Etude du composé ternaire CuGaSe2 en vu de son utilisation pour des applications photovoltaïques
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Date
2010
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Abstract
C’est lors des programmes spatiaux dans les années soixante que les cellules solaires ont
connu un fort développement afin d’équiper les satellites. Cependant, malgré la forte baisse
des coûts de production et l’augmentation des performances des modules solaires, le prix
élevé de l’énergie photovoltaïque reste un frein important à son développement à grande
échelle. Avec leur coefficient d’absorption élevé, les composés à structure chalcopyrite
présentent un certain nombre d’avantages dans la course à la production des modules solaires
à grande échelle et à faible coût. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés à
l'étude de la croissance cristalline du composé à structure chalcopyrite CuGaSe2 destiné à des
applications photovoltaïques. Les résultats obtenus montrent que les vitesses d’échauffement,
de cristallisation et de refroidissement doivent être lentes, d’environ 1°C/mn. La durée de
fusion d’une part et celle de l’étape de formation de la phase chalcopyrite d’autre part, ont été
fixées à 20 heures chacune. En plus du palier de fusion à 1100°C et celui de l’étape de
formation de la phase chalcopyrite à 900°C, un troisième palier à 300°C d’une durée de 5
heures doit être instauré, pour réduire l’instabilité du sélénium et l’influence des réactions de
formation des binaires au cours de l’étape d’échauffement. Les lingots obtenus après
optimisation des paramètres d’élaboration présentent une bonne morphologie. Les analyses
par diffraction de rayons X ont montrés que les composés de CuGaSe2 obtenus cristallisent
sous forme chalcopyrite avec une direction préférentielle (112) et des paramètres de maille
a=5,61 Å et c=10,97 Å. La mesure de la photoconductivité des composés élaborés nous a
permis de déterminer la valeur de leur gap à la température ambiante. Elle a été trouvée
proche de 1,68 eV. Les massifs de CuGaSe2 obtenus, sont ensuite broyés et tamisés, pour être
déposés comme couche absorbante dans la fabrication des cellules solaires.