Cellules solaires en couches minces à base du Cu2ZnSn(S,Se)4 et des matériaux non polluants : Etude et optimisation

Abstract

Dans ce travail,nous avons élaboré des cristaux de haute pureté de CZTS et de CZTSe sous forme de lingot par refroidissement lent d’un bain fondu des éléments purs.Les caractérisations effectuées ont montré que les lingots obtenus sont de nature quasi-stœchiométrique,de bonne qualité qui cristallisent dans la structure kesterite.L’étude électrique menée sur les lingots à température ambiante a révélé qu’ils possèdent une conductivité de type p avec des valeurs moyennes de résistivité,mobilité et concentration de porteurs de charge conformes avec celles rapportées dans la littérature.La dépendance en température de la conductivité a reflété la dominance de la conductivité de bande et la conductivité par saut entre les sites NNH dans la gamme des hautes et basses températures, respectivement.L’exploitation des mesures a permis de déduire les énergies d’activation et de prédire les défauts dominants.Ainsi,la dépendance en température de la mobilité a révélé la dominance des mécanismes de diffusion par les impuretés ionisées et la diffusion par les phonons acoustiques dans les régimes de basses et hautes températures,respectivement. L’application des matériaux CZTS,CZTSe à la cellule photovoltaïque est mis en point par simulation numérique d’un modèle à profil graduel au moyen du simulateur numérique SCAPS-1D.La simulation de la cellule CZTSSe à profil graduel a révélé un rendement de 14.05%.Par ailleurs,nous avons constaté le potentiel de SnS2 comme meilleur alternatif du CdS comme couche tampon.