Cellules solaires en couches minces à base de composés Cu(In,Ga)(S,Se) 2 Étude et Développement

Transcription

1 Laboratoire PERPIGNAN Cellules solaires en couches minces à base de composés Cu(In,Ga)(S,Se) 2 Étude et Développement K. Djessas 1, L. El Mir 2, Z. Ben Ayadi 2, S. Alaya 2, F. Ghribi 2 and I. Bouchama 1 1-Université de Perpignan 2- Université de Gabès djessas@univ-perp.fr

2 Domaines de recherche développés Matériaux semiconducteurs destinés à la conversion photovoltaïque Élaboration Composés chalcopyrites Massifs polycristallins Cu(In,Ga)Se 2 (bain fondu) Poudres nanométriques CuInS 2 (solvothermal) Massifs polycristallins et Nanoparticules de Composés III 2 VI 3 In 2 Se 3, In 2 S 3 (Solvothermal) Nanoparticules d oxydes métalliques ITO, ZnO: Al, In, Ca (Sol-gel) Application Couches minces pour Cellules solaires à faible coût (filière CIS et CIGS)

3 Absorbeurs en couches minces Cu(In,Ga)Se 2 et CuInS 2 (CSVT, rf-magnetron sputtering) Buffers photovoltaïques en couches minces In 2 Se 3, In 2 S 3 (CdS) (CSS, rf-magnetron sputtering) TCO en Couches fenêtres ITO, ZnO: Al, In, Ca (rf-magnetron sputtering)

4 Dispositifs expérimentaux pour l élaboration des nanoparticules (sol-gel ou solvothermal) et des couches minces nanostructurées (pulvérisation) Nanopoudres synthétisées à la faculté des sciences (Gabès, TUNISIE).

5 Dispositif expérimental CSVT pour l élaboration de couches minces CIGS polycristallines Pyromètre Sortie d argon Tube réactionnel Enroulement chauffant Zone de dépôt Barre SiC Grain d iode Entrée d argon Pompe primaire Alimentation Régulateur

6 1 Structure classique substrate Structures à base de CIGS Light ZnO:Al i-zno CdS (n) Cu(In,Ga)Se 2 (p) Al Structure superstrate originale : PROMES Équipements CdS, matériau lourds (In,Se)/Cu(In,Ga)Se 2 polluant /SnO 2 /Verre η ~ 9% (en petite surface < 1cm 2 ) Molybdène Verre Méthode de dépôt faible coût Le rendement de conversion en laboratoire est de 20 % (laboratoire) et 11 % (module);

7 1- Structure Superstrate classique Light 2 - Structure Superstrate PROMES Light Verre ZnO:Al i-zno CdS (n) Cu(In,Ga)Se 2 (p) Verre SnO 2 : F (Saint Gobain) Cu(In,Ga)Se 2 (p) (CSVT) Contact arrière Ag In 2 Se 3 (n) ou In 2 S 3 Zn Contact arrière

8 2 - Structure Superstrate réalisée au Light Verre SnO2 : F Cu(In,Ga)Se 2 La Zone de charge d espace (ZCE) Cu In In 2 Se 3 ou In2S3 Zn La couche ODC

9 Caractérisations Caractérisations structurales de nanoparticules CuInS2 obtenues par solvothermal à la faculté des sciences de l université de Gabès,

10 (200) (211) (101) Intensity(a,u) (112) (112) Intensity (a.u) (112) Intensity(a,u) Caractérisations Caractérisation structurale de couches mince de CuInS2 déposées par rf-magnétron sputtering sur différents substrats CuInS 2 /Verre CuInS2/Mo/verre Mo CIS CIS (degree) CIS CuInS 2 /SnO 2 /Verre (degree) SnO 2 :F CIS (degree)

11 Caractérisations Caractérisation morphologique

12 PROBLEMES A RESOUDRE Amélioration des résistivités des couches diffusantes In2Se3 et In2S3 Optimisation des processus de diffusion atomique à travers la structure à base de CIGS Augmentation des vitesses de dépôts des couches absorbantes CuInS2 obtenues par rf-magnétron sputtering

13 PROJETS Réalisation d heterostructure photovoltaïque en couches minces nanostructurées à base de CuInS2 ou CIGS sans matériaux polluants et complètement élaborées par pulvérisation cathodique multisources