Élaboration et caractérisation de couches minces à base de chalcogénures : applications aux cellules photovoltai͏̈ques

par Christophe Amory

Thèse de doctorat en Science des matériaux. Composant pour l'électronique

Sous la direction de Jean-Christian Bernède.

Soutenue en 2003

à Nantes , dans le cadre de École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes) , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Chalcogénures
• Couches minces
• Photopiles

Résumé

L'objectif de ce travail a été de synthétiser des matériaux en couches minces à base de chalcogénures pour une application comme couche absorbante dans les piles photovoltai͏̈ques. Ainsi, des couches minces de diséléniure d'indium en phase ? ont été élaborées par co-évaporation pour différentes températures de substrats. Après une étude fondamentale de ces couches minces, nous avons étudié d'une part leur dopage avec du manganèse et d'autre part leur utilisation comme film précurseur pour les couches minces de Cu(In,Ga)Se2. Le dopage de ?-In2Se3 par le Mn a permis d'améliorer les propriétés électriques, notamment la conductivité d'un facteur 105, et les premières photopiles à base de Cu(In,Ga)Se2 ainsi obtenu ont montré un rendement encourageant de 5,5 %. Parallèlement à cette étude, nous avons mis au point un procédé permettant d'élaborer des couches minces de MoTe2 à basse température que nous avons ensuite utilisées comme film précurseur pour l'obtention de couches minces de MoS2.

Résumé

The aim of the present work was to synthesize, in thin film form, materials based on chalcogenide that which can be used as absorbant layer in solar cells. Thin film of indium sesquiselenide in ? phase (?-In2Se3) have been obtained by co-evaporation for various substrat temperature. After a fondamental study , we have investigated Mn doping of these films and in the other hand their use as precursor layer to obtain Cu(In,Ga)Se2 thin films. Mn doping improve electrical properties of ?-In2Se3, especially the electrical conductivity by five order of magnitude. First solar cells based on Cu(In,Ga)Se2 obtained by our process show a promising efficiency of 5. 5 %. On the other hand we have developed a new synthesis road of MoTe2 thin films at low temperature. These films have been used as precursor to obtain MoS2 thin film.