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Étude des défauts liés à l'oxygène dans le silicium Czochralski destiné aux cellules solaires photovoltaïques : influence des impuretés isovalentes

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Auteur(s) : TANAY F
Organisme : UNIVERSITE AIX-MARSEILLE, ADEME, LABORATOIRE DES COMPOSANTS PHOTOVOLTAIQUES, CEA, INSTITUT NATIONAL DE L'ENERGIE SOLAIRE (INES)
Description : octobre 2013 - 227 p.
Type de contenu : These
Disponibilité : Contacter le Centre de documentation de l’ADEME Angers (téléphone 02 41 20 41 89 / documentation@ademe.fr)

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Résumé : Ce travail a pour but de comprendre les effets de deux principaux défauts liés à l'oxygène, à savoir les complexes bore-oxygène (responsables d'effets de dégradation sous éclairement de la durée de vie des porteurs de charge) et les donneurs thermiques (responsables notamment de variations de la conductivité), sur les propriétés électriques et photovoltaïques du silicium. Plus particulièrement, les interactions des impuretés isovalentes, connues pour modifier la distribution spatiale de l'oxygène, avec ces défauts ont été étudiées. Deux protocoles expérimentaux ont d'abord été développés pour évaluer la dégradation de la durée de vie des porteurs de charge sous éclairement dans le silicium riche en fer.

Ensuite, il a été mis en évidence que l'introduction de germanium et d'étain en très grande quantité dans le silicium n'influence pas de façon significative le rendement de conversion des cellules. Cependant, contrairement à ce qui a été récemment avancé dans la littérature, aucune limitation due au co-dopage au germanium ou à l'étain de la dégradation sous éclairement des performances photovoltaïques n'a été observée. Par contre, il a été montré que le carbone entraîne un ralentissement de la dégradation due aux complexes bore-oxygène. Également, contrairement à l'étain qui n'influence pas la génération des donneurs thermiques, le germanium conduit à un ralentissement de la formation de ces défauts. Une expression empirique a été proposée pour rendre compte de cet effet, et ce pour une large gamme de teneurs en germanium. Enfin, dans le silicium très dopé et très compensé, la génération des donneurs thermiques est identique au cas du silicium standard. Ceci constitue un résultat marquant puisqu'il permet de valider par l'expérience le fait que la formation des donneurs thermiques est limitée par la teneur en électrons.

Détails

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Mots-clés : SILICIUM, OXYGENE
Date de mise en ligne : octobre 2013
Date d'édition : octobre 2013
Langue : FR
Type de support : pdf/A4
Cible(s) concernée(s) : Entreprises et Monde Agricole, Recherche et Innovation
Public : Monde de la recherche