Elaboration par voies chimiques aqueuses et caractérisation de couches minces de composés ternaires et binaires : CuInS2, Cu2S, In2S3, ZnS, ZnO et SnO2 ; mesures des performances des dispositifs photovoltaïques incluant ces couches.

par Nourhene Kamoun Allouche

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Michel Castagné.

Soutenue le 16-12-2011

à Montpellier 2 en cotutelle avec l'Université de Tunis. Faculté des sciences de Tunis , dans le cadre de Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014) , en partenariat avec IES - Institut d Electronique du Sud (laboratoire) .

Le jury était composé de Michel Castagné, Najoua Kamoun Turki, Alain Foucaran, Yvan Cuminal, Cathy Guasch.

Les rapporteurs étaient Bouchaib Hartiti, Noureddine Yacoubi.


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le cadre de la recherche d'une amélioration des conditions de réalisation des dispositifs photovoltaïques à base du matériau semiconducteur ternaire CuInS2, qui doit constituer la couche absorbante dans la cellule solaire. Différentes techniques économiquement rentables ont été retenues pour l'élaboration de ce matériau : nous avons sélectionné le dépôt chimique en solution (CBD), la pulvérisation chimique réactive avec air (spray) et la pulvérisation chimique réactive sans air (PSA). Les matériaux élaborés ont été inclus dans des dispositifs photovoltaïques, pour lesquels le CuInS2 est réalisé soit avec la méthode PSA (CuInS2/ZnO/SnO2/verre ou CuInS2/In2S3/ZnO/SnO2/verre), soit avec la méthode de spray (CuInS2/In2S3:Al/SnO2/pyrex ou CuInS2/ZnS:In/SnO2/pyrex).Globalement, les propriétés structurales, morphologiques et optiques sont satisfaisantes. Pour les cellules incluant le CuInS2 déposé par spray, le photo-courant existe et atteint jusqu'à 200 µA dans le cas de la cellule CuInS2/ZnS:In/SnO2/pyrex, ou environ 4 A/cm2.

  • Titre traduit

    Chemical Bath Deposition and characterization of ternary and binary thin layers materials : CuInS2, Cu2S, In2S3, ZnS, ZnO and SnO2; measured performances of the photovoltaic devices including these layers


  • Résumé

    Photovoltaic solar cells based on I–III–VI2 ternary chalcopyrite absorber layers, have been the focus of intense investigation for over two decades. The use of chalcopyrite absorbers are highly appealing since their bandgaps correlate well to the maximum photon power density in the solar spectrum. Cu-chalcopyrite semiconductors have been studied extensively in recent years due to their applications as absorbers for large-area low-cost photovoltaic devices. CuInS2 as a chalcopyrite-semiconductor material has a direct band gap of 1.5 eV, a high absorption coefficient and nontoxic constituents and is, therefore, a promising candidate for photovoltaic applications. Different methods have been used to prepare CuInS2 films. Among these methods, spray pyrolysis, used in the present study, is an attractive one because large-area films with good uniformity may be prepared at low cost.


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