Modélisation et caractérisation de cellules solaires à base de Cu (In, Ga) (Se, S)², par Spectroscopie de Courant Photo-Modulé : corrélation avec d'autres caractérisations électriques

par Jaafar Serhan

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Zakaria Djebbour.

Soutenue en 2009

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Modelling and characterization of Cu (In, Ga) (Se, S)² based solar cells by Sub Gap Modulated photocurrent Spectroscopy : correlation with other electrical charaterizations techniques


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  • Résumé

    La cellule solaire à base de CuIn1-xGaxSe2 (CIGS) qui détient le record du rendement de conversion actuellement, possède un gap n’est pas parfaitement adapté au spectre solaire. Par ailleurs, la couche tampon de cette cellule est à base de sulfure de cadmium or l’élément Cadmium peut être toxique dans certaines conditions. Suite à ces problématiques, il est donc intéressant d’une part, d’augmenter le gap de CIGS, afin d’obtenir un gap mieux adapté au spectre solaire, et d’autre part, de remplacer la couche tampon CdS par d’autres couches alternatives exempte du cadmium. La première partie est consacrée à la mise au point d’une nouvelle technique de caractérisation, nommée la spectroscopie de courant photo-modulé sous le gap (SGMPCS). La deuxième partie est dédiée à l’application de la technique de SGMPCS aux dispositifs photovoltaiques à base de CIGS obtenu par co-évaporation. Les résultats obtenus par SGMPCS ont montré la présence de défauts électriquement actifs non sondés par l’AS. Nous pensons que certains de ces défauts sont responsables de la dégradation des performances photovoltaïques de la cellule solaire lorsque l’on cherche à optimiser le gap en rajoutant du gallium. Ces défauts seraient liés à des lacunes, des interstitiels ou des anti-sites des éléments formant la cellule pendant l’élaboration de la couche CIGS. Par ailleurs, une autre série d’échantillons, a été dédiée à l’étude de cellules utilisant une couche tampon, à base de ZnS. Ces cellules présentent de métastabilité juste après leur élaboration. . Nous avons remarqué que le recuit thermique améliore considérablement les performances photovoltaïques et celles-ci tendent après éclairement vers celles obtenues en utilisant la couche CdS. Nous avançons l’hypothèse que cette métastabilité est liée à une densité de charge localisée au voisinage de l’hétérointerface et qui tend à se répartir dans le CIGS à la fois sous l’effet de l’éclairement et sous l’effet du recuit thermique.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([V]-143 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chaque chapitres. 116 réf. bibliogr.

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  • Cote : T Paris 6 2009 689
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