Caractérisations cristallographiques et études des propriétés électriques des composés Cu2Zn(Sn,Si)S4 pour des applications photovoltaïques

par Mohamed Hamdi

Thèse de doctorat en Chimie inorganique, Chimie et sciences des matériaux

Sous la direction de Alain Lafond et de Faouzi Hlel.

Soutenue en 2015

à Nantes , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .

Le jury était composé de Alain Lafond, Faouzi Hlel.


  • Résumé

    L’installation de panneaux photovoltaïques connait une croissance très forte, qui selon les prévisions devrait encore s’accroitre à court moyen et long terme. Différentes technologies du photovoltaïques sont souvent réparties par générations, qui reflètent l’état d’avancement de leur recherche et leur arrivée sur le marché. A ce titre, le développement d’une nouvelle génération de cellules photovoltaïques à base de Cu2Zn(Sn,Si)S4 semble prometteur. Nous nous sommes intéressés dans ce travail d’élargir la famille de ces chalcogénures quaternaires, en faisant la substitution progressive de l’étain par le silicium, ces composés sont nommés CZTSiS. L’analyse par diffraction des rayons RX montrent une transformation structurale dans la série Cu2Zn(Sn,Si)S4, le remplacement de l’étain par le silicium entraine une diminution du volume de maille. En outre, les deux composés limites de cette série n'ont pas la même structure cristalline, il se transforme d’une maille quadratique Cu2ZnSnS4 à une maille orthorhombique Cu2ZnSiS4. Ces résultats ont été confirmés par les études optiques et spectroscopiques, nous a permis de mieux comprendre les phénomènes qui se déroulent avec l’insertion de silicium dans la matrice étudiée. Pour étudier les potentialités de ces nouveaux composés (CZTSiS) comme absorbeurs dans les cellules photovoltaïques, les mesures de la conductivité ont été réalisées utilisant la spectroscopie d’impédance. Ces résultats montrent l’existence de différents modes de conductions.

  • Titre traduit

    Crystal-chemical characterization and study of the electrical properties of CuZn(Sn,Si)S4 compounds for photovoltaic applications


  • Résumé

    The installation of solar panels is experiencing strong growth, according to forecasts should still increase short-medium and long term. The different PV technologies are often divided by generations, reflecting the progress of their research and their arrival on the market. As such, the development of a new generation of solar cells based on Cu2Zn(Sn,Si)S4 looks promising. We sum interested in this work to expand the family of these quaternary chalcogenides, by the gradual substitution of tin by silicon, these compounds are named CZTSiS. The RX analysis showing a structural transformation in the series Cu2Zn(Sn,Si)S4, the replacement of tin with silicon leads to a reduction in the volume mesh. Furthermore, the two compounds of this group limits do not have the same crystal structure; it changed a quadratic mesh Cu2ZnSnS4 to orthorhombic mesh Cu2ZnSiS4. These results were confirmed by optical and spectroscopic, studies allowed us to better understand the processes occurring with the insertion of silicon in the matrix studied. To investigate the potential of these new compounds (CZTSiS) as absorbers in solar cells, conductivity measurements were performed using impedance spectroscopy. These results show the existence of different modes of conduction.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (124 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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