Elaboration de couches minces d’oxydes transparents et conducteurs par spray cvd assiste par radiation infrarouge pour applications photovoltaÏques

par Jérôme Garnier

Thèse de doctorat en Énergétique. Génie des procédés

Sous la direction de Anne Bouteville.


  • Résumé

    Les oxydes métalliques sont des matériaux pouvant présenter la double propriété d’avoir une haute conductivité électrique et une bonne transparence dans le domaine du visible. Ils sont appelés « oxydes transparents et conducteurs », TCO. Le plus utilisé de ces matériaux est l’oxyde d’indium dopé étain (ITO). L’indium est un élément rare et cher qui avec la demande croissante de l’industrie des écrans plats en ITO, a vu son prix s’envoler. De nombreuses recherches sont basées sur le besoin de trouver un challenger. Des candidats tels que l’oxyde de zinc ou l’oxyde d’étain s'avèrent prometteurs. Pour déposer ces matériaux en couches minces, différentes techniques peuvent être utilisées. Nous avons choisi une technique appelée Spray-CVD car elle présente l’avantage d’avoir des dépôts de qualités avec la réaction de CVD et la facilité de manipulation des précurseurs avec le spray. Pour résumer, c’est une technique simple et économique. La particularité de cette étude est l’utilisation de lampes infrarouges comme chauffage de notre système. L’association de la technique de Spray-CVD et des lampes infrarouges est unique à notre connaissance. Nous avons appelé l’ensemble : IRASCVD (InfraRed Assisted Spray Chemical Vapor Deposition). Afin de déposer des couches compétitives de TCO avec notre technique, deux stratégies ont été déployées. La première consiste à la réalisation d’un réacteur expérimental de Spray-CVD au sein de notre laboratoire. Des films minces d’oxyde d’étain non dopé et dopé au fluor ont été étudiés ainsi que l’optimisation des paramètres de dépôts. Ces couches ont enfin été utilisées en tant qu’électrodes transparentes pour cellules solaires organiques. L’ensemble de cette étude a permis de valider les dépôts de TCO par IRASCVD. La deuxième partie de l’étude consiste à l’utilisation d’un réacteur R&D basé sur le même principe de Spray-CVD. Ce réacteur a permis le dépôt de films minces d’oxyde de zinc non dopé et dopé aluminium. Une attention particulière a été portée à l’influence des infrarouges sur les propriétés des TCO. Ces dépôts ont été comparés avec ceux réalisés avec un chauffage classique. Cette étude souligne l’impact des infrarouges sur les films minces de TCO.

  • Titre traduit

    Deposition of transparent conductive oxides thin films by infraredassisted spray CVD for photovoltaic purposes


  • Résumé

    Materials like metallic oxides are both properties of electrical conductivity and good transparency in the visible range. They are called "Transparent Conductive Oxides", TCO. Nowadays, the most used of this material is the indium oxide doped with tin (ITO). Indium is scarce and expensive since the huge fiat screen industries demand on ITO, his priee is thus increasing a lot. Research is looking for a challenger like tin oxide or zinc oxide which are promising materials. Different techniques can be used to deposit such materials in thin films. We chose the method called Spray-CVD because association of good quality deposition from CVD reaction and facility to handle precursors by spray is advantageous. Thus, this technique is simple and economic. The special feature of this deposition method is used infrared lamps as heating mode. Association of Spray-CVD technique and infrared heating is unique as far as we know. We called this entire system: IRASCVD (InfraRed Assisted Spray Chemical Vapour Deposition). Two strategies are developed to deposit competitive TCO thin films with our technique. The first one consists in building an experimental reactor of Spray-CVD in our laboratory. Fluorine doped and undoped tin oxide thin films have been studied and parameters of IRASCVD reactor have been optimized. These films have been used as transparent electrodes for organic solar cells. This allows us to validate the technique of TCO deposition. The second strategy consists in using a R&D reactor based on the same principle. We deposited aluminum doped and undoped zinc oxide in this reactor. We focused our work on infrared influence on thin films properties. A comparison with films deposited with classical heating such as hot plate has been done. This study highlights infrared impact on TCO thin films.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (196 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Références bibliogr. Glossaire

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