Caractérisation du silicium multicristallin élaboré en creuset froid inductif : influence des paramètres de croissance et des traitements thermiques ultérieurs sur les propriétés électriques du matériau

par Eric Ehret

Thèse de doctorat en Science des matériaux et des surfaces

Sous la direction de André Laugier.

Soutenue en 1996

à Lyon, INSA , dans le cadre de École Doctorale des Matériaux (Lyon) , en partenariat avec LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (laboratoire) .


  • Résumé

    L'objet de ce mémoire est d'étudier la faisabilité en conversion photovoltaïque de lingots produits en creuset froid inductif; une technique récemment appliquée au silicium par laquelle le matériau moulé est chauffé et maintenu électromagnétiquement afin d'éviter qu'ils ne viennent au contact du creuset refroidi. La nature des centres de recombinaison des porteurs minoritaires doit être déterminée afin de contrôler leur concentration pendant la croissance. Nous avons particulièrement mis l'accent sur l'influence des défauts étendus comme les dislocations et les joints de grains, et les impuretés natives sur les propriétés électriques du matériau. Des corrélations entre la désorientation cristalline et l'activité électriques mesurées aux joints de grains ont été établies. De plus, l'influence de certaines étapes thermiques utilisées dans le processus de fabrication des cellules solaires comme la diffusion de phosphore sur les propriétés électriques du matériau a été étudiée. Par ailleurs, les limites de l'efficacité du gettering externe, liées à la diffusion du phosphore, pour ce type de matériau ont été mises en évidence et expliquées. En outre, certains moyens de caractérisation comme le FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) et la technique LBIC (Light Bearn Induced Current) ont été développés et adaptés au matériau étudié. Les conditions d'élaboration influent fortement sur les propriétés électriques du matériau. Cependant, les inhomogénéités observées ne semblent pas impliquer de fortes recombinaisons. La structure des joints de grains (nombreuses macles de haute symétrie) donne à ce matériau constitué de petits grains des propriétés électriques convenables pour une application photovoltaïque.

  • Titre traduit

    = Characterization of electromagnetically cast multicrystalline silicon : Influence of growth parameters and subsequent thermal annealing on electrical properties of material


  • Résumé

    The aim of this work is to show that the electromagnetically casting (EMC) technique recently introduced in which molten silicon is heated and pinched electromagnetically and enabled the metal not to come into contact with the cold crucible wall is suitable for a photovoltaïc conversion. Moreover, it was important to correlate the photovoltaic results with the history of crystallization of these different ingots and also determined the main limiting factors of this grown method for high efficiency solar cells. Moreover, the influence of thermal annealing used in the solar cell fabrication like phosphorus diffusion are investigated. The limit of gettering efficiency is discussed. This work takes into account the development of a few analysis techniques like FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and LBIC (Light Bearn Induced Current). The geometry of the crystallisation front determines strongly the electrical properties of solar cells and materials. The electrical properties are closed to intragranular structural defects and grain boundaries density. It appears that the main limiting factor is the crystallographic defects in the shape of small grains and bundles of dislocations decorated by metallic impurities. However, these structural inhomogeneities do not seem to involve a strong recombination in entire cell. Thereby, solar cells performances are suitable to the photovoltaic material production.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (192 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 166-178. Références bibliogr. p. 192

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2484)
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