Note ABES Amélioration du rendement matière lors de la cristallisation de lingots de silicium photovoltaïque multi-cristallin lmproving the material yield in the crystallization of multi-crystalline photovoltaic silicon ingots Silicium photovoltaïque Red zone Cristallisation Creuset Revêtement anti-adhérent Impuretés Fer Diffusion Rendement de conversion Cellules photovoltaïques Photovoltaic silicon Red zone Crystallization Crucible Releasing coating Impurities Iron Diffusion Solar cells Conversion efficiency 537.6 621.38 Silicium cristallisé Purification Semiconducteurs -- Diffusion des impuretés Conversion photovoltaïque Les lingots de Si-PV élaborés par solidification dirigée en creuset présentent des propriétés électriques dégradées dans les zones en contact avec le creuset (red zones). Dans ce contexte, le travail répond à une double problématique. Tout d’abord nous étudions l’influence de la pureté du creuset sur la qualité du silicium et l’étendue de la red zone, et apportons des éléments de compréhension sur les phénomènes physiques à l’origine de cette dernière. Pour cela, des lingots de taille laboratoire cristallisés dans des creusets de différentes puretés sont analysés électriquement et chimiquement. A partir de la compréhension des mécanismes mis en jeu, la deuxième problématique est de développer un creuset innovant permettant de réduire la pollution du lingot de silicium par le creuset et le revêtement, tout d’abord à l’échelle du laboratoire puis sur des lingots de taille semi-industrielle de 60 kg en vue d’un transfert de technologie à l’échelle industrielle. Des cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir de lingots cristallisés dans des creusets en silice frittée utilisés dans l’industrie et des creusets innovants, afin de comparer leurs rendements de conversion et valider les effets bénéfiques du creuset innovant. The majority of silicon used for PV applications is crystallized via directional solidification in silica crucibles with suitable coatings. The obtained ingots exhibit, however, poor electrical properties near the crucible walls (red zones). Until present, the physical mechanisms leading to this degradation are both unclear and unresolved. This thesis addresses exactly these two points. It analyses the root causes leading to the electrical degradation and it proposes an innovative crucible to limit it. An electrical and chemical quantitative study is performed to determine the influence of the purity of the crucible on the quality of the obtained silicon. Specifically, the extent of the red zone is analyzed in great detail in laboratory-scale ingots crystallized in crucibles of different purity. Once the role of impurities present in the crucible is determined, an innovative crucible is proposed and tested. Its scope is to minimize impurity diffusion from the crucible and its coating to the silicon. As proof of concept, laboratory scale (3 kg) and semi-industrial scale (60 kg) ingots are crystallized in this novel crucible and in a standard, reference crucible. The semi-industrial ingots are further used to fabricate solar cells. Characterization of the solar cells validates the beneficial effects of the innovative crucible with respect to the standard one. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 12176582 Université de Strasbourg Strasbourg 2016-12-31 application/pdf https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2014/LAURENT_Julien_2014_ED269.pdf Laurent Julien 1987-11-07 FR 191368377 21018319 https://theses.fr/2014STRAD025 2014STRAD025 https://doi.org/10.70675/ac92472ez225bz45d1zb32cz89f36806e895 2014-12-02 Electronique, microélectronique, photonique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Mathiot Daniel MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 157421597 Jouini Anis MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 081172729 Heiser Thomas MADS_PRESIDENT_DU_JURY 033836337 Martin Christian MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 191368490 Lemiti Mustapha MADS_RAPPORTEUR_1 117840300 Mangelinck-Noël Nathalie MADS_RAPPORTEUR_2 180364081 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 MA 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 UMR7357 176969721 ddc:530 ddc:620 Mathiot Daniel Jouini Anis Heiser Thomas Martin Christian Lemiti Mustapha Mangelinck-Noël Nathalie École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 12176582 confidentialité 2014-12-02 2020-01-01 confidentialité 2014-12-02 2020-01-01 confidentialité 2014-12-02 2020-01-01