Etude in-situ par ellipsometrie uv-visible et sonde de kelvin de la croissance et des proprietes du silicium microcristallin. Application aux dispositifs photovoltaiques

par SOUMANA HAMMA

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Pere Roca i Cabarrocas.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette these porte sur l'etude in situ de la croissance et des proprietes du silicium microcristallin c-si : h) ainsi que des interfaces intervenant dans les dispositifs photovoltaiques a base de c-si : h et de silicium amorphe (a-si:h). La combinaison des mesures in situ d'ellipsometrie uv-visible avec des mesures de conductivite et de sonde de kelvin nous a permis de correler les proprietes optoelectroniques et structurales des couches pendant leur croissance. Ceci permet une meilleure comprehension des mecanismes caracterisant la transition amorphe / microcristallin et la formation des interfaces dans les dispositifs. En utilisant la technique de depot par plasmas alternes (dite de layer-by-layer) nous avons mis en evidence quatre etapes pendant la formation du c-si:h sur substrat amorphe. L'hydrogene est le moteur principal de la transition amorphe / microcristallin et son role particulier aux differentes etapes de la croissance a ete analyse. La zone (surface ou volume) ou se deroule la germination semble etroitement lie a la presence ou non d'un bombardement ionique. Les proprietes du c-si:h (conductivite, potentiel de contact, stabilite) sont etroitement liees a la fraction cristalline, la fraction de vide, la taille des grains et l'epaisseur de la couche. Ces quantites dependent de la temperature et de la pression de depot qui constituent par ailleurs des parametres essentiels pour l'optimisation de la structure et de la vitesse de depot du c-si : h. Des couches microcristallines dopees n et p tres minces ( 10 nm) ont ete obtenues. L'application de ces couches dans les photopiles nous a conduit a aborder le probleme de l'interface c-si : h/a-si : h. Le depot du c-si : h sur a-si:h peut entrainer dans certaines conditions (temperature, dopage, champ electrique) la formation d'une couche poreuse d'interface avec le a-si:h. Par ailleurs, les mesures de potentiel de contact (sonde de kelvin) nous ont permis de determiner le gap de mobilite du c-si : h ainsi que les discontinuites de la bande de conduction et de la bande valence a l'interface c-si : h/a-si : h. L'etude des profils de potentiel aux interfaces p/i nous a permis de montrer que la longueur d'ecrantage dans le c-si : h est d'au moins un facteur trois superieure a celle mesuree dans le a-si:h ; confirmant ainsi le grand interet du c-si : h dans les applications a base de a-si : h. Aussi, nous avons demontre qu'une excellente caracteristique i(v) peut etre obtenue meme pour des cellules solaires microcristallines deposees a 100\c.


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Informations

  • Détails : 178 p.
  • Annexes : 218 ref.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 1998 513
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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