Etude et élaboration du composé à structure chalcopyrite CuIn1-xGaxSe2 destiné à la fabrication des cellules solaires
No Thumbnail Available
Date
2016
Authors
Souheyla GAGUI
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Le travail présenté dans cette thèse rentre dans le cadre du développement des composés à
structure chalcopyrite CuInSe2, CuGaSe2 et Cu(In,Ga)Se2 destinés à des applications
photovoltaïques. Des lingots de CuIn1-xGaxSe2 ont été élaborés et l’influence de la proportion
de gallium sur les propriétés structurales, optiques et électriques du quaternaire Cu(In,Ga)Se2
a été étudiée. Les lingots obtenus après élaboration présentent une bonne morphologie. Des
analyses par diffraction de rayons X ont montré que les lingots élaborés sont poly-cristallins
et de structure chalcopyrite. L’orientation préférentielle suivant le plan (112) qui est très
indiquée pour la conversion photovoltaïque a été obtenue. Les principaux pics de diffraction
de rayons X ont montré une évolution de leurs angles de diffraction, qui croient avec
l’augmentation de la proportion de gallium. D'autre part, les paramètres de maille "a" et "c"
ont été calculés à partir des spectres de rayons X et se sont avérés diminuer avec
l'augmentation de la proportion de gallium. En outre, le rapport "c/a" calculé à partir des
paramètres de maille "a" et "c" a été trouvé proche de deux pour toutes les proportions de
gallium. La taille des cristallites calculée par l'équation Scherrer était trouvée de l'ordre de
592 à 692 Å. Les résultats obtenus par spectrophotomètre "Cary 5000 (UV-Vis-NIR)" ont
montré que la largeur de la bande interdite Eg croit avec l’augmentation de la proportion de
gallium. Les caractérisations par mesures d’effet Hall "HMS3000" à la température ambiante
ont montré que les lingots élaborés ont une conductivité de type p et sont de plus en plus
résistifs lorsque la proportion de gallium augmente (6.41 à 32.64 Ωcm) avec une valeur
minimale de 0.67 Ωcm pour x = 0.4.
Finalement, on peut en déduire que l’élaboration d’un quaternaire de Cu(In,Ga)Se2 avec une
proportion de gallium à hauteur de 40% par rapport à l’indium, permet l’obtention d’un gap
optimal de 1.25 eV et une meilleure conductivité. Par suite, l’absorption des photons va se
trouver améliorée et les porteurs minoritaires vont pouvoir circuler beaucoup plus
facilement à l’intérieur du matériau; ce qui se traduit par l’amélioration du rendement
photovoltaïque des cellules solaires fabriquées à base de ce composé.