ETUDE ET REALISATION DE CELLULES PHOTOVOLTAIQUES EN SILICIUM PAR RECUIT THERMIQUE RAPIDE PDF Download
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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.
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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.
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LE BUT DE CETTE THESE EST D'ETUDIER LA FORMATION DE COUCHES DE DIOXYDE DE SILICIUM OBTENUES A PARTIR DU DEPOT D'UNE SOLUTION SILICEUSE INTRINSEQUE OU DOPEE PHOSPHORE SUIVI D'UN RECUIT THERMIQUE RAPIDE EN FOUR A LAMPES. IL S'AGIT D'ADAPTER CETTE TECHNOLOGIE A LA FABRICATION D'UN EMETTEUR DE PHOTOPILE EN UTILISANT LA COUCHE D'OXYDE DEPOSE COMME ELEMENT DE PASSIVATION DE SURFACE. LE PREMIER CHAPITRE POSE LE PROBLEME DE LA FORMATION D'UN EMETTEUR CONVENTIONNEL EFFICACE DE CELLULE SOLAIRE COMPTE TENU DES DIFFERENTES LIMITATIONS LIEES AU SURDOPAGE DU MATERIAU SILICIUM. IL CONVIENT POUR CELA DE REALISER DES JONCTIONS PEU PROFONDES REVETUES D'UNE COUCHE DE PASSIVATION DE SURFACE. LES TECHNIQUES DE DEPOT ET DE CROISSANCE D'OXYDE LES PLUS GENERALEMENT UTILISEES Y SONT DECRITES, AVANT DE PROPOSER NOTRE PROPRE SOLUTION TECHNOLOGIQUE. LE QUATRIEME CHAPITRE PRESENTE CELLE-CI COMME UNE TECHNIQUE ALTERNATIVE CAPABLE DE PRODUIRE DES COUCHES D'OXYDE MINCES ET EPAISSES DE BONNE QUALITE STRUCTURELLE ET ELECTRONIQUE EN UN MINIMUM DE TEMPS. L'ETUDE DE LA DIFFUSION DU PHOSPHORE A PARTIR D'UNE COUCHE DE SILICE DOPEE EST PRESENTEE DANS LE CINQUIEME CHAPITRE. L'AMINCISSEMENT DES COUCHES D'OXYDES DEPOSEES JUSQU'A DES EPAISSEURS AUSSI FAIBLES QUE 10 NM PERMET D'ABAISSER LA CONCENTRATION DE DOPANT EN SURFACE ET DE REDUIRE LA PROFONDEUR DE JONCTION. D'AUTRE PART DANS L'INTERVALLE DE TEMPERATURE UTILISE, LES QUANTITES DE DOPANTS DISPONIBLES RESTENT SUFFISANTES POUR INDUIRE UNE AMELIORATION DE LA LONGUEUR DE DIFFUSION DES PORTEURS MINORITAIRES DANS LE SUBSTRAT DE SILICIUM DURANT L'ETAPE DE DIFFUSION DU PHOSPHORE PAR UN PROCESSUS DE MIGRATION DE MIGRATION DES IMPURETES METALLIQUES. ENFIN, L'EFFET DE PASSIVATION DE SURFACE DES COUCHES D'OXYDE DOPE EST DEMONTRE. CE PROCEDE DE FABRICATION PERMET DONC DE FABRIQUER EN UN SEUL CYCLE THERMIQUE UN EMETTEUR DE CELLULE SOLAIRE REUNISSANT TOUTES LES CONDITIONS POUR UN FONCTIONNEMENT OPTIMAL, ET SE PRESENTE DONC COMME UNE TECHNOLOGIE ECONOMIQUE, SURE ET EFFICACE
Author: KING.. KIS SION Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 173
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NOUS AVONS ESSAYE DE REALISER DES CELLULES SOLAIRES EN SILICIUM POLYCRISTALLIN SUR VERRE. POUR CELA, NOUS AVONS TOUT D'ABORD EXAMINE LE DEPOT DE SILICIUM POLYCRISTALLIN A PARTIR DU DISILANE DANS L'ESPOIR DE POUVOIR ACCROITRE LA VITESSE DE DEPOT. AVEC CE GAZ, LE DEPOT N'EST UNIFORME QU'A BASSE TEMPERATURE (450-475 C). MALHEUREUSEMENT, A CES TEMPERATURES, LA VITESSE EST CEPENDANT DU MEME ORDRE DE GRANDEUR QUE CELLE OBTENUE AVEC LE SILANE, CE QUI REDUIT LES ATTRAITS DU DISILANE. ENSUITE, NOUS AVONS OPTIMISE LE DEPOT D'ITO PAR PULVERISATION CATHODIQUE RF MAGNETRON. L'ITO NOUS A SERVI DE CONTACT ELECTRIQUE SUPERIEUR CONDUCTEUR ET TRANSPARENT. DES COUCHES PEU RESISTIVES, D'ENVIRON 0,5 M CM ONT ETE OBTENUES. DIVERSES METHODES DE CARACTERISATION : RAYONS X, MESURES D'EFFET HALL, SUIVI DE LA CRISTALLISATION PAR LA CONDUCTANCE, PHOTOLUMINESCENCE, MESURES DE RESONANCE DE SPIN ELECTRONIQUE, ELLIPSOMETRIE ET MESURES DE PHOTOCOURANT MODULE, ONT ETE UTILISEES POUR DETERMINER LA QUALITE ET LA CRISTALLISATION DE COUCHES EPAISSES ( 1 M) DE SILICIUM POLYCRISTALLIN DEPOSE A PARTIR DU SILANE. AINSI, NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE LA MEILLEURE QUALITE DES COUCHES DEPOSEES A UNE PRESSION DE 1000 BAR PAR RAPPORT A CELLES DEPOSEES A DES PRESSIONS INFERIEURES. LA REALISATION DE DIODES P#+IN#+ EN SILICIUM POLYCRISTALLIN A MIS EN EVIDENCE QUE LA GRAVURE D'UN MESA PERMETTAIT D'AUGMENTER LE REDRESSEMENT DE LA DIODE ET QU'UN RECUIT AU-DELA DU TEMPS NECESSAIRE A LA CRISTALLISATION DES COUCHES POUVAIT AVOIR DES CONSEQUENCES BENEFIQUES. NOUS AVONS ABOUTI AUX PARAMETRES SUIVANTS : UN COURANT EQUIVALENT DE COURT-CIRCUIT DE 2 MA/CM#2 ET UNE TENSION DE CIRCUIT OUVERT DE 0,2 V.
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NOUS AVONS SIMULE LES PROFILS DU COURANT INDUIT PAR FAISCEAU LASER (LBIC) AU VOISINAGE D'UN JOINT DE GRAINS ET D'UNE JONCTION PARALLELE A LA SURFACE EN UTILISANT LES MODELES DE MAREK ET IOANNOU. NOUS POUVONS ALORS DETERMINER LA VITESSE DE RECOMBINQISON V#S AU JOINT ET LA LONGUEUR DE DIFFUSION L DANS LES GRAINS. CES DEUX MODELES ONT ETE APPLIQUES POUR ETUDIER L'EVOLUTION DE L'ACTIVITE ELECTRIQUE DES BICRISTAUX SIGMA 9 ET 13 AVEC LES DIFFERENTS TRAITEMENTS THERMIQUES. SIGMA 9 RESTE TOUJOURS INACTIF. PAR CONTRE, SIGMA 13 DEVIENT ACTIF APRES UN TRAITEMENT DE 24 H A 850 C. UNE AUGMENTATION DE V#S AVEC LA POLARISATION INVERSE DE L'ECHANTILLON A ETE OBSERVEE, CE QUI CONFIRME LA PRESENCE D'UNE BARRIERE DE POTENTIEL AU JOINT. D'AUTRE PART, NOUS AVONS SUIVI L'EVOLUTION DE L DANS LE SILICIUM POLYCRISTALLIN "POLIX" PENDANT LE PROCESSUS DE FABRICATION DE CELLULES SOLAIRES. UNE NETTE AMELIORATION (80%) A ETE OBSERVEE APRES LA FORMATION DE LA JONCTION. UN AUTRE PHENOMENE REMARQUABLE EST L'AUGMENTATION DE L APRES LE DEPOT DE LA COUCHE ANTIREFLET. CECI A ETE INTERPRETE PAR LA SEGREGATION DE TITANE AUX DISLOCATIONS, VIA LES LIAISONS TI-O. L'INFLUENCE DES DIFFERENTES CONDITIONS DE RECUIT RAPIDE ISOTHERME SUR L A ETE AUSSI ETUDIEE. NOUS AVONS OBSERVE, POUR TOUTES LES TEMPERATURES SAUF 400 ET 500 C, UNE DEGRADATION DE L SUIVIE PAR UN EFFET DE RESTAURATION. SEULS LES RECUITS A 400 ET 500C N'ONT PAS D'EFFET NEFASTE SUR L. CE TRAVAIL A ETE COMPLETE PAR LA REALISATION DE CARTOGRAPHIES NUMERIQUES, EN FAUSSES COULEURS, METTANT EN EVIDENCE LES VARIATIONS LOCALES DES PROPRIETES DE TRANSPORT
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Le défi majeur auquel est confrontée l'industrie du photovoltaïque est de trouver des solutions pour produire des cellules solaires présentant un rendement de conversion élevé et un faible coût de production. La fabrication de substrats de silicium pour des applications photovoltaïques par frittage de poudres de silicium est une des solutions prometteuses pour relever ce challenge. Ces substrats frittés peuvent être utilisés directement après une étape de recristallisation comme couche active de la cellule solaire. Préparés à partir de poudres de silicium de qualité métallurgique (Si-MG), ils peuvent servir également de substrats pour des cellules solaires en couche mince de silicium cristallin déposé par épitaxie. Cependant les impuretés métalliques présentes dans le substrat peuvent diffuser vers la couche active lors des différentes étapes thermiques intervenant lors de la fabrication de la cellule et dégrader ainsi le rendement. De plus des quantités importantes d'oxygène peuvent fragiliser le substrat fritté et limiter sa conductivité électrique. L'objectif principal de ces travaux de thèse est la mise au point et l'optimisation d'un procédé de purification des poudres et frittés de silicium et d'en comprendre les processus physiques et chimiques qui contrôlent la réaction. Durant ces travaux, des conditions optimales d'élaboration et de traitements minimisant l'oxydation des poudres ont pu être trouvées afin d'obtenir une bonne tenue mécanique des frittés et ainsi de mettre en œuvre les réactions de purification dont l'oxydation constitue un obstacle majeur. La mise au point d'une technique de purification des poudres Si-MG à l'état solide en présence d'un gaz chloré a permis de réduire de plus de 90 % les impuretés métalliques initialement présentes dans la poudre. Certaines impuretés telles que le Ti et le Mn sont réduites drastiquement déjà à 900 °C tandis que la réduction des concentrations en Fe par exemple est plus efficace à partir de 1100°C. Le développement d'un modèle d'exo-diffusion a permis de prédire l'évolution de la teneur en impuretés dans les poudres et de bien comprendre les mécanismes d'élimination de ces impuretés. La mise au point de protocoles expérimentaux visant à minimiser les sources de contamination durant le procédé de frittage ont mené à une réduction de la concentration d'éléments légers (C, O) dans le matériau fritté de 95%. Nous savons également qu'un traitement de recristallisation passant par la fusion du matériau fritté permettait de réduire drastiquement les teneurs en impuretés présentes dans le substrat ; ce traitement thermique utilisé pour améliorer la qualité cristalline permet en particulier de réduire les teneurs en oxygène et en impuretés métalliques. Par contre le carbone et les dopants (B, P) n'évoluent pas après recristallisation. Enfin en réalisant des cellules solaires sur des substrats frittés utilisant les protocoles de préparation des poudres et les traitements de recristallisation, nous avons montré que les substrats frittés permettaient d'obtenir des cellules solaires fonctionnelles.
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Les cellules photovoltaïques en couches minces de silicium cristallin sont des candidates prometteuses pour les développements futurs de l'industrie photovoltaïque, au travers des réductions de coûts attendues et des applications dans les modules souples. Pour devenir compétitive, la filière des couches minces de silicium monocristallin doit se différencier des filières classiques. Elle est donc généralement basée sur l'épitaxie de couches de haute qualité puis sur le transfert de ces couches vers un support mécanique pour terminer la fabrication de la cellule et réutiliser le premier substrat de croissance. Le but de cette thèse est de trouver les associations technologiques qui permettent de réaliser des cellules photovoltaïques en couches minces et ultra-minces de silicium monocristallin à haut-rendement. Les travaux présentés s'articulent selon deux axes principaux : le développement et la maîtrise de procédés technologiques pour la fabrication de cellules solaires en couches minces et l'optimisation des architectures de cellules minces haut-rendement.Dans ce cadre de travail, les développements des techniques de fabrication ont d'abord concerné la mise au point de procédés de transfert de couches minces : une technologie basse température de soudage laser et un soudage par recuit rapide haute température. Afin d'augmenter le rendement de conversion, nous avons développé des structurations de surface utilisant les concepts de la nano-photonique pour améliorer le pouvoir absorbant des couches minces. Avec une lithographie interférentielle à 266 nm et des gravures sèches par RIE et humides par TMAH (Tetramethylammonium Hydroxide), nous pouvons réaliser des cristaux photoniques performants sur des couches épitaxiées de silicium. Finalement, nous avons pu concevoir des architectures optimisées de cellules solaires minces à homo-jonction de silicium et à hétéro-jonction silicium amorphe / silicium cristallin plus performantes électriquement, grâce aux outils de simulation électro-optique. Notre approche théorique nous a aussi conduits à expliciter les phénomènes électriques propres aux couches minces, et à démontrer tout le potentiel des cellules photovoltaïques minces en silicium monocristallin.
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DANS LE CADRE DU DEVELOPPEMENT DES ENERGIES RENOUVELABLES, LA CONVERSION QUANTIQUE DU RAYONNEMENT SOLAIRE A ATTEINT LE NIVEAU INDUSTRIEL. LES CADENCES DE FABRICATION ACTUELLES CORRESPONDENT A UNE PHOTOPILE DE 0.1 0.1 M2 PAR SECONDE. LE BUT DE CE TRAVAIL A ETE D'ANALYSER ET D'ETUDIER LES CONTACTS OHMIQUES SERIGRAPHIES POINT CLES DE LA TECHNOLOGIE DU COMPOSANT, ET DE DEFINIR UNE METHODE AMELIOREE ET INDUSTRIALISABLE. L'ANALYSE A ETE EFFECTUEE PAR LA METHODE TLM APPLIQUEE AU SILICIUM MULTICRISTALLIN. LES CONTACTS ONT ETE ETUDIES EN FONCTION DE DIVERSES ETAPES DE FABRICATION DE LA PHOTOPILES: LES INFLUENCES DE LA COUCHE DE DIOXYDE DE SILICIUM (COUCHE DE PASSIVATION) ET DE DIOXYDE DE TITANE (COUCHE ANTIREFLET) ONT ETE ANALYSEES. LES DIFFERENTES ETAPES DE TRAITEMENTS THERMIQUES (CUISSON ET RECUIT) NECESSAIRES A LA REALISATION DES CONTACTS ONT ETE ETUDIEES, AUSSI BIEN EN RECUIT CLASSIQUE QU'EN RECUIT RAPIDE ISOTHERME. DANS CE DERNIER CAS, L'INFLUENCE DU GAZ AMBIANT ET DE LA VITESSE DE REFROIDISSEMENT ONT ETE PRIS EN COMPTE. L'AMELIORATION OBTENUE EST SPECTACULAIRE POUR LE CONTACT ARRIERE TRAITE A 850C, LA RESISTIVITE DE CONTACT EST DIVISEE PAR 10 PAR RAPPORT AU PROCESSUS STANDARD LORSQU'IL Y A UNE COUCHE DE DIOXYDE DE SILICIUM ET UNE COUCHE DE DIOXYDE DE TITANE ENTRE LE SUBSTRAT ET LE CONTACT ET ENCORE DIVISEE PAR 10 EN L'ABSENCE DE LA COUCHE DE DIOXYDE DE SILICIUM
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NOUS AVONS RESUME DANS CE TRAVAIL LES PRINCIPAUX MODELES DE DIFFUSION QUI PERMETTENT DE COMPRENDRE LES MECANISMES DE DIFFUSION DU PHOSPHORE DANS LE SILICIUM A PARTIR DE SILICES DOPEE. LE SIMPLE MODELE DE FERMI OU CELUI DE FAIR NE PERMETTENT PAS DE DECRIRE LA CINETIQUE DE DIFFUSION DU PHOSPHORE DANS LE SILICIUM. LE COUPLAGE COMPLET ENTRE LES LACUNES, LES INTERSTITIELLES ET LES IMPURETES CONSTITUENT UN MODELE PLUS GENERAL, PRENANT EN COMPTE LA RECOMBINAISON DES DEFAUTS PONCTUELS. NOUS AVONS SIMULE LA DIFFUSION DU PHOSPHORE A PARTIR DE SOURCES SOD (SPIN-ON DOPANT) DANS LE FOUR CONVENTIONNEL A L'AIDE DU MODELE A COUPLAGE COMPLET, CE DERNIER APPROCHE CORRECTEMENT LES PROFILS EXPERIMENTAUX. CEPENDANT LA SIMULATION DE CETTE MEME DIFFUSION DANS LE CAS DU FOUR A LAMPES, MONTRE QUE LE MODELE A COUPLAGE COMPLET AVEC SES EQUATIONS DE DIFFUSION EN EQUILIBRE EST INCAPABLE D'INTERPRETER LA DIFFUSION RAPIDE DU PHOSPHORE DANS LE SILICIUM. NOUS AVONS PAR AILLEURS BIEN APPROCHE LA REDIFFUSION DU PHOSPHORE DANS LE SILICIUM PAR RECUIT DANS LE FOUR A LAMPES A L'AIDE DE CE MODELE. NOUS EN AVONS CONCLU QUE L'INVALIDITE DE CE MODELE POUR LA DIFFUSION THERMIQUE RAPIDE DU PHOSPHORE A PARTIR DE FILMS SOD DANS LE SILICIUM EST D'ORIGINE DES EFFETS TRANSITOIRES DE LA CINETIQUE DE DIFFUSION. NOUS AVONS SUGGERE QUE PLUS PARTICULIEREMENT LA REACTION PERMETTANT L'INJECTION DE PHOSPHORE INTERSTITIEL EST HORS EQUILIBRE ET PERMET D'INJECTER DE GRANDES QUANTITES DE PHOSPHORE INTERSTITIELS DANS LE SILICIUM CE QUI EXPLIQUERAIT L'ACCELERATION DE LA CINETIQUE DE DIFFUSION THERMIQUE RAPIDE DU PHOSPHORE. NOUS AVONS UTILISE LES SOURCES SOD DE DOPANTS ET LA DIFFUSION DANS LE FOUR A LAMPES POUR REALISER DES CELLULES SOLAIRES EN UN SEUL CYCLE THERMIQUE DE DUREES INFERIEURES A UNE MINUTE. L'EMETTEUR, SA PASSIVATION PAR LE FILM D'OXYDE RESIDUEL AINSI QUE LE CHAMP ARRIERE ONT AINSI ETE FORMES SIMULTANEMENT. LE RENDEMENT ATTEINT EST DE L'ORDRE DE 12.8% SANS CHAMP ARRIERE ET DE 14% AVEC CE DERNIER.
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Cette étude prend place dans le cadre du projet ANR Inxilicium visant à la réalisation de cellules solaires en couches minces de silicium par jet d'encre. Les nanoparticules de silicium sont des matériaux à fort potentiel pour la levée de verrous technologiques grâce à leurs propriétés spécifiques. Des encres de nanoparticules de Si issues de diverses méthodes de synthèse ont été imprimées par jet d'encre sur différents substrats : quartz, électrodes métalliques (aluminium, molybdène) et transparente conductrice (ZnO:Al). L'optimisation du procédé d'impression, de l'interaction encre/substrat (via la modulation de l'énergie de surface des substrats) et de l'étape de séchage a permis l'obtention de couches minces homogènes et continues (plusieurs centaines de nm à quelques μm d'épaisseur)A posteriori, une étape de recuit est nécessaire pour recouvrer des propriétés fonctionnelles. L'utilisation de nanoparticules à la physico-chimie de surface contrôlée fait décroître les températures de frittage de 1100 °C à environ 600 °C. En complément, des recuits sélectifs (micro-ondes et photonique) ont été évalués pour leur application sur des substrats flexibles et bas coûts.Les propriétés optiques et les interfaces électrode/silicium ont été examinées afin d'intégrer ces couches dans des dispositifs (cellule solaire...). La formation de transitions métallurgiques Al-Si et Mo-Si a été étudiées par DRX-in situ. L'ensemble de ces travaux a permis la réalisation d'une jonction PN montrant un comportement photovoltaïque à fort champ grâce aussi à la mise au point d'une méthode innovante de collage ouvrant la voie à une réduction du bilan thermique des procédés de fabrication.
Author: Nicolas Richet Publisher: EDP Sciences ISBN: 9782759818273 Category : Languages : fr Pages : 209
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L'énergie photovoltaïque est aujourd'hui en plein essor. La part issue des panneaux solaires dans la production d'électricité est de plus en plus importante et connaître le fonctionnement physique et les moyens de production d'une cellule solaire en silicium devient inévitable dans ce domaine. Ce livre présente le mécanisme électronique régissant l'absorption d'un rayon lumineux par le silicium et la propagation du courant créé, en introduisant entièrement la théorie de la jonction p-n. L'auteur décrit dans une deuxième partie les transformations successives d'une plaquette en silicium en cellule solaire. Enfin, dans une troisième partie, les améliorations pour augmenter le rendement des cellules sont exposées et permettent de mieux comprendre comment la filière photovoltaïque se transforme. Destiné à des étudiants, ingénieurs et chercheurs, ce livre permet d'avoir une vue très complète sur les cellules solaires en silicium.
Author: SEBASTIEN.. NOEL
Author: SEBASTIEN.. NOEL
Author: LAURENT.. VENTURA
Author: KING.. KIS SION
Author: KHALED.. MASRI
Author: Alioune Sow
Author: Romain Champory
Author: HAMID.. ELOMARI
Author: ABDELAZIZ.. LACHIQ
Author: Etienne Drahi
Author: Nicolas Richet