| Titre : | Effet de CdS sur les cellules solaires CZTS |
| Auteurs : | Chahrawad Mellaoui, Auteur ; Nesrine Mahmoudi, Auteur ; Noureddine Sengouga, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2019 |
| Format : | 1 vol. (65 p.): couv. ill. en coul / 29 cm |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Cellule solaire ; couches minces ; CZTS ; simulation ; SCAPS. |
| Résumé : |
Dans le contexte global de la diversification de l’utilisation des ressources naturelles, le recours aux énergies renouvelables et en particulier le solaire photovoltaïque se fait de plus en plus. A ce titre, le développement d’une nouvelle génération de cellules photovoltaïques à base de CZTS semble prometteur. En effet, le rendement de cellules a dépassé les 25% ces dernières années. Dans ce travail nous allons étudier l’effet de les paramatéres de la couche tamopn CdS (l’épaisseur – dopage – l’affinité électronique – mobilité des électrons) sur la caractéristique I-V, et la variation relative du: densité de courant de court circuit (ΔJ_sc), la tension de circuit ouvert (〖ΔV〗_oc), le facteur de remplissage (ΔFF), et le rendement de conversion photovoltaïque (Δη) d’une cellule solaire photovoltaïque en couches minces. La simulation est effectuée à l’aide du logiciel SCAPS. Nous avons trouvé que, les performances de la cellule (J_sc , V_oc, FF, η) Cela change légèrement le long du domaine , quelles que soient les les paramatéres de la couche tamopn CdS. |
| Sommaire : |
Introduction Générale………………………………………………1 Chapitre I: Généralités sur les cellules solaires I.1.Introduction............................................................................................3 I.2.Les semi-conducteurs…………………………………………………..3 I.2.1.Différent types de dopage……………………………………………4 I.2.2. Semi-conducteur dopé n ……………………………………………4 I.2.3. Semi-conducteur dopé p …………………………………………….5 I.3. La Jonction P-N………………………………………………………..5 I.4. Rayonnement solaire…………………………………………………..6 I.4.1. Masse d’air……………………………………………………………7 I.4.2. Spectre de référence………………………………………………….7 I.5.La cellule solaire photovoltaïque……………………………………….8 I.5.1.Historique……………………………………………………………...8 I.5.2.Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque……………………….9 I.5.3.Cellule solaire idéale…………………………………………………..10 I.5.4.Cellule solaire réelle…………………………………………………...10 I. 5.5.Les différentes caractéristiques d’une cellule solaire………………11 I.5.5.1.Courant de court circuit I_(sc )……………………………………….11 I.5.5.2.Tension de circuit ouvert V_co……………………………………….11 I.5.5.3. Réponse spectral, SR (λ) par ………………………………………12 I.5.5.4. Puissance maximal P_m……………………………………………..12 I.5.5.5.Facteur de forme FF………………………………………………...12 I.5.5.6.Rendement de conversion Ƞ………………………………………...13 I.6.Les différentes technologies des cellules photovoltaïques………………..13 I.6.1.Première génération: Silicium cristallin (mono et poly)……………….13 I.6.1.1.Silicium monocristallin…………………………………………………14 I.6.1.2. Silicium polycristallin………………………………………………….15 I.6.2.1.CdTe / CdS……………………………………………………………...16 I.6.2.2. Cu (In) Se2/Cu2ZnSnS4…………………………………………….…17 I.6.2.3.CZTS………………………………………………………………….…18 I.6.3. Troisième génération ……………………………………………………18 Références Bibliographiques…………………………………………………..20 Chapitre II: les cellules solaires Photovoltaique à base de CZTS II.1.Introduction………………………………………………………………..21 II.2.Les couches minces………………………………………………………...21 II.2.1.Définition d’une couche mince………………………………………….21 II.2.2.propriétés des couches minces…………………………………………..21 II.2.3.Application des couches minces…………………………………………22 II.2.4.technique de dépôt des couches minces………………………………...22 II.2.4.1.Généralités……………………………………………………………..22 II.2.4.2.Dépôt en phase vapeur physique (PVD)……………………………..23 II.2.4.2.1.L’évaporation thermique……………………………………………23 II.2.4.2.2.Implantations d’ions…………………………………………………25 II.2.4.2.3.Ablation laser………………………………………………………...25 II.2.4.2.4.Epitaxie par jets moléculaires (MBE)……………………………...25 II.2.4.2.5.Pulvérisation cathodique (Sputtering)……………………………...26 II.2.4.3.Dépôt en phase vapeur chimique (CVD)…………………………......27 II.2.4.3.1.Spray pyrolyse……………………………………………………......28 II.2.4.3.2.Voie sol – gel………………………………………………………….29 II.2.4.4.Méthode de préparation de couche mince Cu2-II-IV-S4…………....29 1) Les approches à base de vide…………………………………….. 29 2) Les approches nom-vides……………………………………….…29 II.5.Hétérojonction………………………………………………………….29 II.6.Les cellules solaires à base de CZTS…………………………………..30 II.7.Les propriétés de CZTS………………………………………………..31 II.8.Les propriétés électrique……………………………………………….32 II.9.Les propriétés optique………………………………………………….33 II.10.Fabrication d’une cellule à base de Cu2 Zn Sn S4………………..…35 II.10.1.La couche absorbante……………………………………………….37 II.10.2.La couche tampon……………………………………………………37 II.10.3.La couche d’oxyde transparent conducteur (TCO)……………….37 Références Bibliographiques………………………………………………..39 Chapitre III: le logiciel de simulation SCAPS III.1. Introduction ……………………………………………………………41 III.2. Propriétés des programmes SCAPS………………………………..…39 III.3. Concepts de base………………………………………………………..39 III.3.1 Définir le problem……………………………………………………..43 III.3.2 Sélection des caractéristiques à simuler ……………………………..43 III.3.3 Affichage des courbes simulées…………………………………….…43 III.4 Edition de la structure d’une cellule solaire…………………………...44 III.5 Contacts………………………………………………………………….45 III.6 Définition des couches…………………………………………………..46 Références Bibliographiques………………………………………………....49 Chapitre IV: Résultats et discussion IV.1.Introduction……………………………………………………………..50 IV.2.Structure de la cellule à étudier………………………………………..50 IV.3.Les paramètres du dispositif étudié……………………………………51 IV.4.Résultats et discussion…………………………………………………..52 IV.4.1.Effet de l’épaisseur de la couche tampon CdS (W_CdS)………….………..52 IV.4.2.Effet du dopage (N_d) de la couche tampon CdS…………………..…......54 IV.4.3.Effet de l électronique affinité de la couche tampon CdS (χ_CdS)….……57 IV.4.4.Effet de mobilité des électrons (U_n) de la couche tampon CdS………...59 IV.4.Conclusion……………………………………………………………..…….62 Références Bibliographiques……………………………………………………..63 Conclusion générale………………………………………………………………64 Résumé……………………………………………………………………………..65 Introduction Générale………………………………………………1 Chapitre I: Généralités sur les cellules solaires I.1.Introduction............................................................................................3 I.2.Les semi-conducteurs…………………………………………………..3 I.2.1.Différent types de dopage……………………………………………4 I.2.2. Semi-conducteur dopé n ……………………………………………4 I.2.3. Semi-conducteur dopé p …………………………………………….5 I.3. La Jonction P-N………………………………………………………..5 I.4. Rayonnement solaire…………………………………………………..6 I.4.1. Masse d’air……………………………………………………………7 I.4.2. Spectre de référence………………………………………………….7 I.5.La cellule solaire photovoltaïque……………………………………….8 I.5.1.Historique……………………………………………………………...8 I.5.2.Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque……………………….9 I.5.3.Cellule solaire idéale…………………………………………………..10 I.5.4.Cellule solaire réelle…………………………………………………...10 I. 5.5.Les différentes caractéristiques d’une cellule solaire………………11 I.5.5.1.Courant de court circuit I_(sc )……………………………………….11 I.5.5.2.Tension de circuit ouvert V_co……………………………………….11 I.5.5.3. Réponse spectral, SR (λ) par ………………………………………12 I.5.5.4. Puissance maximal P_m……………………………………………..12 I.5.5.5.Facteur de forme FF………………………………………………...12 I.5.5.6.Rendement de conversion Ƞ………………………………………...13 I.6.Les différentes technologies des cellules photovoltaïques………………..13 I.6.1.Première génération: Silicium cristallin (mono et poly)……………….13 I.6.1.1.Silicium monocristallin…………………………………………………14 I.6.1.2. Silicium polycristallin………………………………………………….15 I.6.2.1.CdTe / CdS……………………………………………………………...16 I.6.2.2. Cu (In) Se2/Cu2ZnSnS4…………………………………………….…17 I.6.2.3.CZTS………………………………………………………………….…18 I.6.3. Troisième génération ……………………………………………………18 Références Bibliographiques…………………………………………………..20 Chapitre II: les cellules solaires Photovoltaique à base de CZTS II.1.Introduction………………………………………………………………..21 II.2.Les couches minces………………………………………………………...21 II.2.1.Définition d’une couche mince………………………………………….21 II.2.2.propriétés des couches minces…………………………………………..21 II.2.3.Application des couches minces…………………………………………22 II.2.4.technique de dépôt des couches minces………………………………...22 II.2.4.1.Généralités……………………………………………………………..22 II.2.4.2.Dépôt en phase vapeur physique (PVD)……………………………..23 II.2.4.2.1.L’évaporation thermique……………………………………………23 II.2.4.2.2.Implantations d’ions…………………………………………………25 II.2.4.2.3.Ablation laser………………………………………………………...25 II.2.4.2.4.Epitaxie par jets moléculaires (MBE)……………………………...25 II.2.4.2.5.Pulvérisation cathodique (Sputtering)……………………………...26 II.2.4.3.Dépôt en phase vapeur chimique (CVD)…………………………......27 II.2.4.3.1.Spray pyrolyse……………………………………………………......28 II.2.4.3.2.Voie sol – gel………………………………………………………….29 II.2.4.4.Méthode de préparation de couche mince Cu2-II-IV-S4…………....29 1) Les approches à base de vide…………………………………….. 29 2) Les approches nom-vides……………………………………….…29 II.5.Hétérojonction………………………………………………………….29 II.6.Les cellules solaires à base de CZTS…………………………………..30 II.7.Les propriétés de CZTS………………………………………………..31 II.8.Les propriétés électrique……………………………………………….32 II.9.Les propriétés optique………………………………………………….33 II.10.Fabrication d’une cellule à base de Cu2 Zn Sn S4………………..…35 II.10.1.La couche absorbante……………………………………………….37 II.10.2.La couche tampon……………………………………………………37 II.10.3.La couche d’oxyde transparent conducteur (TCO)……………….37 Références Bibliographiques………………………………………………..39 Chapitre III: le logiciel de simulation SCAPS III.1. Introduction ……………………………………………………………41 III.2. Propriétés des programmes SCAPS………………………………..…39 III.3. Concepts de base………………………………………………………..39 III.3.1 Définir le problem……………………………………………………..43 III.3.2 Sélection des caractéristiques à simuler ……………………………..43 III.3.3 Affichage des courbes simulées…………………………………….…43 III.4 Edition de la structure d’une cellule solaire…………………………...44 III.5 Contacts………………………………………………………………….45 III.6 Définition des couches…………………………………………………..46 Références Bibliographiques………………………………………………....49 Chapitre IV: Résultats et discussion IV.1.Introduction……………………………………………………………..50 IV.2.Structure de la cellule à étudier………………………………………..50 IV.3.Les paramètres du dispositif étudié……………………………………51 IV.4.Résultats et discussion…………………………………………………..52 IV.4.1.Effet de l’épaisseur de la couche tampon CdS (W_CdS)………….………..52 IV.4.2.Effet du dopage (N_d) de la couche tampon CdS…………………..…......54 IV.4.3.Effet de l électronique affinité de la couche tampon CdS (χ_CdS)….……57 IV.4.4.Effet de mobilité des électrons (U_n) de la couche tampon CdS………...59 IV.4.Conclusion……………………………………………………………..…….62 Références Bibliographiques……………………………………………………..63 Conclusion générale………………………………………………………………64 Résumé……………………………………………………………………………..65 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| MPHY/478 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
