EFFET DE L’EPAISSEUR DE LA COUCHE FENETRE SUR LES CARACTERISTIQUES D’UNE CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE A HETEROJONCTION

Abstract

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.