Résumé:
Les hétérojonctions à couche mince intrinsèque ou cellules solaires "HIT" sont
fabriquées par l’entreprise Sanyo. Elles combinent le rendement élevé des cellules solaires en
silicium cristallin (c-Si) et le faible coût de la technologie du silicium amorphe. Cette
technologie a permis d’atteindre de hauts rendements tout en diminuant le coût de fabrication
(budget thermique plus bas, épaisseur des couches plus mince…).
Le travail présenté dans ce mémoire consiste en l’étude des cellules solaire HIT de type
n et particulièrement de l’effet de l’épaisseur de l’émetteur sur les performances de la cellule
étudiée.
Nous avons présenté les résultats de nos simulations, réalisées afin de comprendre
comment la variation de l’épaisseur de la couche fenêtre influence les caractéristiques de la
cellule solaire HIT de type n en face avant de structure ITO/p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-c-Si/Al .
En utilisant le logiciel ASDMP pour réaliser nos simulations, nous avons montré qu’une
épaisseur de la couche p-a-Si :H de 155Å permet d’atteindre les meilleurs valeurs des
paramètres de la cellule.
Pour une épaisseur inférieure à 155A°, la couche est trop fine générant un faible champ
électrique au niveau de la jonction p-a-Si :H/n-c-Si. Nous avons constaté que plus l’épaisseur
de l’émetteur augmente, plus le champ électrique augmente. Ce dernier a un rôle très
important dans la collecte des porteurs de charge ; car c’est lui qui dissocie les porteurs
photogénérés minoritaires qui atteignent la zone de charge d’espace.
Nous avons par la suite trouvé que l’augmentation de la largeur de l’émetteur au-delà de
155A° provoque une chute du rendement de la cellule. Le silicium amorphe hydrogéné étant
très absorbant, la transmission des photons dans la couche active n-c-Si est faible, et la
majorité des porteurs photogénérés sont crées dans la zone p. Dans ce cas, ces porteurs se
recombinent avant d’être collectées du fait de la présence d’une importante quantité de
défauts dans la couche de l’émetteur qui deviennent des centres de recombinaisons et de la
faible longueur de diffusion des porteurs minoritaires par rapport à l’épaisseur de l’émetteur.
Conclusion Générale et
Perspectives
Il faut donc faire un compromis dans le choix de l’épaisseur de l’émetteur : Pas trop
mince pour avoir un champ électrique suffisant au niveau de la jonction p-a-Si :H/n-c-Si, et
pas trop épais, afin qu’un maximum de photons soient transmis dans la couche n-c-Si, et que
la longueur de diffusion des porteurs de charge soit au moins égale à l’épaisseur de l’émetteur.
Comme perspectives, il serait intéressant d’étudier l’influence de l’épaisseur de la
couche intrinsèque a-Si:H(i) sur la caractéristique J=f(V) de la même cellule, ainsi que le
choix du matériau et de l’épaisseur de la couche constituant le TCO.
