Contribution à l’amélioration des performances des cellules solaires CuIn1-xGaxSe2

Abstract

Le développement Récent des structures photovoltaïques est à l’origine de nombreuses études actuellement entreprises sur les cellules solaires en couches minces à base des composées chalcopyrites Cu(In,Ga)Se2 (CIGS). Dans ce contexte technologique important, notre choix a porté, dans un premier temps, sur l’étude par modélisation numérique de la cellule solaire dans la configuration originale dite superstrate à base d’absorbeurs CIGS en couches minces poly-cristallines à partir d’un outil de simulation AMPS-1D. La modélisation nous a permis d’accéder aux paramètres les plus importants pour le bon fonctionnement d’une cellule solaire superstrate de type Zn/In2Se3/CuIn0.7Ga0.3Se2/SnO2:F/Verre, ceci en considérant les phénomènes de la diffusion atomique des espèces chimiques qui sont présents dans la structure. Dans un deuxième temps nous avons mis au point un procédé d’élaboration de couches minces de CIGS, destiné aux grandes surfaces, en utilisant une technique non coûteuse et peu connue dans l’élaboration des absorbeurs de CIGS : la pulvérisation cathodique radiofréquence. Les dépôts de CIGS ont été effectués à différentes température de substrat et ont été soumis à de nombreux recuits thermiques sous atmosphère d’Argon pendant une heure. Les films déposés ont subi une série de caractérisation structurale, morphologique, électrique et optique. L’effet de la température de substrat et de recuit sur lespropriétés des couches ont été étudiés. La morphologie observée en surface montre que les dépôts sont très homogènes et la rugosité augmente avec l’augmentation de la température de substrat. Les mesures à l’EDS ont révélées des compostions très proche de la stœchiométrie. Les pics de diffraction observés correspondent à la structure chalcopyrite du matériau source. La résistivité des couches augmente avec l’accroissement de la température de dépôt. Elle est comprise entre 10 et 180 Ω.cm. Des mesures de transmission nous ont permis de déterminer le coefficient d’absorption en fonction de l’énergie des photons incidents des couches obtenues. Les valeurs du gap optique des échantillons ont été déterminées et sont comprises entre 1.13 et 1.22 eV. Ces résultats répondent favorablement aux critères de la conversion photovoltaïque pour la réalisation de cellules solaires à base de CIGS.