Etude technologique et électrique des cellules solaires en couches minces à hétérojonctions ZnO/CdS/CIGS utilisant les logiciels Athena et Atlas de Silvaco.

Abstract

Le marché mondial des cellules solaires conventionnel au Silicium demeure dominant par rapport à d’autres types de semi-conducteurs. En revanche, le cout de production des cellules solaires en couches minces se réduit de plus en plus, grâce aux progrès technologiques réalisés ces dernières années et les recherches menées dans ce domaine. De ce fait, plusieurs filiales ont été réactivés, en particulier les semi-conducteurs dits à structures chalcopyrite, grâce à leurs propriétés électriques intéressantes pour des applications photovoltaïques. Ce travail est l’étude et la conception de cellules solaires à hétérojonctions en couches minces. La couche absorbante est un matériau chalcopyrite du type (Cu (In,Ga) Se2) noté CIGS sur laquelle on dépose du CdS qui est un semi-conducteur à large gap (fenêtre) et le ZnO est une couche transparente qui constitue le contact avant de la structure. Après l’étude théorique du fonctionnement des cellules solaires à hétérojonctions, on doit survoler l’état de l’art de la technologie de fabrication et les différentes techniques de réalisation de telles structures, les processus de fabrication, le choix d’une technologie par rapport à l’autre ainsi que les techniques de dépôts. Au moyen d’une modélisation technologique ainsi qu’une simulation électrique adéquate (Athena et Atlas) de Silvaco, l’étudiant doit maîtriser tous les modèles de calcul mis en jeu dans les dispositifs à semi-conducteurs, en particulier dans les hétérojonctions. Ensuite, on doit ajuster tous les paramètres physiques afin d’optimiser les paramètres électriques du dispositif ainsi étudié, tels que le photo-courant, la tension en circuit ouvert et éventuellement le rendement photovoltaïque.