Caractérisation des propriétés de matériaux kesterite en couches minces pour applications photovoltaïques

Details

Supervisors

Flandre, Denis

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master de spécialisation en nanotechnologies

Abstract

Le changement climatique majeur auquel l'humanité est actuellement confrontée pourrait être partiellement atténué grâce à la production d'électricité à faible émission de carbone. Dans cette optique, la génération d'énergie électrique au moyen de cellules solaires revêt une importance capitale. C'est pourquoi il est impératif de mettre au point des systèmes à haut rendement permettant une production à grande échelle, afin de répondre à la demande énergétique croissante. L’objectif de cette étude consiste à caractériser des échantillons de matériaux de type kesterite CZTGSe, déposés en couches minces à EnergyVille, un centre de recherche collaboratif entre UHasselt et imec. Cette caractérisation vise spécifiquement à extraire et quantifier les propriétés de ces matériaux ayant un lien avec les applications photovoltaïques, plus particulièrement leur efficacité de conversion énergétique. Ce travail s’intéresse à deux groupes d’échantillons de couche mince, chacun contenant trois échantillons. Premièrement, les concentrations atomiques des différents métaux qui la constituent (Ge, Zn, Cu, Sn, Se) ont été sondées par analyse XPS (spectroscopie photo électronique à rayons X), révélant que la composition de ces couches est très similaire dans les deux groupes, avec en moyenne entre 39 à 41% de sélénium, 27 à 29% de cuivre, 4 à 5% d’étain, 17 à 19% de zinc et 8 à 10% de germanium. Deuxièmement, une analyse Raman a été réalisée pour faire le lien entre concentration de défauts, état cristallin, phase secondaire, et diffusion de certa ins éléments. En particulier, ces mesures Raman ont permis de confirmer, d’une part, la quasi-omniprésence dans les structures étudiées des phases cristallines kesterite attendues et reportées dans la littérature et, d’autre part, la présence disparate de phases secondaires distribuées de façon non homogène dans les échantillons. Les différences observées entre échantillons sont ensuite discutées et mises en lien avec la concentration de défauts intrinsèques.

Citations

• APA

Seyni Garanke, S. (2023). Caractérisation des propriétés de matériaux kesterite en couches minces pour applications photovoltaïques. https://dial-mem.test.bib.ucl.ac.be/handle/2078.2/34202