Etude de depot et des proprietes physiques du silicium polycristallin obtenu par le procede ricvd sur substrats de mullite. Application aux cellules photovoltaiques en couches minces

par STEPHANE BOURDAIS

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de ABDELLILAH SLAOUI.

Soutenue en 2000

à Strasbourg 1 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Apres un etat de l'art sur les cellules photovoltaiques a base de silicium en couche mince (epaisseur entre 5 et 50 m), nous decrivons l'elaboration du materiau silicium polycristallin (pc-si) sur ceramique mullite (3al 2o 3*2sio 2) par depot chimique en phase gazeuse assiste par lampes halogenes (rt-cvd) dans un reacteur a parois froides, a pression atmospherique. L'atout majeur de la mullite est son coefficient d'expansion thermique proche de celui du silicium. Les parametres de depot ont ete la temperature (900-1250\c), la concentration de gaz precurseur sihcl 3 dilue dans h 2 (5-25%) ou l'ajout de gaz dopant bcl 3. La couche pc-si, obtenue a des vitesses de depot entre 1 et 6 m/min et sur de grandes surfaces (6 6 cm 2), est caracterisee par une taille de grain qui augmente de 0,5 a 20 m avec la temperature. La structure cristallographique est colonnaire (grains et joints de grains verticaux) et preferentiellement orientee (220). Les analyses spectrometriques s'averent trop peu sensibles pour evaluer les impuretes issues du substrat. Une analyse dlts indirecte a alors revele une contamination notamment en fer. Les proprietes de transport sont alterees par les etats d'interface aux joints de grains (bien que sensibles a un traitement par hydrogenation) et la duree de vie est sous le seuil de detection (< 1s). L'analyse de la formation de l'emetteur par diffusion de phosphore sur ce materiau pc-si revele la forme tridimensionnelle de la jonction liee a une diffusion acceleree aux joints de grains. Confirme par les caracteristiques photovoltaiques, ce resultat mene a un nouveau concept de cellule photovoltaique a multi-jonctions verticales. Malgre un confinement optique induit par la mullite (avec i c c = 17 ma/cm 2), les performances sont limitees par la petite taille de grain (rendements < 4%). Une etape de recristallisation en phase fondue du silicium sur mullite permet alors d'obtenir un materiau si multicristallin (grands grains : d 1 mm), en couche mince (e15m).


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Informations

  • Détails : 290 p.
  • Annexes : 230 ref.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
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