| Titre : | L’effet du taux de dopage par l’aluminium sur la couche mince ZnO et sur les caractéristiques I-V d’une cellule solaire |
| Auteurs : | Yasmine SENOUCI, Auteur ; Nadjette Hamani, 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, 2022 |
| Format : | 1 vol. (59 p.) |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Couches minces, AZO, TCO, Spray pneumatique, DRX, Propriétés optique et électrique, CZTS. SCAPS. |
| Résumé : |
Dans ce travail nous avons élaboré et étudié des couches minces d’oxyde conducteur transparent à base d’oxyde de zinc non dopé et dopé à l’aluminium. La technique de spray pneumatique a été utilisée pour l’élaboration de ces couches. La caractérisation des couches a été étudiée par la diffraction des rayons X, la spectroscopie UV visible et la méthode de quatre pointes. Nous avons trouvé que les films ZnO non dopés et dopés ont une structure polycristalline avec une forte orientation de croissance préférentielle suivant la direction (002), on a trouvé aussi une taille des cristallites de 31.66-84.93 nm. Nous avons montré que les films sont transparents dans le domaine visible d’une valeur de transsmitance moyenne 49-84 % avec une énergie de la bande interdite de 3.21-3.29 eV. La mesure électrique nous a donné une résistance carrée de 1.09×105-5.22×106 Ω . La simulation sur le SCAPS d’une cellule CZTS avec les données expérimentales d’AZO a affiché un rendement de 10.81-16.74 %. Tous les résultats sont d’accord que le meilleur échantillon est ceux qui a un taux de dopage 1wt % d’Al. |
| Sommaire : |
Introduction générale………………………………………………………………. 1 Références………………………………………………………………………….. 3 CHAPITRE I : Etude bibliographique sur l’oxyde de zinc I.1 Introduction……………………………………………………………………... 4 I.2 Les oxydes transparents conducteurs …………………………………………... 4 I.2.1 Définition ……………………………………………………………………... 4 I.2.2 L’oxyde de zinc ………………………………………………………………. 5 I.2.2.1 Définition …………………………………………………………………… 5 I.2.2.2 Les propriétés de l’oxyde de zinc …………………………………………... 6 I.2.2.2.1 Propriétés cristallographiques ……………………………………………. 6 I.2.2.2.2 Propriétés électroniques ………………………………………………….. 8 I.2.2.2.3 Propriétés optiques ……………………………………………………….. 8 II.2.2.2.4 Propriétés électriques ……………………………………………………. 9 II.2.2.3 Dopage de l’oxyde de zinc ………………………………………………. 10 II.2.2.3.a Choix du dopant …………………………………………………………. 10 I.2.3 Applications des TCO ………………………………………………………... 11 I.3 Les couches minces ……………………………………………………………. 12 I.3.1 Définition ……………………………………………………………………... 12 I.3.2 Mécanisme de formation et croissance d’une couche mince…………………. 13 I.3.2.1 La condensation…………………………………………………………….. 13 I.3.2.2 La nucléation………………………………………………………………... 13 I.3.3.3 La coalescence………………………………………………………………. 14 I.3.2.4 La croissance ……………………………………………………………….. 14 I.3.2.4.a La croissance en couches (mode Franck-Van der Merwe) ……………….. 15 I.3.2.4.b La croissance en îlots (mode Volmer - Weber) ………………..…………. 15 I.3.2.4.c La croissance mixte (mode Stranski - Krastanov) ………………………... 15 Table des matières 2022 iii I.3.3 Techniques de dépôt des couches minces ……………………………………. 16 I.3.3.1 Spray pyrolyse………………………………………………………………. 17 I.3.3.1.1 Spray ultrasonique………………………………………………………… 18 I.3.3.1.2 Spray électrostatique……………………………………………………… 18 I.3.3.1.3 Spray pneumatique………………………………………………………... 19 I.3.3.2 Choix de la technique de dépôt …………………………………………….. 19 I.4 Conclusion……………………………………………………………………… 20 Références………………………………………………………………………….. 21 CHAPITRE II : Elaborations et caractérisations des couches minces ZnO :Al II.1 Introduction……………………………………………………………………. 24 II.2 Méthodes de caractérisation …………………………………………………… 24 II.2.1 Caractérisations structurales…………………………………………………. 24 II.2.1.1 Diffraction de rayon X…………………………………………………….. 24 II.2.1.2 Détermination des propriétés structurales…………………………………. 25 II.2.1.2.a Taille des cristallites …………………………………………………... 25 II.2.1.2.b Paramètres de mailles …………………………………………………… 26 II.2.1.2.c Contraintes ………………………………………………………………. 27 II.2.1.2.d Densité des dislocations …………………………………………………. 27 II.2.2 Caractérisations optiques ……………………………………………………. 28 II.2.2.1 Spectroscopie UV-Visible ………………………………………………… 28 II.2.2.2 Spectre de transmission ……………………………………………………. 29 II.2.2.3 Détermination des caractéristiques optiques ………………………………. 29 II.2.2.3.a L’énergie du gap optique ……………………………………………….... 29 II.2.2.3.b L’énergie d’Urbach ……………………………………………………… 30 II.2.3 Caractérisations électriques ………………………………………………….. 31 II.2.3.1 Technique de quatre pointes ………………………………………………. 31 II.2.3.2 Détermination des caractéristiques électriques ……………………………. 31 II.2.3.2.a Résistivité électrique …………………………………………………….. 31 II.2.4 Condition d’optimisation des couches minces ………………………………. 32 II.3 Méthode d’élaboration ………………………………………………………… 32 II.3.1 Choix de la technique ………………………………………………………. 32 II.3.2 Préparation des substrats ……………………………………………………. 33 Table des matières 2022 iv II.3.3 Conditions expérimentales …………………………………………………. 33 II.3.4 Préparation des solutions de dépôt …………………………………………. 34 II.3.5 Montage expérimental ………………………………………………………. 35 II.3.6 Déposition des couches ……………………………………………………… 36 II.4 Résultats et discussions ………………………………………………………... 37 II.4.1. Caractérisations structurales ………………………………………………... 37 II.4.2. Caractérisations optiques …………………………………………………… 40 II.4.3 Caractérisations électriques …………………………………………………. 42 II.5 Conclusion …………………………………………………………………….. 43 Références ………………………………………………………………………….. 45 CHAPITRE III : L’effet du taux de dopage ZnO : Al sur les caractéristiques I-V d’une cellule solaire CZTS III.1 Introduction …………………………………………………………………… 48 III.2 Présentation du logiciel de simulation ………………………………………... 48 III.3 Les cellules solaires …………………………………………………………... 50 III.3.1 Définition …………………………………………………………………… 50 III.3.2 Types de cellules solaires………………………………………………….. 50 III.4 Cellule solaire CZTS …………………………….…………………………… 51 III.4.2 Définition …………………………………………….……………………... 51 III.4.2 Les matériaux CZTS……………………...…………………………………. 51 III.4.3 Structure de CZTS ………………………………………………………….. 52 III.4.4 Paramètres de CZTS ………...………..……………………………………. 53 III.4.4.1 Courant de court circuit Isc ………………………………………………... 53 III.4.4.2 Tension de circuit ouvert |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| MPHY/595 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Empruntable |
