Optimisation des absorbeurs CIGS en couches minces pour des cellules solaires bifaciales

Abstract

Dans ce travail les couches absorbantes CuIn0.7Ga0.3Se2 (CIGS) et les couches tampons In2Se3 ont été déposées en utilisant la technique de transport chimique en phase vapeur à courte distance (CSVT) et la technique de L’évaporation thermique sous vide (PVD). Les résultats obtenus montrent que le dépôt de couches minces de CIGS par la technique CSVT a permis d’obtenir de films très homogènes et bien cristallisés avec une orientation préférentielle suivant la direction (112). Les compostions sont très proches de la stœchiométrie. Les paramètres optiques et électriques des échantillons élaborés à 450 °C et à 480 °C ont été déterminés. Les valeurs du gap sont comprises entre 1,06 eV et 1,15 eV. La résistivité des couches augmente avec l’accroissement de la température de dépôt. Elle est comprise entre 65 et 90 Ω.cm. Une mobilité quasi-constante de l’ordre de 3 cm2/Vs a été obtenue. Concernant les couches tampons d’In2Se3, les mesures électriques ont révélées que ces dernières sont pratiquement isolantes et les mesures optiques montrent que la transmission aux faibles longueurs d’ondes est inférieure à 60 %. Les paramètres physiques des films minces obtenus expérimentalement sont utilisés dans la simulation, par l’AMPS-1D, de cellules solaires bifaciales ZnO:AL/i-ZnO/In2Se3/ODC/CIGS/p++CIS/SnO2:F/SLG, afin de rechercher les conditions optimales de ce type de cellules. L’étude faite consiste à simuler les caractéristiques J-V de ces hétérostructures. Les résultats obtenus montrent que la couche CIGS influe de manière significative sur les performances photovoltaïques de la cellule éclairée à travers le contact arrière lorsque l’épaisseur de l’absorbeur est réduite. Pour atteindre l'efficacité élevée des cellules bifaciales, une couche très mince et fortement dopée de type p ++CIS est insérée à l'interface p-CIGS/SnO2:F pour réduire le taux de recombinaison au contact arrière de l’absorbeur. La couche de défauts (ODC) présente à l’interface In2Se3/CIGS est considérée comme bénéfique pour améliorer les performances de la cellule. Elle a pour effet de réduire les recombinaisons d’interface de manière significative. Les résultats optimisés de la cellule bifaciale proposée présente des rendements de 16,3% et 14% pour l'illumination avant et arrière, respectivement, ce qui démontre le potentiel de cette structure.