Fabriquer des cellules solaires photovoltaïques chez soi avec un four à micro-ondes
Le créateur Dr. Semiconductor démontre la fabrication de cellules en silicium fonctionnelles avec des produits chimiques courants et un chauffage aux micro-ondes de faible puissance.
Par Letizia Giugliano
2 min de lectureHuman-Edited, AI-Assisted
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La fabrication des semi-conducteurs exige généralement des salles blanches spécialisées, mais le créateur Dr. Semiconductor a démontré une méthode pratique de paillasse pour fabriquer chez soi des cellules solaires en silicium fonctionnelles. Le procédé utilise des produits chimiques du commerce et un four à micro-ondes standard pour réaliser une diffusion du phosphore sur des plaquettes de silicium nues, atteignant un rendement de conversion initial d'environ 5 %.
Revêtement chimique sur silicium nu
Le processus de fabrication repose sur une approche DIY de l'innovation dans les semi-conducteurs, transformant des plaquettes de silicium nues en dispositifs photovoltaïques fonctionnels sans équipement de fonderie commercial. Comme le rapporte Hackaday, la procédure commence par une plaquette de silicium de type p nue et non modifiée, découpée en carré. Pour créer la couche de type n requise, un mélange dopant actif au phosphore est préparé en faisant bouillir 1 mL de tétraéthylorthosilicate (TEOS), 0,3 mL d'acide phosphorique à 85 % en masse, 5 mL d'éthanol et 0,25 mL d'eau distillée à feu doux pendant 30 minutes.
Une fois le mélange chimique bouilli, il est déposé par centrifugation sur le substrat de silicium. Le créateur a utilisé un ventilateur d'ordinateur recyclé comme plateforme tournante pour répartir la solution uniformément sur la surface de la plaquette avant le traitement thermique, démontrant une technique de paillasse pratique telle que détaillée sur Hackaday.
Dopage thermique avec un four à micro-ondes
Pour faire pénétrer le dopant phosphore dans la matrice de silicium, la plaquette revêtue est placée dans un four à micro-ondes dédié. Selon Hackaday, le four est chauffé dans un four à micro-ondes classique pendant une demi-heure.
La gestion thermique durant cette phase de chauffage est critique, car les fours à micro-ondes atteignent rapidement des températures extrêmes. L'expérience vidéo a démontré qu'il fallait faire fonctionner l'appareil à moins de 50 % de puissance pour éviter de faire fondre la plaquette de silicium tout en fournissant suffisamment de chaleur pour doper le matériau et établir la jonction semi-conductrice, comme l'explique la couverture de Hackaday.
Application des contacts et rendement mesuré
Après l'étape de diffusion thermique, une fine couche isolante de verre se forme à la surface du composant. Pour accéder aux couches actives sous-jacentes, ce verre est éliminé par ponçage ou gravure chimique afin d'exposer des zones de contact nettes, selon Hackaday.
Les contacts électriques sont ensuite déposés manuellement : un contact gallium-indium est appliqué sur la face arrière en silicium de type p, tandis qu'un morceau d'indium élémentaire est placé sur la face en silicium dopé au phosphore. La cellule prototype achevée dans le cadre du projet a produit un rendement d'environ 5 %. La source note que de futures itérations pourraient améliorer les performances de cette expérience en énergie renouvelable en travaillant en salle blanche, en ajoutant un revêtement antireflet et en optimisant la résistance de contact.
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