Croissance confinée de nanofils de silicium à application solaire photovoltaïque PDF Download
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Book Description
Les nanofils de silicium présentent un fort potentiel d'intégration, et leur utilisation dans des dispositifs électroniques tels que des cellules solaires photovoltaïques ne peut se faire que si leur élaboration et leurs propriétés structurales sont maitrisées. Nous présentons dans cette thèse une méthode de fabrication de matrices de nanofils de silicium par croissance catalysée par l'or ou le cuivre en dépôt chimique en phase vapeur et faisant appel à des matrices de guidage de la croissance en alumine nanoporeuse. Cette technique permet notamment la croissance d'assemblées de nanofils ultra-denses (1.10^{10} nanofils/cm2) sur substrat non préférentiel ou d'hétérostructures comme des nanofils de germanium sur substrat de silicium. Grâce à la diffraction des rayons X nous montrons ensuite que les nanofils produits sont de très bonne qualité structurale malgré leur substrat non préférentiel et la présence d'une légère déformation de leur maille cristalline. Le contrôle de la déformation cristalline de nanofils de germanium est par ailleurs démontré en encapsulant les nanofils dans une coquille de nitrure de silicium. De nouveaux éléments de réflexion sont également rapportés concernant la contamination des nanofils de silicium par le catalyseur de leur croissance. Enfin l'intégration des nanofils de silicium dans des dispositifs solaires photovoltaïques est démontré en faisant appel à des jonctions PN radiales entre le coeur et la coquille des nanofils.
Book Description
Les nanofils de silicium présentent un fort potentiel d'intégration, et leur utilisation dans des dispositifs électroniques tels que des cellules solaires photovoltaïques ne peut se faire que si leur élaboration et leurs propriétés structurales sont maitrisées. Nous présentons dans cette thèse une méthode de fabrication de matrices de nanofils de silicium par croissance catalysée par l'or ou le cuivre en dépôt chimique en phase vapeur et faisant appel à des matrices de guidage de la croissance en alumine nanoporeuse. Cette technique permet notamment la croissance d'assemblées de nanofils ultra-denses (1.10^{10} nanofils/cm2) sur substrat non préférentiel ou d'hétérostructures comme des nanofils de germanium sur substrat de silicium. Grâce à la diffraction des rayons X nous montrons ensuite que les nanofils produits sont de très bonne qualité structurale malgré leur substrat non préférentiel et la présence d'une légère déformation de leur maille cristalline. Le contrôle de la déformation cristalline de nanofils de germanium est par ailleurs démontré en encapsulant les nanofils dans une coquille de nitrure de silicium. De nouveaux éléments de réflexion sont également rapportés concernant la contamination des nanofils de silicium par le catalyseur de leur croissance. Enfin l'intégration des nanofils de silicium dans des dispositifs solaires photovoltaïques est démontré en faisant appel à des jonctions PN radiales entre le coeur et la coquille des nanofils.
Author: David Kohen Publisher: Academiques ISBN: 9783838174471 Category : Languages : fr Pages : 172
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"L'objectif de ce travail porte sur la fabrication et la caractérisation de cellules solaires à jonction radiale à base d'assemblée de nanofils de silicium cristallin. Une étude sur la croissance des nanofils à partir de deux catalyseurs métalliques (cuivre et aluminium) dans une machine de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) à pression réduite est présentée. L'influence des conditions de croissance sur la morphologie, le dopage et la contamination des nanofils par le catalyseur est analysée par des mesures électriques, chimiques (SIMS, Auger) et structurales (SEM, TEM, Raman). Le cuivre est utilisé pour la fabrication d'une cellule solaire avec des nanofils de type p et une jonction radiale créée avec du silicium amorphe de type n. Les performances photovoltaïques de la cellule solaire sont ensuite mesurées et interprétées. Un rendement de conversion de 5% est mesuré sur une cellule avec des nanofils de hauteur 1,5μm." [source : 4ème de couv.].
Author: David Kohen Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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L'objectif de cette thèse porte sur la fabrication et la caractérisation de cellules solaires à jonction radiale à base d'assemblée de nanofils de silicium cristallin. Une étude sur la croissance des nanofils à partir de deux catalyseurs métalliques (cuivre et aluminium) dans une machine de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) à pression réduite est présentée. L'influence des conditions de croissance sur la morphologie, le dopage et la contamination des nanofils par le catalyseur est analysée par des mesures électriques, chimiques (SIMS, Auger) et structurales (SEM, TEM, Raman). Le cuivre est utilisé pour la fabrication d'une cellule solaire avec des nanofils de type p et une jonction radiale créée avec du silicium amorphe de type n. Les performances photovoltaïques de la cellule solaire sont ensuite mesurées et interprétées. Un rendement de conversion de 5% est mesuré sur une cellule avec des nanofils de hauteur 1,5μm.
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Les nanofils (NFs) semiconducteurs sont sujets d'un intérêt croissant depuis une vingtaine d'années pour de nombreuses applications potentielles liées à leurs propriétés optoélectroniques spécifiques. Ils présentent ainsi un intérêt particulier pour l'application photovoltaïque. En effet, l'association du fort coefficient d'absorption des semiconducteurs III-V et du bas coût des substrats de silicium permettrait de réaliser des cellules photovoltaïques à bas coût et à haut rendement. C'est dans ce contexte que s'est déroulée cette thèse qui visait deux objectifs : d'une part, la simulation RCWA (Rigorous CoupledWave Analysis) de l'absorption de la lumière dans un réseau ordonné de NFs de GaAs sur un substrat de silicium et d'autre part, la croissance auto-catalysée de NFs de GaAs par Epitaxie par Jets Moléculaires (EJM) en mode Vapeur- Liquide-Solide (VLS). La simulation RCWA a permis de déterminer les paramètres optimaux en termes de diamètre et hauteur des NFs ainsi que de la période du réseau de NFs pour avoir une absorption optimale de la lumière, en prenant en compte les couches de passivation de GaAlAs et d'ITO. L'étude de la croissance auto-catalysée des NFs de GaAs a permis de déterminer les paramètres de croissance (température, flux de Ga, flux d'As, rapport V/III, ...) optimaux pour avoir une densité, un diamètre et une hauteur de NFs verticaux corrélés aux résultats de simulation. Il a aussi été mis en évidence un rapport V/III critique à ne pas dépasser pour conduire à des NFs de structure cristalline pure Zinc-Blende. Des NFs de GaAs à jonction p-n cœur-coquille ont été produits et caractérisés par EBIC et SSRM. Enfin, nous avons démontré la faisabilité de la croissance auto-catalysée de NFs de GaAlAs sur substrat Si par EJM-VLS.
Author: Ahmed Belasri Publisher: Springer Nature ISBN: 9811554447 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 659
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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Author: John Wilfred Orton Publisher: ISBN: 0199695822 Category : Science Languages : en Pages : 529
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The book is a history of Molecular Beam Epitaxy (MBE) as applied to the growth of semiconductor thin films (note that it does not cover the subject of metal thin films). It begins by examining the origins of MBE, first of all looking at the nature of molecular beams and considering their application to fundamental physics, to the development of nuclear magnetic resonance and to the invention of the microwave MASER. It shows how molecular beams of silane (SiH4) were used to study the nucleation of silicon films on a silicon substrate and how such studies were extended to compound semiconductors such as GaAs. From such surface studies in ultra-high vacuum the technique developed into a method of growing high quality single crystal films of a wide range of semiconductors. Comparing this with earlier evaporation methods of deposition and with other epitaxial deposition methods such as liquid phase and vapour phase epitaxy (LPE and VPE). The text describes the development of MBE machines from the early 'home-made' variety to that of commercial equipment and show how MBE was gradually refined to produce high quality films with atomic dimensions. This was much aided by the use of various in-situ surface analysis techniques, such as reflection high energy electron diffraction (RHEED) and mass spectrometry, a feature unique to MBE. It looks at various modified versions of the basic MBE process, then proceed to describe their application to the growth of so-called 'low-dimensional structures' (LDS) based on ultra-thin heterostructure films with thickness of order a few molecular monolayers. Further chapters cover the growth of a wide range of different compounds and describe their application to fundamental physics and to the fabrication of electronic and opto-electronic devices. The authors study the historical development of all these aspects and emphasise both the (often unexpected) manner of their discovery and development and the unique features which MBE brings to the growth of extremely complex structures with monolayer accuracy.
Author: Jean-Marie Basset Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 3527627103 Category : Science Languages : en Pages : 725
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Covering everything from the basics to recent applications, this monograph represents an advanced overview of the field. Edited by internationally acclaimed experts respected throughout the community, the book is clearly divided into sections on fundamental and applied surface organometallic chemistry. Backed by numerous examples from the recent literature, this is a key reference for all chemists.
Author: Enrico Da Como Publisher: Royal Society of Chemistry ISBN: 1782624066 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 502
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Covering both organic materials, where recent advances in the understanding of device physics is driving progress, and the newly emerging field of mixed halide perovskites, which are challenging the efficiencies of conventional thin film PV cells, this book provides a balanced overview of the experimental and theoretical aspects of these two classes of solar cell. The book explores both the experimental and theoretical aspects of these solar cell classes. Emphasis is placed on understanding the fundamental physics of the devices. The book also discusses modelling over many length scales, from nano to macro. The first book to cover perovskites, this is an important reference for industrialists and researchers working in energy technologies and materials.
Author: Paolo Mele Publisher: ISBN: 9781536160864 Category : Zinc oxide thin films Languages : en Pages : 0
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Zinc oxide (ZnO) is an n-type semiconductor with versatile applications such as optical devices in ultraviolet region, piezoelectric transducers, transparent electrode for solar cells and gas sensors. This book "ZnO Thin Films: Properties, Performance and Applications" gives a deep insight in the intriguing science of zinc oxide thin films. It is devoted to cover the most recent advances and reviews the state of the art of ZnO thin films applications involving energy harvesting, microelectronics, magnetic devices, photocatalysis, photovoltaics, optics, thermoelectricity, piezoelectricity, electrochemistry, temperature sensing. It serves as a fundamental information source on the techniques and methodologies involved in zinc oxide thin films growth, characterization, post-deposition plasma treatments and device processing. This book will be invaluable to the experts to consolidate their knowledge and provide insight and inspiration to beginners wishing to learn about zinc oxide thin films.
Author: Ludovic Dupré
Author: Ludovic Dupré
Author: David Kohen
Author: David Kohen
Author: Abdennacer Benali
Author: Soumyadeep Misra
Author: Ahmed Belasri
Author: John Wilfred Orton
Author: Jean-Marie Basset
Author: Enrico Da Como
Author: Paolo Mele