Caracterisation d'un pilote plasma applique a l'elaboration du silicium photovoltaique role de la chimie du plasma sur les phenomenes de diffusion dans la mise au point du procede

par JOCELYN ERIN

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de J. AMOUROUX.

Soutenue en 1994

à Paris 6 .

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  • Résumé

    La transposition a une echelle industrielle du procede de purification du silicium par fusion sous plasma thermique inductif reactif impose de considerer des applicateurs concus pour des puissances elevees. Il s'agissait alors de qualifier le pilote de 25 kw equipe d'un applicateur a doigts de cuivre refroidis par circulation d'eau. Pour des plasmas d'argon pur, le rendement energetique varie entre 22 et 40% pour une plage de debits se situant entre 40 et 80 1. Min#-#1. L'introduction d'hydrogene dans ces plasmas conduit a une alteration du rendement de couplage inducteur-plasma mais egalement a une augmentation de la conductivite thermique ameliorant les transferts de chaleur plasma-silicium. Le rendement de fusion est alors favorable au plasma hydrogene (8 kw. H. Kg#-#1 pour une fusion sous plasma argon-hydrogene (2%) contre 40 kw. H. Kg#-#1 sous plasma d'argon pur). Sur le plan de l'elaboration du materiau, le deplacement rapide du front de fusion et les gradients thermiques eleves conduisent a un materiau ayant un nombre de defauts eleve (densite de dislocations: 10#6-10#7 cm#-#2). Toutefois quand la resistivite est superieure a 1 ohm-centimetre, les longueurs de diffusion se situent entre 20 et 120 micrometres et les rendements photovoltaiques obtenus sur des cellules de faible dimension (3 cm#2) sans couche anti-reflet sont compris entre 5,5 et 8%. La caracterisation par spectroscopie i. R. T. F montre l'apparition de liaisons si-h qui peuvent presenter un caractere passivant si elles correspondent a la saturation de liaisons pendantes. De plus, a partir de cette etude nous avons pu mettre en evidence la reduction de la concentration en oxygene dissous dans le materiau par le traitement sous plasma d'argon hydrogene. L'analyse des transferts de matiere lors de l'interaction plasma-materiau a ete menee en considerant le silicium mais aussi le graphite qui presente la particularite d'etre solide dans les conditions thermiques ou le silicium est liquide. L'influence de la chimie du plasma sur les phenomenes de diffusion et d'evaporation a ete etudiee. Le transfert de technologie sur le site industriel de photowatt s'est traduit par l'adaptation d'un applicateur plasma sur un four de cristallisation. Les premiers essais indiquent une reduction du temps de fusion de 40%. La comparaison entre les cellules elaborees et les cellules standard souligne une amelioration de la distribution en rendement photovoltaique


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Informations

  • Détails : 224 P.
  • Annexes : 151 REF.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Accessible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1994
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