Etude de l'éffet d'une couche mince de TiO2 sur les paramètres d'une céllule solaire au Silicium
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Date
2011-06-26
Authors
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Publisher
Université Mouloud Mammeri
Abstract
Les semi-conducteurs transparents sont des oxydes qui, en plus d’être transparents, peuvent devenir conducteurs (de type n) s’ils possèdent un excès d’électrons dans leur réseau. On appelle ces semiconducteurs des Oxydes Transparents Conducteurs (OTC) ou Transparent Conductive Oxide (TCO). Le TCO principalement employé est l’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO). Cependant, l’indium est un élément rare et donc coûteux et il n’y aura jamais assez d’indium sur terre pour envisager une production de masse de cellules solaires utilisant une couche d’ITO. Le candidat de remplacement de l’ITO devra être donc un matériau abondant et peu coûteux. L’oxyde de titane (TiO2) est un candidat très prometteur pour le remplacement de l’ITO. Il a déjà été largement étudié et convient bien à de nombreuses techniques expérimentales. Il peut être facilement réduit, de sorte à augmenter sa conductivité. Ses propriétés électriques ne sont pas moins variées. Lorsque sa composition est stoechiométrique, le TiO2 se comporte comme un isolant, alors que quelques défauts suffisent pour le rendre semi-conducteur. Il est préparé en couches minces, son insensibilité à la lumière du visible et du proche infrarouge, en raison de la large bande interdite (de l’ordre de 3,2 eV) [1, 4,9], ne lui permet d’absorber que dans le proche ultraviolet.
Ces différentes applications suscitent un intérêt certain, pour l’étude des couches minces d’oxyde de titane. Les utilisations les plus importantes de TiO2 sous forme de couches minces sont les cellules solaires, les systèmes photocatalytiques.
Nombre de méthodes ont été utilisées pour préparer des couches minces de TiO2, parmi les quelles nous citerons l’évaporation par faisceau électrique, la pulvérisation, la méthode sol-gel et le dépôt en phase vapeur. Cette dernière, qui est un procédé de dépôt par voie gazeuse, permet d’obtenir des dépôts homogènes, exigeant moins d’équipement.
On sait que l’oxyde de titane se cristallise dans l’une des trois phases, le rutile (tétragonal), l’anatase (tétragonal) et le brookite (orthorombique). Dans la nature, le rutile est la phase cristalline la plus commune, tandis que la brookite est rare. La phase rutile est la plus stable à hautes températures. Par contre, l’anatase et la brookite sont des phases métastables ; et sont transformés en rutile par augmentation de la température. Ce matériau a fait l’objet de nombreux travaux de recherche, ses propriétés cristallographiques, électroniques et optiques ont été explorées par différentes techniques d’analyse. Le but de notre travail consiste en l’étude de l’effet d’une couche mince de TiO2 sur les paramètres d’une cellule au Silicium.Dans ce travail, les couches minces de TiO2 ont été obtenues par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur à pression atmosphérique. Le précurseur utilisé est le Tétrachlorure de Titane (TiCl4) et le gaz réacteur est l’Oxygène. Les couches minces ainsi préparées ont été étudiées par, diffraction des rayons X, macroscopie électronique à balayage (MEB) et par un Spectromètre muni d’une sphère intégratrice
Description
85 f. : ill. ; 30 cm. (+ CD-Rom)
Keywords
Céllules solaires, Couches antireflets, TiO2, Couches minces, Oxydes transparents
Citation
Option : Microélectronique