Films de silicium polycristallin obtenus par cristallisation induite par aluminium et épitaxie : croissance, caractérisations et cellules solaires
Langue Anglais
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Auteur : Tüzün, Özge
Date de soutenance : 28-09-2009

Directeur(s) de thèse : Slaoui, Abdelilah

Établissement de soutenance : Université de Strasbourg
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Génie des procédés
Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie, Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : polycrystalline silicon , thin film , aluminium induced crystallization , epitaxy , solar cellssilicium polycristallin , couche mince , cristallisation induite par aluminium , epitaxie , cellule photovoltaïque
Mots-clés :
  • Silicium - Thèses et écrits académiques
  • Silicium cristallisé - Thèses et écrits académiques
  • Photopiles - Thèses et écrits académiques
  • Épitaxie - Thèses et écrits académiques
Résumé : Dans ce travail, nous avons étudié d'abord la croissance du silicium polycristallin (couche germe AIC) sur substrats d'alumine ou vitrocéramiques par le procédé de cristallisation induit par aluminium du silicium amorphe. Les études ont concerné la cinétique de croissance de la couche AIC en fonction de plusieurs paramètres expérimentaux (température, temps, épaisseur du film Si amorphe, teneur en hydrogène, ) et la détermination des défauts de structure inter-grains (joints) et intra-grains (macles). En utilisant des verres céramiques, nous avons pu réaliser des films poly-Si à T<500°C, présentant une taille moyenne de grains cent fois supérieure à son épaisseur (0.20m d'épaisseur et 260m en taille de grains), et des grains majoritairement orientés <100>. Nous avons montré que la densité des macles, en particulier 3, est réduite en diminuant la température de cristallisation. Nous avons également recherché à réaliser des films tampons de type n par surdopage et évaluer leurs efficacités. En variant les conditions expérimentales, des couches n+ avec des concentrations de porteurs libres de 1019 à 6.1020cm-3 et des mobilités de 50-60cm2/Vs ont pu être réalisées sur des couches de 0.20m. Nous avons utilisé deux méthodes de croissance de la couche absorbante: l'épitaxie en phase vapeur (VPE) à haute température ou l'épitaxie en phase solide (SPE) par dépôt d'une couche Si amorphe et recuit. Nous avons particulièrement mis en évidence la formation d'une distribution graduelle n+n très souhaitable pour les composants photovoltaïques. Enfin nous avons réalisé des cellules photovoltaïques sur ces matériaux afin de valider leur potentiel pour la future génération de cellules solaires. Nous avons ainsi réalisé des structures de cellules de configuration p+pn+ sur poly-Si de type p mais également des configurations n+np+ sur poly-Si de type n. Nous avons mesuré un rendement de l'ordre de 5.5% (6.1% en Sun-Voc et en considérant la surface active), pour les cellules préparées par VPE sur couche tampon n-AIC. Il faut rappeler qu aucun confinement optique ni architecture spécifique n a été utilisé. Les caractéristiques impliquant les mesures des différentes grandeurs des cellules et la réponse spectrale, ont permis une analyse fine des régions de pertes de la conversion.
 
Type de contenu : Text
 
Entrepôt d'origine : Ressource locale
Identifiant : ecrin-ori-298309
Type de ressource : Thèse