| Titre : | Design and investigate of II-VI thin film solar cells:Conception et investigation des cellules solaires en couches minces II-VI |
| Auteurs : | Slimane Chala, Auteur ; Noureddine Sengouga, Directeur de thèse |
| Type de document : | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2017 |
| Format : | 1 vol. (107 p.) / couv. ill. en coul / 30 cm |
| Langues: | Anglais |
| Résumé : |
L‟énergie solaire est l‟une des filières très prometteuse comme alternatif aux sources d‟énergie classique. Mais le rendement des panneaux solaires aujourd‟hui sont loin d‟être concluantes pour le choix de cette filière. Le composant de base de cette filière est la cellule solaire. Cette dernière peut être réalisée par différents matériaux semi-conducteurs comme le silicium. Le Silicium monocristallin s‟avère très couteux. Une alternative moins chère est les cellules solaires en couches minces. Les meilleurs compromis rendement-cout sont les filières silicium amorphe (a-Si) et les semiconducteurs II-VI (CdO, CdTe, CdS, ZnO, ZnTe, ZnS…). Les oxydes conducteurs transparent (TCO : Transparent Conducting Oxides) des films minces ont une grande importance dans des applications de dispositifs électroniques. Ils sont basés sur les semiconducteurs II-VI qui sont souvent des oxydes métalliques (ZnO, CdO, MgO...). Ils sont des semiconducteurs de type n avec un gap d‟énergie élevée et il est considéré comme l'un des matériaux prometteurs pour les applications photovoltaïques en raison de sa grande conductivité électrique et la transmission optique dans la région visible du spectre solaire. L'intérêt pour l'étude d'oxyde de Cadmium (CdO) et d'oxyde de Zinc (ZnO) pour les applications photoniques a augmenté considérablement en raison de ses propriétés électriques et optiques prometteuses. Des cellules solaires réelles à base d'hétérostructures CdO/p-Si et ZnO/p-Si présentent cependant une faible performance photovoltaïque. Dans ce travail, la simulation numérique est utilisée pour élucider cette mauvaise performance en considérant deux cas. Le CdO et le ZnO sont tout d'abord considérés comme des semi-conducteurs cristallins parfaits. Le deuxième cas modélise CdO et ZnO en tant que semiconducteurs avec une distribution continue d'états de défauts dans leurs band-gaps, semblable à un semi-conducteur amorphe, constitué de deux bandes de queue (accepteurs et donneurs) et deux bandes Gaussiennes de niveau profond (accepteurs et donneurs). Évidemment, le premier cas a produit des résultats loin de la réalité. Dans le second cas, cependant, et en ajustant les constituants des états de band-gap, nous avons pu reproduire un bon accord entre la simulation et les mesures de ces cellules solaires. |
| Sommaire : |
Table of contents Abstract ...........................................ii Résumé ...................................................iii Table of contents........................iv List of figures ................................vii List of tables..................................... x Chapter 1: Introduction .............................. 2 Chapter 2: Semiconductors............................. 5 2.1. Introduction:.................................. 5 2.2. Materials classification:............... 5 2.2.1. Conductors:............................8 2.2.2. Insulators:.................................8 2.2.3. Semiconductors:..............9 2.3. Semiconductors:.................................. 9 2.3.1. The Fermi-Dirac distribution function and Fermi level:......................9 2.3.2. Intrinsic semiconductors: .................................................................10 2.3.3. Extrinsic semiconductors:..........................................11 2.4. Semiconductor types: ......................................................... 14 2.4.1. Elemental semiconductors: .................................................14 2.4.2. Binary semiconductors: .................................................15 2.5. Defects in crystals: ................................................... 18 2.5.1. Point defects:................................................19 2.5.2. Line defects:...........................................................21 2.5.3. Surface defects:.......................................................22v 2.5.4. Volume defects: ...........................................................24 2.5.5. ZnO defects:.........................................................24 2.5.6. CdO defects:..................................................25 2.6. Basic semiconductor equations: ......................................... 26 2.6.1. Poisson‟s equation: ............................................................26 2.6.2. Carrier continuity equations:.....................................26 2.6.3. The transport equations:...........................................................27 Chapter 3: Solar cells................................................................... 30 3.1. Introduction:........................................................... 30 3.2. Typical solar cell structures: ............................................ 30 3.2.1. The p-n junction:.......................................................30 3.2.2. The p-n junction solar cell: ........................................................31 3.2.3. Homojunction and Heterojuction:...............................33 3.3. Electrical characteristics:.............................................. 35 3.3.1. The ideal solar cell:....................................................35 3.3.2. Reel solar cell characteristics:.............................................37 3.4. The quantum efficiency:.................................. 39 3.5. II-VI thin film solar cells:.......................................... 40 3.5.1. The use of II-VI thin films in solar cells:.........................40 3.5.2. Characterization of II-VI thin film solar cells: ........................41 Chapter 4: Experimental and simulation methods............................................ 43 4.1. Introduction:................................................................ 43 4.2. Experimental method: ................................................ 43 4.2.1. Sol-gel:...............................................................43 4.2.2. CdO thin film:...........................................................45 4.2.3. ZnO thin film: ............................................................46 4.2.4. Characterization equipment ........................................47 4.3. Simulation method: .......................................................... 50 4.3.1. ATLAS (by SILVACO):.......................................................50 4.3.2. Atlas inputs and outputs:......................................50 4.3.3. Modes of operation: ...........................................51 4.3.4. Atlas commands:..............................................................52 Chapter 5: Results and discussion.................................... 62 5.1. Introduction:.................................................................... 62 5.2. Experimental results:........................................................ 62 5.2.1. Characterization of CdO thin film: ..............................................................................62 5.2.2. Characterization of CdO/p-Si solar cell:..........................64 5.2.3. Characterization of ZnO thin film: ...............................66 5.2.4. Characterization of ZnO/p-Si solar cel......71 5.3. Simulation results:................................................... 72 5.3.1. Important equations for simulation:..............................72 5.3.2. CdO modelling:..............................................75 5.3.3. ZnO modelling:..................86 5.4. Conclusion:................................. 89 Chapter 6: Conclusion and perspectives............... 91 6.1. Conclusion:................................................. 91 6.2. Perspectives:............................................. 92 References .94 Publications and communications ................ 103 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/3491/1/Thesis%20of%20S.%20Chala.pdf |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TPHY/56 | Théses de doctorat | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
