CELLULES SOLAIRES EN COUCHES MINCES DE SILICIUM

PRÉSENTATION:
Ce cours présente les cellules solaires basées sur des couches minces de silicium, matériau désordonné.

Après une brève description du fonctionnement des cellules solaires, les semiconducteurs en couche mince sont présentés. Les propriétés générales des semiconducteurs désordonnés sont très différentes des monocristaux, en particulier en termes de structure de bande et de mécanisme de dopage.

Les couches minces de silicium, généralement moins d’un micron en épaisseur, sont déposés à partir d’un plasma de silane ce qui conduit à de l’incorporation d’hydrogène. Les mécanismes de croissance sont discutés, en particulier la possibilité de préparer des couches minces partiellement cristallines qui consistent en un mélange de nanocristaux lés par un tissu amorphe.

Les conséquences sur le fonctionnement des cellules solaires sont analysées. Les propriétés optiques des couches amorphes et nanocristallines apparaissent très complémentaires. Donc les procédés plasma sont bien adaptés à la préparation de multi-jonctions avec des rendements de conversion de l’ordre de 13-15 %. En outre les procédés plasma permettent le dépôt sur des grandes surfaces de verre ou de substrats flexibles.

Enfin il est montré que des matériaux silicium cristallin et amorphes peuvent être combinés pour réaliser des héterojonctions avec des efficacités de conversion de l’ordre de 25 %.

Ce cours fait partie d’une série de trois :

Energie solaire photovoltaïque
Physique des cellules solaires au silicium
Cellules solaires en couches minces de silicium