Etude de la chimie interfaciale des heterostructures a base de cu(in,ga)se2. Application a la conversion photovoltaique de l'energie solaire

par BRUNO CANAVA

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Daniel Lincot.

Soutenue en 2000

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Ce memoire presente les resultats d'une etude concernant la chimie interfaciale des heterostructures a base de cu(in, ga)se 2 (cigs), materiau utilise en tant qu'absorbeur de lumiere dans les cellules solaires en couches minces. Un des points cle de l'obtention de cellules solaires performantes repose sur la construction de l'interface par des methodes chimiques en solution a partir du depot d'une fine couche de cds. Dans ce travail, nous avons essaye de mieux comprendre les mecanismes de formation de l'hetero-jonction n-p puis nous avons propose une nouvelle facon d'elaborer la jonction a partir de traitements chimiques ou electrochimiques du cu(in, ga)se 2. Nous avons tout d'abord etudie par xps la surface du cigs non traitee et identifie les composes presents. Nous avons egalement discute en detail des modifications chimiques de surface induites par differents traitements, que ce soit d'oxydation ou de decapage. L'oxydation electrochimique du cu(in,ga)se 2 dans differents milieux sera presentee et ces resultats discutes a partir des analyses de surface et des previsions thermodynamiques. Nous etudierons ensuite les modifications chimiques et electrochimiques de surface du cigs en milieu ammoniaque, en presence ou non de differents ions. Nous presenterons alors les mecanismes de reaction permettant d'expliquer la formation des composes de surface, et discuterons de mecanismes envisageables tels que des reactions d'echange ionique ou d'electro-insertion. Enfin, nous etudierons les proprietes electroniques, par des mesures de sonde kelvin, et photovoltaiques des surfaces modifiees. Nous montrerons que ces proprietes dependent fortement des traitements utilises, et notamment de la chimie de surface. Des dispositifs photovoltaiques de structure zno / cu(in,ga)se 2 modifie / mo / verre ont ete elabores avec des rendements de pres de 13%, valeur proche de celle obtenue en presence de cds. Enfin, nous etudierons en detail la construction de la barriere au sein des cellules en fonction des traitements du cigs. Nous discuterons notamment de la passivation des etats d'interface et du role de la couche fenetre de zno dans l'elaboration de la jonction.


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Informations

  • Détails : 354 p.
  • Annexes : 279 ref.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Disponible 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 2000
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