Etude des propriétés physico-chimiques du matériau de siliciumquasi-mono (mono-like) : traitementschimiques pour application photovoltaïque
Loading...
Date
2020-10-18
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI-OUZOU
Abstract
Le silicium mono-like (Quasi-mono) est une nette amélioration de la qualité cristalline du silicium multicristallin. Un pavage de silicium au fond des fours de cristallisation (technique de la solidification dirigé) permet d'orienter la croissance du silicium afin d'obtenir un matériau quasi monocristallin. A partir de ce silicium, nous allons pouvoir obtenir une qualité cristallographique équivalente à celle du silicium Czochralski (Cz-Si). Le silicium mono-like (ML-Si) permet donc d'avoir une productivité proche de celle du silicium multicristallin (mc-Si) donc avec un faible coût et des rendements de conversion proche de ceux obtenus sur du silicium monocristallain matériau de qualité.
La réflexion est à l'origine de pertes importantes pour la cellule photovoltaïque (PV). La texturisation est utilisée pour diminuer la réflectivité de la surface de la cellule.
Le but de ce travail est l'étude du matériau de silicium Mono-Like (ML-Si). Ses propriétés physiques et chimiques sont analysées et comparées à celles du silicium monocristallin obtenu par tirage Czochralski (Cz-Si) et du silicium multicristallin (mc-Si). Après traitement chimique de chaque matériau, la surface est analysée par microscopie électronique à balayage (MEB) et diffraction des rayons X (DRX). On observe que le Cz-Si et le ML-Si présentent la même morphologie et la même orientation cristallographique. L'analyse FTIR montre une teneur en oxygène (interstitiel) du même ordre pour les trois matériaux, mais les valeurs de ML-Si plus proches de celles de mc-Si. La concentration de carbone substitutionnel du ML-Si est intermédiaire entre le Cz-Si et celles du mc-Si. La réflectivité de ML-Si est de 5 % supérieure à celle de Cz-Si et beaucoup plus faible que la surface de mc-Si après texture NaOH. L'analyse par photoluminescence indique que les matériaux ML-Si et Cz-Si présentent une meilleure homogénéité que le matériau mc-Si. Au final, nous présentons les avantages et les inconvénients du matériau ML-Si par rapport au Cz-Si et au mc-Si. Le ML-Si a de meilleures propriétés structurelles, ayant moins de joints de grains et de dislocations que le mc-Si. De plus, le fait de contenir un seul grain permet d'obtenir une réflectance de surface plus faible en utilisant une texture alcaline. Nous avons également constaté que le ML-Si est presque identique au Cz-Si en orientation cristallographique. Nous avons pu réaliser une cellule solaire à base de silicium monolike. Des résultats obtenus sur les trois cellules de Cz-Si, ML-Si et mc-Si, on relève la forte densité de courant de court-circuit Jcc sur la cellule au mc-Si 28.51 mA/cm² par rapport à celle du Cz-Si qui est égale à 25.75 mA/cm2 et celle de ML-Si qui atteint 24.5 mA/cm². Cependant l'existence de shunts aux bords de la jonction, comme le montre la valeur de tension de circuit ouvert Vco de 393 mV, a dégradé la caractéristique I(V) de la cellule au ML-Si.
Les cellules solaires réalisées sur le matériau de Si-ML indiquent des résultats prometteurs. En adaptant le process de fabrication de la cellule au matériau de silicium mono-like, nous pourrons obtenir des résultats intéressants.
Ces résultats impliquent que le silicium Mono-Like est un très bon candidat avec un potentiel prometteur et intéressant pour une application photovoltaïque.
Description
138 p. : ill. ; 30 cm. (+ CD-Rom)
Keywords
Silicium Mono-Like (Quasi-mono), Propriétés physico-chimiques, Traitements Chimique, Photovoltaïque
Citation
Departement: Electronique