Etude et simulation descellules photovoltaïques à rendement élevé

Abstract

الملخص(بالعربية):

رغم الجهود الحثيثة والمبذولة من طرف الباحثين العلميين المتخصصين في مجال الطاقات المتجدّدة عامّة والطاقة الشّمسية بشكل خاص، فإن الكفاءة الضوئية (المردودية) لا تزال منخفضة تراوح مكانها، وهذا بسبب استخدام مادة السيلكونSi في إعداد وصناعة الخلايا الشمسية. الهدف من عملنا هذا هو المساهمة في دراسة الخصائص البنيوية (حجم البنية الهيكلية عند التوازن، ثوابت الشبكة، معامل الانضغاطة وكذا مشتقه الأول)،الإلكترونية (بنية الفرقة الالكترونية، كثافة الحالة الكلية والجزئية وكذلك الكثافة الشحنية الإلكترونية)، و الضوئية (الدالة المركبة العازلة، معامل الامتصاص، معامل الانكسار، معامل التلاشي، معامل التوصيلية و أيضا الانعكاسية) للمركبات الثنائية: GaAs، InAs، ZnOوMgO، الثلاثية InxGa1-xAs/ MgxZn1-xO كذلك المركب الرباعيCuIn1-xGaxSe2 باستخدام طريقة الأمواج المستويةوالمتزايدة خطيّاذات الكمون الكلّيFP-LAPW المستندة إلى نظرية الكثافة الوظيفية DFT و المدمجة في برنامج الحساب الشهير Wien2k، كلّ هذا من أجل دراسة مبنيّة على التحليل، التصميم، النمذجة وكذا المحاكاة الرقمية لخلايا شمسية جديدة عالية الأداء قائمة على تكنولوجيا الطبقات الرقيقة. ---------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) :

Despite numerous works done by researchers in the field of renewable energies and more purposely the field of solar energy, the yield (conversion efficiency) of solar cells is still low, because of the use of silicon in the manufacture of photovoltaic cells. Our aim in this work is to provide a contribution to study of structural {equilibrium volume, lattice parameters, bulk modulus and its first derivative}, electronic {band structures, total and partial densities of states and electronic charge density} and optical properties (dielectric function, refractive index, extinction coefficient, absorption coefficient, reflectivity and optical conductivity) of the binary compounds; GaAs, InAs, ZnO and MgO and its ternary alloys; InxGa1-xAs and MgxZn1-xO as well as the quaternary alloy based on CuIn1-xGaxSe2 by the use of the Full-potential, linearized augmented plane wave method [FP-LAPW] based on density functional theory [DFT] as implemented in the Wien2k computation package, to perform a simulation and design study of a new thin-film photovoltaic cell based on materials elaborated numerically with high-performance.

---------------------------------------- Malgré les nombreux travaux effectués par les chercheurs dans le domaine des énergies renouvelables et plus précisément le domaine de l’énergie solaire, le rendement de conversion des cellules solaires reste encore faible et cela, à cause de l’utilisation du Silicium dans la fabrication des cellules photovoltaïques. Notre objectif vise à fournir une contribution à l’étude des propriétés structurales {volume d’équilibre, paramètres de réseaux, module de compressibilité et sa première dérivée}, électroniques {structure de bandes, densité d'états totale et partielle etdensité de charge électronique} et optiques {fonction diélectrique, indice de réfraction, coefficient d’extinction, coefficient d'absorption, réflectivité et conductivité optique} des composés binaires; GaAs, InAs, ZnO et MgO et ses alliages ternaires; InxGa1-xAs et MgxZn1-xO ainsi que l’alliage quaternaire; CuIn1-xGaxSe2 par la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total [FP-LAPW] basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité DFT implémentée dans le code de calcul numérique Wien2k, afin d’effectuer une étude de simulation et de conception d’une nouvelle cellule photovoltaïque en couches minces basée sur les composés élaborés numériquement à rendement élevé.