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Theses

Développement de Cellules Photovoltaiques à base de CIGS de haute performance sur substrats métalliques

Résumé : L’objectif de cette thèse est l’optimisation de cellules solaires à base de Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) sur substrat métallique à très haut rendement (>20%). Les métaux ont généralement une meilleure tenue mécanique que le verre qui est un matériau fragile. Cela permet par exemple de réduire fortement leur épaisseur et d’obtenir des dispositifs photovoltaïques plus légers. De plus, si leur épaisseur est suffisamment réduite, ils deviennent conformables voire flexibles. Cependant, les substrats métalliques ont leurs propres inconvénients. Ils peuvent contenir des impuretés (ex : Fe) qui dégradent les propriétés électroniques du matériau absorbeur. De plus, leur coefficient de dilatation thermique n’est pas toujours adapté aux procédés d’élaboration à haute température du CIGS. Enfin les cellules CIGS déposées sur substrat verre bénéficient d’un apport de sodium, élément connu pour améliorer les propriétés du CIGS, et apporté par la diffusion de cet élément depuis le verre via le molybdène. L’objectif principal de cette thèse consiste à réaliser des cellules solaire à base de CIGS par la technique de coévaporation sur substrats métalliques ayant des performances les plus proches possibles des cellules sur substrats en verre sodocalcique (>20%). Les problématiques auxquelles cette thèse doit répondre sont le choix du substrat métallique, le blocage de la diffusion des impuretés contenues dans les substrats métalliques, l’assurance d’une adhésion forte au substrat, la réduction des contraintes résiduelles (permettant de garantir l’adhésion) et surtout l’optimisation de la couche de Mo adéquate permettant l’apport nécessaire d’élément alcalin (Na/K,…) pour un CIGS de haute performance et l’adaptation de l’absorbeur à ce type de substrat. En effet la qualité du CIGS sera fortement dépendante de la température de dépôt, de l’apport d’élément alcalin provenant du substrat et des gradients de composition In/Ga du contact arrière vers la surface du CIGS. Il est connu qu’il est nécessaire d’avoir un gradient de gallium dans la couche de CIGS afin d’obtenir des cellules à haut. Le dépôt de couches de CIGS par co-évaporation se fera par la méthode du « three-stage process ». Celle-ci consiste à déposer la couche en trois étapes bien définies. Il est important de bien maîtriser ce procédé afin de pouvoir obtenir un absorbeur de qualité pour les cellules solaires.
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Theses
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https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-02879968
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Wednesday, June 24, 2020 - 2:45:52 PM
Last modification on : Thursday, July 30, 2020 - 3:06:12 AM

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Mishael_STANLEY_OK.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02879968, version 1

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Citation

Mishael Stanley. Développement de Cellules Photovoltaiques à base de CIGS de haute performance sur substrats métalliques. Autre. PSL Research University, 2019. Français. ⟨NNT : 2019PSLEC023⟩. ⟨tel-02879968⟩

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