Etude et realisation de cellules photovoltaiques en silicium par recuit thermique rapide

Study and realization of silicon solar cells using rapid thermal processing

• Auteur / Autrice : Sébastien Noel
• Direction : Jean-Claude Müller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Strasbourg 1

Résumé

Cet ouvrage est presente en cinq parties principales. Apres une introduction et a une motivation du recuit thermique rapide (rtr) pour le photovoltaique, un deuxieme chapitre traitant les parametres critiques d'une jonction superficielle et son optimisation, en respectant les phenomenes de fort dopage est presente. Les influences du rtr sur les parametres internes de la cellule, tels que la duree de vie des porteurs minoritaires, l'effet getter et l'evolution des profils de diffusion sont ensuite observe. Un troisieme chapitre concerne les effets du transfert optique de la chaleur. Dans un premier temps l'effet des courtes longueurs d'onde et en particulier des ultraviolets sur la diffusion de phosphore est mis en evidence. Une etude approfondie limite l'effet de ceux ci a la source de dopant ou l'interface source/silicium. Dans un deuxieme temps l'influence thermique de l'emissivite reduite d'une couche d'aluminium deposee sur la face arriere du silicium est discutee. Un quatrieme chapitre presente la realisation et analyse de cellules photovoltaiques par rtr. Differentes methodes de passivation de surface sont discutees et analysees sur des substrats en silicium mono-cristallin et multi-cristallin a l'aide du rendement quantique interne des cellules. Les vitesses de recombinaisons en surface, ainsi que la longueur de diffusion des porteurs minoritaires dans la base en sont deduits. Les resultats theoriques de courant de saturation de l'emetteur et son application a la realisation de cellules ont permis d'obtenir un rendement de conversion record a cette date de 17,5%. Finalement un dernier chapitre analyse la possibilite d'une augmentation du rendement de conversion par un dopage selectif de la face avant. Une approche par des simulations bidimensionnelle est proposee, afin d'apprecier l'esperance de gain de rendement par un emetteur selectif. Les specificites du rtr sont finalement exploitees afin de realiser ce genre de structure en un seul cycle thermique.