Cellules solaires bifaciales et ultrafines en CIGS

Bifacial and ultrathin CIGS solar cells

• Auteur / Autrice : Loukiana Kozlov
• Direction : Stephane Collin, Negar Naghavi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Electronique, Photonique et Micro-Nanotechnologies
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Photonique
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Procédés

Cellules solaires

Cigs

Couches minces

Photonique

Photovoltaïque

Thin-film

Cigs

Solar cells

Process

Photovoltaics

Photonics

Résumé

Le projet Horizon Europe Hi-BITS a pour objectif d'introduire des ruptures dans la conception et la fabrication des cellules solaires en CIGS, en développant des cellules ultrafines et réfléchissantes d'une part, et contraire bifaciales ou semi-transparentes d'autre part. Un rendement de conversion de 25% est visé. L'obtention de contacts arrière transparent, sélectifs et passivants sera un enjeu important. Ce contact sera associé à un miroir nanostructuré pour améliorer le piégeage optique, et intégré dans les cellules solaires à base de CIGS pour en réduire l'épaisseur et en améliorer les performances. Ces briques technologiques permettront la fabrication de cellules solaires CIGS innovantes et à haut rendement, qui seront fabriqués au sein de l'environnement IPVF-C2N, et en collaboration avec les autres partenaires du projet Hi-BITS.Le/la doctorant(e) participera aux différentes étapes de fabrication, allant du contact arrière, la nanostructuration (nano-impression), le dépôt du CIGS et la fabrication complète des cellules. Les différentes couches et les dispositifs seront caractérisés par des mesures physicochimiques et optoélectroniques usuelles (DRX, Raman, MEB, IV, EQE,…) et plus avancées (expériences de photo- et cathodo-luminescence continues et résolues en temps, par exemple). Les outils de simulation optiques et de transports (OptiPV) développés dans l'équipe seront utilisés pour concevoir les cellules et analyser les résultats expérimentaux.

The aim of the Horizon Europe Hi-BITS project is to introduce breakthroughs in the design and fabrication of CIGS solar cells, by developing ultra-thin and reflective cells on the one hand, and bifacial or semi-transparent cells on the other. A conversion efficiency of 25% is targeted. Obtaining transparent, selective and passivating back contacts will be the major challenge. This contact will be combined with a nanostructured mirror to improve light trapping, and integrated into CIGS-based solar cells to reduce thickness and improve performance. These technological building blocks will enable the fabrication of innovative, high-efficiency CIGS solar cells, which will be fabricated within the IPVF-C2N environment, and in collaboration with the other Hi-BITS project partners. The PhD student will take part in the various fabrication stages, ranging from the deposition of back contact layers, nanostructuring (nanoimprinting), CIGS deposition and complete manufacture of the cells. The various layers and devices will be characterised by the usual physicochemical and optoelectronic measurements (XRD, Raman, SEM, IV, EQE, etc.) and more advanced ones (continuous and time-resolved photo- and cathodo-luminescence experiments, for example). The optical and transport simulation tools (OptiPV) developed by the team will be used to design the cells and analyse the experimental results.