Propriétés optoélectroniques et magnétiques des chalcopyrites à base des métaux de transition pour des applications photovoltaïques

Abstract

Le monde s’oriente actuellement vers des sources d’énergie renouvelables, dont les cellules solaires photovoltaïque. Cette dernière offre toutes les propriétés nécessaires pour être une bonne candidate pour cette alternative énergétique, également d’un point de vue environnemental. Cependant, l’utilisation généralisée du photovoltaïque par rapport à d’autres sources d’énergie est limitée par le coût relativement élevé et le faible rendement des cellules solaires. Une question importante se pose : quels nouveaux matériaux sont utilisés pour développer de nouvelles cellules photovoltaïques ? La conversion photoélectrique se produit au sein des matériaux semi-conducteurs, qui peuvent libérer leurs porteurs de charge (électrons et trous) après avoir absorbé des photons du spectre solaire. La chalcopyrite mélangée à des métaux de transition (Mn, Fe) a été étudiée. L’objectif principal abordé dans ce travail est de contribuer au développement de l’IBSC en tant que matériau massif à base de chalcopyrite dopée I-III-VI2 ou II-IV-V2. En utilisant la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) et la méthode FP-LAPW avec les approximations GGA-PBE et TB-mBJ qui peuvent nous informer sur les nouvelles propriétés de la chalcopyrite CuXY (X = Al, Ga, In et Y = S, Se, Te), un dopage pour induire des bandes intermédiaires a été créé par Mn et Fe qui divisent le gap principal en deux sous-bandes, ce qui peut augmenter l'efficacité des cellules solaires pour les applications photovoltaïques. Les résultats ont été comparés à d'autres données théoriques et expérimentales