Cellules solaires tandem à nanofils III-V/Si

par Romaric De Lepinau

Projet de thèse en Electronique et Optoélectronique, Nano- et Microtechnologies

Sous la direction de Stephane Collin et de Andrea Cattoni.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Electrical,Optical,Bio: PHYSICS_AND_ENGINEERING , en partenariat avec Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (laboratoire) , Photonique (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 20-04-2017 .


  • Résumé

    Les cellules solaires à base de semiconducteurs III-V sont actuellement le meilleur candidat pour la réalisation de cellules tandem sur silicium à haut rendement. La croissance directe de III-V sur Si est incontournable pour diminuer le coût des cellules tandem III-V/Si, mais le désaccord de maille crée des défauts rédhibitoires dans les couches planaires. L'approche proposée ici consiste à contourner ce problème en utilisant une croissance localisée et sélective de nanofils, dont les faibles dimensions permettent un relâchement des contraintes et une suppression des défauts cristallins. Le premier objectif de la thèse est de fabriquer une cellule solaire à nanofils III-V avec un gap optimum (~1.7eV) par croissance directe sur un substrat de silicium. Le second objectif sera la réalisation d'une cellule tandem complète III-V/Si. Le travail de thèse s'appuiera sur les équipements et savoir-faire du C2N et de l'IPVF : croissance épitaxiale MBE, nanotechnologies, caractérisations structurales et opto-électroniques (TEM, cathodoluminescence, I-V, EQE,...), modélisation,...

  • Titre traduit

    III-V/Si nanowire tandem solar cells


  • Résumé

    III-V solar cells are the best candidate for high-efficiency tandem solar cells on silicon. Direct growth of III-V semiconductors on Si is the best way to decrease the cost of III-V/Si tandem solar cells, but crystal defects are unavoidable in planar layers due to lattice mismatch between III-V and Si. We propose to overcome this issue with localized and selective growth of III-V nanowires. The small lateral dimensions result in relaxation of internal stresses and suppression of crystal defects. The first goal will be to fabricate solar cells based on III-V nanowires with the optimum bandgap (~1.7eV), by direct growth on Si substrates. The second goal will be the realization of tandem III-V/Si solar cells. The work will be based on the equipment and know-how of C2N and IPVF: MBE epitaxial growth, nanotechnology, structural and opto-electronic characterizations (TEM, cathodoluminescence, I-V, EQE...), modelling,...