Alliages silicium-germanium polymorphes en couches minces pour applications photovoltai͏̈ques
Auteur / Autrice : | Marie-Estelle Gueunier |
Direction : | Jean-Paul Kleider |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences appliquées |
Date : | Soutenance en 2003 |
Etablissement(s) : | Paris 11 |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
Les alliages silicium-germanium amorphes hydrogénés (a-SiGe:H) sont de bons candidats pour réaliser des structures photovoltai͏̈ques multispectrales puisqu'il est possible de diminuer le gap optique de l'alliage en augmentant la teneur en germanium. Néanmoins, ajouter du germanium dans la matrice de silicium conduit généralement à une détérioration des propriétés électroniques du matériau. En revanche, de nombreuses expériences avaient mis en évidence les très bonnes propriétés électroniques d'un matériau nouveau, le silicium polymorphe hydrogéné (pm-Si :H), déposé par PECVD dans des conditions particulières de forte dilution d'hydrogène et de haute pression. L'amélioration des propriétés et de la stabilité du pm-Si :H par rapport au silicium amorphe standard est à l'origine de l'étude présentée dans ce mémoire, à savoir la caractérisation d'alliages SiGe déposés dans les mêmes gammes de pression et de dilution d'hydrogène que pour le pm-Si :H. Les propriétés optiques, structurales, les défauts, et les propriétés de transport ont ainsi été caractérisés pour plusieurs séries d'alliages. De nombreuses techniques complémentaires ont été utilisées, dont la technique du photocourant modulé pour laquelle des développements nouveaux ont été apportés. Nous avons ainsi pu mettre en évidence des propriétés spécifiques à ces alliages, liées à une microstructure particulière de l'hydrogène dans le matériau, qui révèlent leur caractère polymorphe et justifient leur appellation d'alliages SiGe polymorphes (pm- SiGe :H). Des premiers résultats obtenus sur des cellules p-i-n à base de pm-SiGe :H sont également présentés. Les rendements de conversion sont pour l'instant comparables à ceux obtenus à partir d'alliages amorphes (environ 7%). La résolution de problèmes identifiés à l'interface p/i devrait permettre de tirer pleinement profit des améliorations du matériau et d'augmenter le rendement des cellules.