Dépôt de couches tampon d'IN2S3 pour cellules solaires en couches minces : optimisation de l'interface avec le Cu(In, Ga)Se2

• Auteur / Autrice : Samuel Gall
• Direction : John Kessler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux. Composant pour l'électronique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces

Photopiles

Résumé

L'objectif de ce travail est d'étudier le potentiel du sulfure d'indium comme couche tampon dans les cellules solaires en couches minces à base de Cu(In,Ga)Se2. Ainsi, des couches minces d'In2S3 sont déposées par évaporation thermique pour former des photopiles de structure Mo/Cu(In,Ga)Se2/In2S3/ZnO/ZnO:Al. Les performances des cellules solaires sont observées fortement influencées par la température du substrat lors du dépôt de l'In2S3. La tension de circuit ouvert apparaît linéairement décroissante avec l'augmentation de la température de dépôt. Les dépôts à basse température (<80°C) permettent d'atteindre des tensions de circuit ouvert similaires à celles obtenues avec la CdS. Cependant, les facteurs de forme sont dans ce cas très faibles. La mauvaise qualité de ces diodes peut être corrélée à la présence de composés sodés à l'interface Cu(In,Ga)Se2/In2S3. Un procédé de dépôt permettant de minimiser la présence de ces composés a permis d'atteindre un rendement de 13,5 %.

This work deals with PVD-grown indium sulphide buffer layers for Cu(In,Ga)Se2-based solar cells. The influence of the In2S3 deposition parameters on Mo/Cu(In,Ga)Se2/In2S3/ZnO/ZnO:Al devices performance is studied. The Voc value is observed strongly dependent on the buffer layer deposition temperature: the lower the deposition temperature, the higher is the Voc. This behaviour can be interpreted in terms of conduction band discontinuity at the Cu(In,Ga)Se2/In2S3 interface. At low temperature (<80°C), Voc values similar to those offered with CdS are reached. However, these growth conditions lead to low fill factor and thus to low device performance. We hypothesize that this low diode quality is due to the presence of sodium-based compounds at the Cu(In,Ga)Se2/In2S3 interface. Under these considerations, the process has been adapted and a 13. 5 % efficiency solar cell has been realized.