Etude des propriétés antireflectives et passivantes de couches de SiNx :Hy élaborées par plasma à pression atmosphérique pour application photovoltaïque PDF Download

Author: Paul Lecouvreur
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Languages : fr
Pages : 206

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L’objectif de cette thèse est d’étudier et de développer une nouvelle méthode de dépôt de couche mince assistée par plasma à Pression Atmosphérique (PA) pour des applications photovoltaïques. Aujourd’hui le dépôt de la couche antireflet est réalisé sous vide. L’innovation qui consiste à réaliser à PA l’étape de dépôt de SiNx:Hy sur cellule silicium répond à une problématique de réduction des coûts de fabrication des cellules photovoltaïques. Des conditions permettant d’obtenir une décharge homogène en Ar/NH3/SiH4 sur un substrat silicium à 500°C ont été trouvées. Le plasma est généré par une décharge contrôlée par barrière diélectrique dont le courant est limité par l’ajout d’une résistance en série. La vitesse de dépôt dépend fortement de la quantité des gaz précurseurs et de l’amplitude de la tension appliquée. La valeur maximale atteinte est de 40 nm.min-1. Le rapport NH3/SiH4 permet en priorité de contrôler l’indice de réfraction de 1,7 à 3,2. Les autres paramètres d’entrée ont une influence moindre sur l’indice de réfraction.La comparaison des propriétés optiques et physico chimiques de couches de même indice optique réalisées à basse pression et à PA montre que les couches PA sont plus absorbantes. Cette absorption est expliquée par la présence de nanopores liés aux passages successifs dans les zones plasmas et par un gradient de chimie du plasma en fonction du temps de résidence du gaz. Des solutions pour y remédier sont proposées. La comparaison des propriétés des cellules a montré une passivation de volume adéquate et une passivation de surface qui se dégrade trop fortement après recuit. Un rendement de 13.5% a été obtenu sur cellules silicium multicristallin

Author: Kamal Baba
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Languages : fr
Pages : 24

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Ce travail de thèse a pour but la mise au point et l’optimisation d’un nouveau procédé de dépôt de couches minces d’oxyde de zinc pour des applications photovoltaïques. Le principe de ce procédé, nommé « Spray Plasma », consiste à injecter un aérosol de microgouttelettes d’une solution aqueuse de nitrate ou chlorure de zinc dans un réacteur plasma basse pression. Sous l’effet de l’évaporation rapide et la réactivité du plasma d’argon/oxygène, le précurseur de zinc est transformé en couches minces d’oxyde sur la surface du substrat à température contrôlée. La transformation chimique fait intervenir des radicaux d’oxygène, de OH, des électrons, et des espèces excitées d’argon ou d’oxygène. La caractérisation expérimentale de la décharge par spectroscopie d’émission et par sonde de Langmuir nous a permis de déterminer les paramètres plasma tels que la température électronique (2-4 eV), la température du gaz (400 K), la densité des ions ainsi que l’évolution des espèces réactives du plasma. Parallèlement, ont été développés un modèle hydrodynamique pour calculer l’évolution de la taille et de la température des gouttelettes dans le réacteur d’une part, et un modèle cinétique en volume pour calculer l’évolution des paramètres du plasma d’autre part. La caractérisation des films par différentes techniques (DRX et MEB) nous a montré l’obtention de films nanostructurés avec des vitesses de dépôt de l’ordre de 90 nm/min. Le contrôle des paramètres de dépôt tels que la température du substrat, la concentration en précurseur et la fraction d’oxygène, permet de contrôler l’orientation cristalline, l’épaisseur, la rugosité et la taille des grains des films. Nous avons étudié le rôle de chaque paramètre sur la croissance des films et leurs propriétés structurales, optiques et électriques et corrélé ces résultats avec les caractéristiques du plasma.