Synthèse et caractérisations physico-chimiques de couches minces de sulfure d'étain en vue de leur utilisation dans des dispositifs photovoltaïques

Synthesis and physico-chemical characterisation on tin sulfur thin films for photovoltaic devices

• Auteur / Autrice : Anis Akkari
• Direction : Michel Castagné, Najoua Kamoun Turki
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 01/06/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2 en cotutelle avec Université de Tunis El-Manar. Faculté des Sciences de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Belgacem Eljani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Najoua Kamoun Turki, Belgacem Eljani, Pascal Etienne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sihem Jaziri, Kamal Djessas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayons X -- Diffraction

Générateurs photovoltaïques

Couches minces

Mots clés libres

Couche mince

Photovoltaïque

Sulfure d'étain

Dépot par bain chimique

Diffraction de rayons X

Thin film

Photovoltaics

Tin sulfur

Chemical bath deposition

X-ray diffraction

Résumé

Le présent travail porte sur l'élaboration de couches minces du matériau binaire SnS avec des propriétés physico-chimiques répondant le mieux possible aux exigences d'une bonne alternative au composé ternaire CuInS2, dans les cellules solaires. Nous avons utilisé la technique de dépôt chimique en solution (ou Chemical Bath Deposition CBD) qui est une technique peu coûteuse, non toxique et facile à manipuler. Les couches fabriquées sont testées sur le plan cristallographique, chimique, morphologique et optique à différentes échelles, en utilisant les techniques de diffraction des rayons X, de profilométrie, de microscopie électronique à balayage associée à la dispersion en énergie des photons X, de microscopie à force atomique ou électrostatique, et de mesures par spectrophotométrie. Des recuits à différentes températures et des dopages à différentes concentrations sont effectués. Un calcul de l'épaisseur des films minces de SnS, basé sur la méthode des enveloppes des franges d'interférences dans les spectres de transmission optique calculés et expérimentaux, a été effectué à l'aide d'une modélisation utilisant les théories de Manifacier et de Heavens.

The present work deals with the fabrication of SnS thin films as a potential substitute to CuInS2 absorber material in thin film solar cells. The Chemical Bath Deposition method (CBD) is applied to this binary material, as it is non toxic and relatively inexpensive. Structural, chemical, morphological and optical properties of the fabricated layers are investigated by X-Ray diffraction, profilometry, scanning electron microscopy associated with energy dispersive spectrometry, atomic force microscopy, and visible to infrared spectrophotometry. Annealing and doping of the SnS thin layer is also investigated. Theoretical modelling of the thin film thickness is obtained from optical transmission and reflexion spectra based on the envelope of interference fringes.