Conception de films de TiO₂ pur et dopés par sol-gel pour l’amélioration de l’efficacité des cellules photovoltaïques

Abstract

Dans cette étude, des films minces de TiO₂, purs et dopés au Zn (4 % et 8 %), ont été élaborés par sol-gel/dip-coating pour une application comme couche tampon dans des cellules solaires CZTS. Les analyses DRX ont confirmé la formation d'une phase anatase stable, avec une croissance de la taille cristalline avec le dopage. L’étude morphologique révèle une amélioration de l’uniformité et une réduction de la rugosité à 4 % de Zn. La résistivité électrique augmente avec le taux de dopage et l’épaisseur, suggérant une diminution de la conductivité. Optiquement, le dopage entraîne une modification de la transmittance et une réduction du gap, favorable à l’absorption visible. Les structures FTO/TiO₂/CZTS/Au présentent un comportement redresseur, limité par la résistance série et les défauts d’interface. Ces résultats démontrent que le dopage au Zn permet d’optimiser les propriétés des couches tampons pour améliorer l'efficacité des cellules CZTS ==================================================================================================== In this study, thin films of TiO₂, both pure and doped with zinc (4% and 8%), were fabricated using the sol-gel method combined with dip-coating for use as buffer layers in CZTS-based solar cells. X-ray diffraction analyses confirmed the formation of a stable anatase phase, with an increase in crystallite size as the doping level increased. Morphological analysis revealed an improvement in uniformity and a reduction in surface roughness at 4% zinc doping. Electrically, resistivity increased with doping and the number of layers, indicating a decrease in conductivity. Optically, doping modified the transmittance and reduced the optical bandgap, enhancing absorption in the visible range. The FTO/TiO₂/CZTS/Au heterojunctions exhibited rectifying behavior, limited by series resistance and interface defects. These results highlight the potential of zinc doping to optimize the performance of CZTS solar cells.