Thèse soutenue

Elaboration de nouveaux matériaux en films minces par pulvérisation cathodique pour cellules solaires

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Auteur / Autrice : Ngoc Kim Thanh Bui
Direction : Jean-Pierre Vilcot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique, photonique
Date : Soutenance le 02/12/2021
Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
Jury : Président / Présidente : Christophe Lethien
Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Halbwax, Wilfried Favre
Rapporteurs / Rapporteuses : Mireille Richard-Plouet, Philippe Daniel

Résumé

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Les résultats théoriques publiés sur le matériau ZnSnN2 le font apparaitre comme un matériau semiconducteur à grand gap. Dans ce travail, ses qualités de matériau abondant et à faible empreinte écologique nous ont particulièrement intéressés, en particulier, pour son utilisation en tant que matériau inorganique en film mince pour la réalisation de l'absorbeur de la cellule supérieure d'une cellule tandem dont la cellule inférieure serait en silicium. Nous avons réalisé une étude paramétrique de l'influence des conditions de dépôt, atmosphère, pression, température par pulvérisation cathodique et de la composition ainsi obtenue sur les propriétés cristallines, électriques et optiques des films. La cristallographie a été analysée par diffraction de rayons X (DRX) et la composition par spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (EDX). Des mesures par Effet Hall ont permis d'obtenir les caractéristiques électriques et la spectroscopie UV-Visible l'évaluation du gap optique. En fonctions des paramètres de dépôt, de grandes variations à la fois sur la densité de porteurs, de 1017 to of 1020 cm-3, et sur la valeur du gap optique, de 1.6 to 2.3 eV ont été obtenues. Des structures de type photoconducteur et photodiode ont été fabriquées pour évaluer les propriétés photoélectriques. Bien qu'un photocourant ait pu être mesuré, aucune fonctionnalité de type "photodiode" n'a pour l'instant pu être mise en évidence.