Thèse soutenue

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Auteur / Autrice : Edouard Leonard
Direction : Nicolas Barreau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences des matériaux, Composant pour l'électronique
Date : Soutenance en 2013
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
Jury : Président / Présidente : Stéphane Jobic
Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Barreau, Stéphane Jobic, Pere Roca i Cabarrocas, Denis Mencaraglia, Ludovic Arzel, Andréa Balocchi
Rapporteurs / Rapporteuses : Pere Roca i Cabarrocas, Denis Mencaraglia

Mots clés

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Résumé

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La réduction de l’épaisseur de la couche absorbante dans la technologie des cellules solaires à base de Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe) constitue un sujet d’importance en permettant de réduire l’utilisation des matériaux et le temps de dépôt. Ce travail s’intéresse plus particulièrement aux couches de CIGSe déposées par procédé de coévaporation en 3 étapes et montre que la réduction de l’épaisseur de la couche de CIGSe de 1,5 μm à 0,5 μm entraine la dégradation significative des performances des cellules solaires. Une première cause semble liée à la présence de phénomènes de recombinaison qui deviennent significatifs pour les cellules solaires à base de CIGSe submicrométrique. L’étude des mécanismes de recombinaison nous a permis de proposer des solutions permettant de réduire fortement les pertes d’origine électronique et atteindre des rendements de 12,7 % pour une épaisseur de CIGSe de 0,5 μm. La dégradation des performances est également liée à la réduction de l’épaisseur de la couche de CIGSe qui induit une réduction de la quantité de photons absorbés. Afin de compenser ce défaut de capacité d’absorption, une approche basée sur un réflecteur arrière a été développée à partir de l’introduction d’une couche de ZnO:Al entre la couche de molybdène et la couche de CIGSe. Les difficultés rencontrées pour réaliser des cellules solaires à réflecteur sans dégradation des propriétés électriques, nous ont poussés à proposer une approche basée sur la réalisation de contacts électriques ponctuels entre le CIGSe et le molybdène. Les premiers résultats soulignent la pertinence de cette approche qui permet, dans certaines conditions, de réaliser un gain optique tout en conservant des propriétés électriques satisfaisantes.