie humide, par exemple en immergeant la face 1 a du substrat 1 dans une solution liquide contenant de l'acide chlorhydrique (HCI) et de l'acide fluorhydrique (HF) éventuellement tamponné (BHF). L'opération de retrait peut aussi être réalisée par traitement en milieu réducteur, par exemple en réalisant un traitement thermique sous hydrogène. Ces exemple d'étapes de retrait sont connues pour être des étapes de retrait homogène, c'est-à-dire un retrait avec une vitesse de retrait constante sur sous la surface, malgré la texturation.

De plus, avantageusement, les deux opérations successives constituent un cycle opérationnel qui peut être répété au moins une fois. Une telle répétition peut en particulier être avantageuse lorsque le film mince en oxyde de silicium formé a une épaisseur de l'ordre de 2nm. La répétition des deux opérations successives d'oxydation et de retrait du film mince en oxyde de silicium permet d'optimiser le procédé et notamment d'obtenir un gain de temps.

Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, l'épaisseur globale (ou cumulée) d'oxyde de silicium formé au cours du traitement par gravure isotrope est avantageusement supérieure à 10nm et, de préférence, supérieure à 20nm. Par épaisseur globale d'oxyde de silicium, on entend dans ce mode de réalisation, la somme des épaisseurs des films minces en oxyde de silicium successivement formés au cours du traitement, ce qui correspond, plus précisément, à l'épaisseur d'un film d'oxyde de silicium formé par la totalité des différentes opérations successives d'oxydation dans l'hypothèse où elles ne seraient pas entrecoupées par des opérations de retrait.

Si le cycle opérationnel n'a pas besoin d'être répété, l'épaisseur du film mince d'oxyde de silicium formé pendant l'unique opération d'oxydation par voie sèche activée thermiquement du traitement est, aussi, de manière avantageuse, supérieure à 10nm et, de préférence, supérieure à 20nm. On parlera, par analogie, aussi dans ce cas, d'épaisseur globale d'oxyde de silicium formé pendant le traitement par gravure isotrope. La réalisation d'un ou plusieurs cycles opérationnel entraîne une très faible gravure du silicium, en lissant les flancs des pyramides et en modifiant non seulement la géométrie des sommets des pyramides mais aussi celle des zones disposées entre les pyramides, tout en maintenant le confinement optique de la texturation à un très bon niveau.

Le traitement par gravure isotrope de la face 1 a du substrat 1 est, par exemple, illustré sur les figures 6 à 8. Les flèches F sur la figure 6 représentent l'opération d'oxydation par voie sèche activée thermiquement formant le film mince 11 en oxyde de silicium, sur la face 1 a du substrat 1 et permettant l'arrondissement des sommets « s » des pyramides et des zones en creux « b » disposées entre les pyramides. Une fois l'opération réalisée, le film mince en oxyde de silicium 11 est retiré (figure 7). L'agrandissement A' représenté sur la figure 8 illustre un tel arrondissement pour les sommets « s » des pyramides et les zones en creux « b » disposées entre les pyramides ainsi que le lissage des flancs « f » (traits pleins sur la figure 8), une fois le film mince 11 retiré.

Puis, comme illustré sur la figure 9, l'opération de gravure isotrope peut être suivie de la formation, sur ladite surface, d'un empilement multicouche comprenant successivement :

- une couche mince en silicium amorphe intrinsèque 2 constituant, sur la figure 9, une couche de passivation,

- une couche mince en silicium amorphe 3 présentant un type de dopage opposé au type de dopage du substrat en silicium cristallin,

- une électrode 4

- et un collecteur de courant 5.

De plus, la face avant 1a du substrat 1 en silicium cristallin peut subir, après le traitement par gravure isotrope et avant la formation de l'empilement multicouche, au moins une étape de nettoyage et une étape de séchage. Ainsi, à titre d'exemple, la face 1a du substrat 1 peut subir un traitement avec un mélange d'acide fluorhydrique et d'acide chlorhydrique (HF/HCI), avec une faible teneur en HF, afin d'éviter une nouvelle contamination de la surface. Le traitement de nettoyage peut aussi être réalisé avec des vapeurs d'acide fluorhydrique (HF), suivi d'un rinçage avec un mélange d'eau désaérée sans oxygène libre et d'HCI pour éviter toute pollution de la surface par de l'oxygène. Cette pollution entraînerait la formation prématurée d'un oxyde natif, néfaste pour la réalisation de bonnes passivations de surface. De plus, une opération de séchage peut suivre, pour éviter tout dépôt contaminant sur les pyramides. Elle est, par exemple, réalisée avec de l'alcool isopropylique (IPA) vaporisé ou dans un liquide à faible tension de surface ou bien par immersion dans une solution liquide telle que de l'eau désaérée suivie d'une immersion dans une solution d'IPA de préférence chauffée. Avantageusement, la formation de l'empilement multicouche, par exemple par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) peut alors être réalisée jusqu'à une demi-heure après le séchage, sans diminution du rendement des cellules photovoltaïques obtenues.

Comme dans les modes de réalisation représentés sur les figures 1 et 2, la face arrière 1 b du substrat 1 peut, avantageusement, être recouverte par au moins une couche mince. Elle peut, par exemple, être recouverte par une électrode 6 telle que celle représentée sur la figure 1 ou bien par un empilement multicouche tel que celui représenté sur la figure 2. De plus, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci- dessus, en particulier en ce qui concerne le type de dopage du substrat 1 et des couches en silicium amorphe 3 et 8. Par conséquent, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation comprenant un substrat en silicium cristallin dopé n et des couches en silicium amorphe 3 et 8, respectivement dopées p et n. La couche en silicium amorphe 3 présente un type de dopage contraire à celui du substrat 1 , afin de former l'hétérojonction de la cellule photovoltaïque et la couche en silicium amorphe 8 disposée du côté de la face arrière 1b du substrat 1 présente, en particulier, un type de dopage identique à celui du substrat 1. Par ailleurs, au lieu d'être en silicium amorphe, les couches minces 3 et 8 peuvent aussi être en silicium microcristallin.

De même, les modes de réalisation décrits ci-dessus illustrent une gravure anisotrope et un traitement par gravure isotrope de la face avant 1a du substrat 1. Cependant, ces gravures pourraient être envisagées non pas sur la face avant 1a du substrat 1 , mais sur sa face arrière 1 b ou même, en plus de la face avant 1a du substrat 1 , sur la face arrière 1 b du substrat 1. Dans ce cas, la couche mince en silicium amorphe ou microcristallin 8 de l'empilement multicouche disposé sur la face arrière 1 b présente un type de dopage identique à celui du substrat en silicium cristallin 1. Par ailleurs, selon une variante de réalisation, une étape de dépôt d'une couche d'un matériau d'une nature et/ou d'une structure cristalline et/ou d'une morphologie différente à celle du substrat 1 peut être réalisée entre l'étape de gravure anisotrope et le traitement par gravure isotrope. Une telle couche peut être formée par du silicium amorphe ou du silicium polycristallin ou bien par de l'oxyde de silicium ou par un oxyde à haute permittivité (High K) tel que l'Hf0 ₂ ou Al ₂ 0 ₃ ou Zr0 ₂ . Elle peut, par exemple, être déposée par une technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), à une température appropriée (par exemple de l'ordre de 100°C à 800°C). Ainsi, à titre d'exemple, sur les figures 10 à 12, une couche 12a formée par du silicium amorphe ou polycristallin est disposée sur la face avant 1 a du substrat 1 entre l'étape de gravure anisotrope et le traitement par gravure isotrope. Dans ce cas, l'opération d'oxydation par voie sèche activée thermiquement permet d'oxyder le silicium de la couche 12a en même temps que la face du substrat 1 a sur laquelle est disposée ladite couche 12, afin de former un film mince en oxyde de silicium 11. Sur les figures 13 à 15, une couche 12b formée par de l'oxyde de silicium est disposée sur la face avant 1 a du substrat 1 , une fois ladite face texturée. Dans ce cas, l'opération d'oxydation par voie sèche activée thermiquement permet d'oxyder, au travers de la couche 12b, la face avaiit du substrat 1 , afin de former entre le substrat 1 et la couche 12b, un film mince en oxyde de silicium 11.

Dans tous les cas et comme illustré sur les figures 12 et 15, la couche 12a ou 12b est retirée lors de l'opération de retrait du film mince 11 en oxyde de silicium. De plus, cette couche 12a ou 12b doit être suffisamment épaisse, par exemple de l'ordre de la centaine de nanomètres. Elle est destinée à favoriser l'amélioration de l'état de surface de la surface traitée par gravure isotrope. En particulier, il se forme lors du dépôt de cette couche, un arrondissement au sommet « s » des pyramides et dans les zones « b » entre les pyramides. Ainsi, il est possible de différencier l'oxydation des flancs « f » de l'oxydation des zones « b » et des sommets « s » par rapport aux flancs « f » des pyramides, ce qui améliore le lissage des flancs « f » et l'arrondissement des zones « b » et des sommets « s ».

À titre d'exemple, un substrat présentant initialement un axe cristallographique <100> orienté perpendiculairement à sa surface est texturé afin de présenter, en surface, des pyramides ayant des sommets « s » et des creux « b » entre les pyramides ayant chacun une courbure présentant typiquement un rayon moyen de 30 nm. Il peut s'agir d'un substrat. Une couche 12a en silicium, d'une épaisseur de l'ordre de 100 nm est déposée par LPCVD sur ladite surface, dans une gamme de température de 500 à 620°C. Le silicium ainsi déposé est, alors, amorphe ou polycristallin. De plus, suivant le besoin, cette couche 12a peut être dopée. Il est à noter qu'après le dépôt de la couche 12a, les sommets « s » et les creux « b » formés par la couche 12a sont arrondies. Cet arrondissement permet d'obtenir un rayon de courbure de l'ordre de 200nm de rayon de courbure à l'aplomb des creux des pyramides. De plus, il est possible d'ajuster l'épaisseur de la couche 12a en fonction du rayon de courbure souhaité, selon les besoins de l'utilisateur. Cette couche est alors oxydée thermiquement pour en consommer toute son épaisseur par exemple par oxydation à 950°C sous vapeur d'eau (mode « steam »). Lors de l'oxydation, la présence de l'arrondi à la surface de la couche 12a en silicium induit alors un arrondi à la surface du substrat en silicium initial, au niveau des sommets et des creux des pyramides avec un rayon de courbure de l'ordre de 200 à 300 nm à l'aplomb des creux entre les pyramides. Après le retrait de l'oxyde, cette forme arrondie est conservée.

Selon une autre variante de réalisation, la couche de passivation formée par la couche mince en silicium amorphe intrinsèque 2 sur la figure 9 peut être au moins formée par une couche mince en oxyde cristallin de silicium disposée directement sur la surface du substrat préalablement traitée par gravure isotrope. Une telle couche mince en oxyde cristallin de silicium est, avantageusement, obtenue par oxydation superficielle radicalaire de la surface du substrat (1), par exemple au moyen de radicaux oxygénés obtenu à partir d'oxygène et/ou d'ozone et/ou d'eau, et elle n'est pas retirée. Elle a, avantageusement, une épaisseur inférieure ou égale à 2nm et elle peut être recouverte par de l'oxyde amorphe de silicium. À titre d'exemple, l'oxydation d'une partie superficielle du substrat 1 peut être réalisée à partir d'oxygène et de rayonnements ultraviolets ayant une gamme de longueurs d'onde comprise entre 160nm et 400nm. Les longueurs d'onde des rayonnements ultraviolets utilisés sont, par exemple, d'environ 185nm et d'environ 254nm. Dans ce mode particulier de réalisation, l'oxygène, sous l'action des rayonnements ultraviolets, se dissocie en radicaux libres O ^" et en ozone et lesdits radicaux libres oxydent la surface du silicium et forment au moins la couche mince en oxyde cristallin de silicium. De plus, dans une autre variante de réalisation, la couche de passivation peut être formée par la couche mince en oxyde cristallin de silicium et par la couche mince en silicium amorphe intrinsèque, cette dernière étant disposée entre la couche mince en oxyde cristallin de silicium et la couche mince en silicium amorphe ou microcristallin.

Enfin les modes de réalisation décrits ci-dessus concernent une cellule photovoltaïque à hétérojonction. Cependant, le traitement par gravure isotrope exposé dans ces différents modes de réalisation peut être appliqué à une surface d'un substrat en silicium cristallin ayant préalablement subi une étape de gravure anisotrope pour réaliser tout type de cellules photovoltaïques et plus particulièrement pour réaliser des cellules photovoltaïques à homojonction.