Enhanced light trapping using plasmonic nanoparticles

International audiencePlasmonics is a new light trapping method used in photovoltaic (PV) solar cells. A significant enhancement of the scattered and absorbed incident light due to the use of silver nanoparticles (Ag-NPs) was observed, which yield to the exaltation of the electromagnetic field in the vicinity of these NPs. In this context, we investigate optically and morphologically the effect of the NPs size dependence on the localized surface plasmon resonance. Extinction, absorption and scattering cross sections are calculated using Mie theory

Influence of P+ layer parameters on 4H-SiC UV PiN photodetector characteristics

International audienc

Cartographies de durées de vie des porteurs minoritaires et d'impuretés métalliques dans le silicium cristallin par déphasage micro-ondes

LA DUREE DE VIE DES PORTEURS MINORITAIRES EST UN PARAMETRE ESSENTIEL DANS L'ETUDE DES MATERIAUX SEMICONDUCTEURS. DES MESURES A CHAQUE ETAPE DE FABRICATION D'UN COMPOSANT DE L'ELECTRONIQUE OU D'UNE CELLULE SOLAIRE EN SILICIUM, PERMETTENT DE SUIVRE L'EVOLUTION DU MATERIAU ET DE VEILLER A TOUTE DEGRADATION INVOLONTAIRE. DANS LE CAS DE MATERIAUX HETEROGENES (COMME LE SILICIUM MULTICRISTALLIN OU LE SILICIUM MONOCRISTALLIN CONTENANT DES DEFAUTS DE CROISSANCE) DES CARTOGRAPHIES DE DUREE DE VIE SONT NECESSAIRES POUR ANALYSER CHAQUE ZONE DU MATERIAU. LA TECHNIQUE DU DEPHASAGE MICRO-ONDE DITE DU PHASE-SHIFT (W-PS) PERMET L'ETABLISSEMENT DE CARTOGRAPHIES DE DUREE DE VIE DES PORTEURS MINORITAIRES AVEC UNE HAUTE RESOLUTION LATERALE DE 50M. CETTE TECHNIQUE EST SANS CONTACT (UTILISATION DE MICRO-ONDES A 10GHZ) ET EVITE TOUTE INTERVENTION SUR L'ECHANTILLON QUI POURRAIT LE MODIFIER. DE PLUS ELLE FONCTIONNE AVEC UN NIVEAU D'INJECTION QUASIMENT CONSTANT CAR LA LUMIERE D'EXCITATION EST SINUSOIDALEMENT MODULEE EN PETIT SIGNAL AUTOUR D'UN NIVEAU D'ECLAIREMENT CONSTANT. DES COMPARAISONS AVEC DES TECHNIQUES DE MESURES DE LONGUEUR DE DIFFUSION DES PORTEURS MINORITAIRES PAR LA TECHNIQUE LBIC OU DE MESURES DE CONCENTRATIONS D'IMPURETES METALLIQUES PAR SPECTROMETRIE CAPACITIVE (DLTS) ONT PROUVE LA VALIDITE DU W-PS. CE TRAVAIL MONTRE EGALEMENT LA CAPACITE DU W-PS A ETABLIR DES CARTOGRAPHIES D'IMPURETES METALLIQUES DANS LE SILICIUM JUSQU'A DES CONCENTRATIONS DE 10 9CM 3. UN TRES BON ACCORD ENTRE W-PS ET DLTS A ETE OBTENU DANS DES ECHANTILLONS DE SILICIUM VOLONTAIREMENT CONTAMINES PAR DE L'OR OU PAR DU FER. POUR CETTE DERNIERE IMPURETE, IL A FALLU TENIR COMPTE DE L'INFLUENCE DU NIVEAU D'INJECTION ET DU TAUX DE DISSOCIATION DES PAIRES FER-BORE. UNE CARTOGRAPHIE DE FER DISSOUS DANS UN ECHANTILLON MULTICRISTALLIN NON VOLONTAIREMENT CONTAMINE ET CONTENANT MOINS DE 10 1 1 CM 3 DE FER INTERSTITIEL A ETE OBTENUE.AIX-MARSEILLE3-BU Sc.St Jérô (130552102) / SudocSudocFranceF

Investigation du silicium de qualité solaire de type n pour la fabrication de cellules photovoltaïques

Ce travail étudie le potentiel du silicium de type n purifié par voie métallurgique pour la fabrication de cellules photovoltaïques à bas coût. Les teneurs élevées en dopants conduisent à des gammes de résistivités larges et faibles, ainsi qu à une diminution de la durée de vie des porteurs de charge.La fabrication de cellules photovoltaïques a permis d obtenir des rendements de conversion variant de 13.7% à 15.0% sur 148.6cm . Avec un procédé de fabrication amélioré, des rendements de 16.0% pourraient être obtenus. La résistivité des plaquettes a été identifiée comme facteur limitant les performances des cellules. Le co-dopage au gallium a été proposé pour augmenter la gamme de résistivité.Les cellules photovoltaïques réalisées montrent une excellente stabilité sous illumination et de faibles coefficients en température de la tension de circuit-ouvert. Ces travaux de thèse ont permis de définir le potentiel du silicium de type n purifié par voie métallurgique et de définir les spécifications nécessaires initiales au niveau de la charge à purifier pour permettre la fabrication de cellules photovoltaïques efficaces.This work studies the potential of n-type silicon purified via the metallurgical route for the fabrication of low cost photovoltaic cells. The high level of doping species leads to a large range of low resistivity, as well as reduced carriers lifetime. The fabrication of photovoltaic cells led to conversion efficiencies varying from 13.7% to 15.0% on 148.6 cm . With an improved fabrication process, efficiencies of 16.0% could be obtained. The resistivity has been identified as the limiting factor on the cells efficiency. Gallium co-doping has been proposed in order to increase the resistivity range.The fabricated photovoltaic cells show an excellent stability under illumination with weak temperature coefficients of the open circuit voltage. This PhD work led to the knowledge of the potential of n-type silicon purified via the metallurgical route, and to define the charge specifications required to the fabrication of efficient photovoltaic cells.AIX-MARSEILLE3-Bib. élec. (130559903) / SudocSudocFranceF

Influence des interactions impureté-défaut et impureté-impureté sur le rendement de conversion des cellules photovoltaïques au silicium cristallin

Ce travail a pour but de comprendre comment les interactions entre les impuretés et les défauts influencent le rendement des cellules solaires au silicium. Après avoir analysé comment une impureté dissoute impacte les propriétés des cellules, nous avons combiné des simulations et des résultats expérimentaux afin d étudier l influence des impuretés métalliques sur les cellules au silicium monocristallin. Nous avons obtenu des informations sur l or, le chrome, et établi l évolution du rendement des cellules avec les concentrations en fer et or. Le fer est bien toléré, grâce aux effets getter. Ce n est pas le cas de l or, diffusant trop lentement. L hydrogénation est limitée. L étude a été transposée au multicristal. Le fer semble bien toléré, grâce aux effets getter et à l hydrogénation, alors efficace. En présence de diffuseurs lents, ce matériau se dégrade thermiquement. Le silicium de type n pourrait résoudre ce problème puisqu il est peu sensible aux impuretés métalliques.AIX-MARSEILLE3-BU Sc.St Jérô (130552102) / SudocSudocFranceF

Nickel and gold identification in p-type silicon through TDLS: a modeling study

International audienceIn Silicon, impurities introduce recombination centers and degrade the minority carrier lifetime. It is therefore important to identify the nature of these impurities through their characteristics: the capture cross section σ and the defect level Et. For this purpose, a study of the bulk lifetime of minority carriers can be carried out. The temperature dependence of the lifetime based on the Shockley-Read-Hall (SRH) statistic and related to recombination through defects is studied. Nickel and gold in p-type Si have been selected for the SRH lifetime modeling. The objective of the analysis is to carry out a study to evaluate gold and nickel identification prior to temperature-dependent lifetime measurements using the microwave phase-shift (μW-PS) technique. The μW-PS is derived from the PCD technique and is sensitive to lower impurity concentrations. It has been shown that both gold and nickel can be unambiguously identified from the calculated TDLS curves

Silicium multicristallin de type N pour la fabrication de cellules solaires à bas coût et à rendement de conversion élevée

AIX-MARSEILLE3-BU Sc.St Jérô (130552102) / SudocSudocFranceF

Minority Carrier Lifetime Measurements in Specific Epitaxial 4H-SiC Layers by the Microwave Photoconductivity Decay

7th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials, Barcelona, SPAIN, SEP 07-11, 2008International audienceWe report oil measurements of the minority carrier lifetime for different epitaxial 4H-SiC layers by using the microwave photoconductivity decay (mu-PCD) method. This is a non-contacting, non-destructive method very useful for the monitoring of recombination processes in semiconductor material, Distinct samples have been analyzed, giving different lifetime values. Transmittance and absorption spectra have also been carried out. The n-type layers, giving rise to a specific absorption peak near 470 nm, are not sensitive to optical excitation for the used wavelengths, as opposite to p-type layers whose lifetime values depend on thickness and doping

Optical and Electrical Simulation of 4H-SiC UV Photodetector by Finite Element Method

International audienceThis paper focuses on UV-photodetector simulation. The calculus method description and the physical equations which occur in this model are presented as well as the UV-photodetector structure (p+n--n+ diode). Based on the Finite Element Method the electrical part solves the continuity and Poisson equation, and the optical part solves by Maxwell’s equation, FDTD [1]. Simulation works point out the influence of the p+-type layer on the electrical characteristics such as the current densities versus reverse bias. Indeed, simulation results show the current density increase with the decrease doping concentration or the p+-type layer thickness

Temperature dependent lifetime spectroscopy (TDLS) for the identification of metallic impurities

6th International Conference on Crystalline Silicon Photovoltaics (SiliconPV), CEA INES, Chambery, FRANCE, MAR 07-09, 2016International audienceThe paper is devoted to the identification of the metallic impurities in silicon wafers by using Temperature Dependent Lifetime Spectroscopy (TDLS). We consider the variation of all recombination mechanisms, intrinsic and extrinsic, to follow the variation of lifetime with the temperature. The extrinsic recombination mechanism is based on the standard Shockley-Read-Hall theory (SRH) [1], [2] and we simulated the variation of SRH lifetime for two impurities : gold and iron. The simulation results show that their SRH lifetime variations with the temperature are opposite and that the presence of a peak is characteristic of the impurity studied. Experimental measurements are displayed showing the identification of gold impurity by means of Phase-Shift TDLS (PS-TDLS) measurement. Thanks to these results, we demonstrate that PS-TDLS is an efficient method to identify gold and iron impurities at concentrations as low as 1.10(10)cm(-3) for a doping level of 1.10(15)cm(-3). (C) 2016 The Authors. Published by Elsevier Ltd