Etude et Caractérisation des Semiconducteurs Ternaires et Quaternaires CuIn1-xGaxSe2 par Spectroscopie Photoacoustique

Abstract

Ce travail concerne l’optimisation des absorbeurs CuIn1-xGaxSe2 pour des applications photovoltaïques. Dans un premier temps, il a été procédé à la simulation des hétérostructures de type CIGS/In2S3/i-ZnO/ZnO:Al afin d’estimer les paramètres électriques et optiques des différentes couches constituant la cellule. Cette approche permet à l’expérimentateur d’optimiser les conditions d’élaboration des hétérostructures envisagées. Dans un deuxième temps, et en se sur basant les résultats obtenus, des absorbeurs ont été élaborés par une technique de dépôt originale à faible coût. Elle est basée sur le principe de transport chimique en phase vapeur à courte distance dans un réacteur fermé (CSVT). Des caractérisations structurales, électriques et optiques ont été réalisées. Des mesures par spectroscopie photoacoustique ont permis d’identifier plusieurs niveaux de défauts discrets présents dans le matériau. Les conditions expérimentales de dépôt ont été optimisées pour une température de substrat de 480 °C et une pression d’iode de l’ordre de 0.03 atm. Pour des applications photovoltaïques, et afin d’élaborer les autres couches, deux techniques d’élaboration ont été utilisées : le dépôt physique en phase vapeur (PVD) pour la fabrication de la couche tampon In2S3 et In2Se3, et la pulvérisation cathodique radiofréquence (rf-magnetron sputtering) pour la fabrication de la fenêtre optique i-ZnO et l’électrode transparente ZnO:Al. Les couches obtenues ont été caractérisées et optimisées.