Etude des propriétés antireflectives et passivantes de couches de SiNx :Hy élaborées par plasma à pression atmosphérique pour application photovoltaïque

par Paul Lecouvreur

Thèse de doctorat en Science pour l’ingénieur. Procédé plasma & photovoltaïque

Sous la direction de Françoise Massines.

Soutenue en 2011

à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) .


  • Résumé

    L’objectif de cette thèse est d’étudier et de développer une nouvelle méthode de dépôt de couche mince assistée par plasma à Pression Atmosphérique (PA) pour des applications photovoltaïques. Aujourd’hui le dépôt de la couche antireflet est réalisé sous vide. L’innovation qui consiste à réaliser à PA l’étape de dépôt de SiNx:Hy sur cellule silicium répond à une problématique de réduction des coûts de fabrication des cellules photovoltaïques. Des conditions permettant d’obtenir une décharge homogène en Ar/NH3/SiH4 sur un substrat silicium à 500°C ont été trouvées. Le plasma est généré par une décharge contrôlée par barrière diélectrique dont le courant est limité par l’ajout d’une résistance en série. La vitesse de dépôt dépend fortement de la quantité des gaz précurseurs et de l’amplitude de la tension appliquée. La valeur maximale atteinte est de 40 nm. Min-1. Le rapport NH3/SiH4 permet en priorité de contrôler l’indice de réfraction de 1,7 à 3,2. Les autres paramètres d’entrée ont une influence moindre sur l’indice de réfraction. La comparaison des propriétés optiques et physico chimiques de couches de même indice optique réalisées à basse pression et à PA montre que les couches PA sont plus absorbantes. Cette absorption est expliquée par la présence de nanopores liés aux passages successifs dans les zones plasmas et par un gradient de chimie du plasma en fonction du temps de résidence du gaz. Des solutions pour y remédier sont proposées. La comparaison des propriétés des cellules a montré une passivation de volume adéquate et une passivation de surface qui se dégrade trop fortement après recuit. Un rendement de 13. 5% a été obtenu sur cellules silicium multicristallin

  • Titre traduit

    Study of the antireflective and passivating properties of SiNx:Hy layers elaborated by atmospheric plasma for photovoltaic applications


  • Résumé

    The goal of this study is to study and develop a new method for thin film deposition assisted by Atmospheric Pressure (AP) plasma for photovoltaic applications. The deposition of the antireflective layer is currently made at low pressure, so the innovation is to achieve, at atmospheric pressure, the step of SiNx: Hy depositing on silicon solar cell. This is an alternative to reduce photovoltaic cell production cost. Conditions for obtaining a homogeneous discharge in Ar/NH3/SiH4 with a silicon substrate heated at 500°C were found. The plasma is generated by a dielectric barrier discharge whose current is limited by a series resistance. The deposition rate strongly depends on the quantity of precursor gases and the amplitude of the applied voltage. The maximum value is 40 nm. Min-1. The ratio NH3/SiH4 controls uppermost the refractive index (between 1. 7 and 3. 2). Other process parameters have a lesser influence on the refractive index. Comparison with layers having the same refractive index made at low pressure shows that atmospheric pressure layers are more absorbent. This absorption is explained (i) by the presence of nanoscale porosity related to the successive passages through the plasma zone (ii) chemical composition gradient as a function of residence time of the gas in the plasma. Solutions to eliminate these effects are proposed. Comparison of the cells’ properties shows a proper volume passivation and a surface passivation which decreases too much after contact annealing. An efficiency of 13. 5% is obtained for multicristallin silicon substrates

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Informations

  • Détails : 1 vol. (206 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 191-203

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  • Bibliothèque : Université Perpignan Via Domitia. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2011 LEC
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