Les contraintes internes et l’effet des traitements thermiques sur les défauts et la ségrégation des impuretés dopantes dans le silicium polycristallin pour des applications photovoltaïques
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Date
2013
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Abstract
Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’évolution d’une méthode d'élaboration des
lingots de silicium polycristallin destinés à la fabrication des cellules solaires. Cette méthode
a été mise au point au niveau du laboratoire. Les conditions de croissance des échantillons
élaborés, conduisent à des structures de grains et de joints de grains présentant un taux de
dislocations très élevé et une grande concentration d’impuretés ségréguées au niveau des
joints de grains. Ces défauts sont dus à la présence des contraintes internes crées lors de
cristallisation du matériau. Ces contraintes, sont du troisième, deuxième et du premier ordre.
Ces dernières se définissent à l’échelle de l’échantillon en entier. Elles sont issues de
l’existence d’un gradient de déformation due à une transformation hétérogène le plus souvent
d’origine thermique.
L’effet des traitements thermiques sur les défauts, n’a pas été déterminé d’une façon
nette, car la dispersion des dislocations est très importante. L’effet des traitements thermiques
sur la ségrégation des impuretés dopantes comme le bore et l’arsenic montre, que les
traitements thermiques limitent les changements structuraux qui pourraient y apparaître dans
le matériau en réduisant le nombre de sites de ségrégation aux joints de grains et la quantité
d’atomes de dopant qui pourrait s’accumuler dans ces joints. Lorsque, la température des
traitements augmente, elle induit de plus en plus d’atomes supplémentaires de dopant qui se
retrouvent à l’intérieur des grains. La ségrégation des atomes d’arsenic aux joints est plus
importante que celle des atomes de bore.
Pour limiter le phénomène de ségrégation. Nous étudions actuellement la possibilité de
purifier les échantillons élaborés par la méthode de la zone fondue. Cette méthode est basée
justement sur la ségrégation où une zone de l’échantillon est portée à la température de fusion
de silicium. Le déplacement de cette zone a pour effet d’entraîner les impuretés vers une
extrémité de l’échantillon, qui sera éliminée par découpe. Ce qui conduit à une purification
d’impuretés. Ceci s’inscrit dans le développement futur de la technique d’élaboration.