Silicium de type n pour cellules à hétérojonctions : caractérisations et modélisations

N type silicon for heterojunctions photovoltaic solar cells : characterizations and modeling

• Auteur / Autrice : Wilfried Favre
• Direction : Jean-Paul Kleider
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 30/09/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et Technologies de l'Information, des Télécommunications et des Systèmes (Orsay, Essonne ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Kaminski-Cachopo, Yvan Bonnassieux, Jean-Luc Pelouard, Frédéric Aniel, Delfina Muñoz, Pere Roca i Cabarrocas, Yvonnick Durand, Santo Martinuzzi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Kaminski-Cachopo, Yvan Bonnassieux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hétérojonctions

Silicium -- Couches minces

Conversion photovoltaïque

Mots clés libres

Cellule photovoltaïque

Hétérojonctions

Silicium amorphe hydrogéné

Silicium monocristallin

Silicium multicristallin

Type n

Caractérisations

Modélisations

Simulations numériques

Interfaces a-Si : H/c-Si

Solar cells

Silicon heterojunction

Amorphous silicon

Monocrystalline silicon

Multicrystalline silicon

Type n

Characterizations

Modelling

Numerical simulations

Interfaces a-Si : H/c-Si

Résumé

Les cellules à hétérojonctions de silicium fabriquées par croissance de couches minces de silicium amorphe hydrogéné (a-Si :H) à basse température sur des substrats de silicium cristallin (c-Si) peuvent atteindre des rendements de conversion photovoltaïque élevés (η=23 % démontré). Les efforts de recherche ayant principalement été orientés vers le cristallin de type p jusqu'à présent en France, ce travail s'attache à l'étude du type n pour d'une part déterminer les performances auxquelles s'attendre avec cette nouvelle filière et d'autre part les améliorer. Pour cela, nous avons mis en œuvre des techniques de caractérisation des matériaux composant la structure et de l’interface (a-Si :H/c-Si) couplées à des outils de simulations numériques afin mieux comprendre les phénomènes de transport électronique. Nous nous sommes également intéressés aux cellules à hétérojonctions avec substrats de silicium multicristallin de type n, le silicium multicristallin étant le matériau le plus répandu actuellement dans la fabrication des cellules photovoltaïques.

In this thesis we focus on the silicon heterostructure combining thin films amorphous silicon (a-Si :H) deposited at low temperature on crystalline silicon (c-Si) substrates. We study the different materials and the interface between them through both characterizations, modelling and numerical simulations. The goal is to better understand the influence of the different parameters (doping level, defects density, band offset, ...) on the photovoltaic solar cell's performances in order to get them improved. Structures with multicrystalline silicon substrates are also studied.