Étude cristallochimique de semi-conducteurs CIGSe pour cellules photovoltaïques en couches minces

Abstract

L objectif de cette thèse était d étudier la cristallographie de composés sous forme de poudre ayant des propriétés photovoltaïques, les CIGSe (CuIn1 xGaxSe2). Ceux ci sont utilisés comme couche absorbante dans des cellules photovoltaïque en couche mince de seconde génération et commencent à être commercialisés, notamment aux USA et en Allemagne. Une ré investigation complète des composés poudre a ainsi été conduite par diffraction des rayons X sur poudre et monocristal, dans le but d améliorer la compréhension des phases cristallines, notamment pour des taux de cuivre très faibles. Des calculs de structure électronique ont été entrepris sur des compositions particulières de CIGSe afin de mieux comprendre certaines propriétés. Le composé historique CuInSe2 a ainsi servi de modèle théorique car possédant de nombreuses références expérimentales dans la littérature. Enfin, des échantillons en couches minces de CIGSe ont été préparées pour une étude par microscopie électronique à transmission. Le but était de voir l évolution de la qualité cristalline pour des forts taux de gallium, taux où les rendements des couches minces sont plus faiblesThis study mainly focuses on the crystallographic research of powder compounds with photovoltaic properties. They are used in photovoltaic thin film solar cell (2nd generation) as absorber layer. They have been produced and sold in the US and Germany in particular. A complete powder compounds re-investigation have been made by X-Ray diffraction on powder and single crystal. The aim of this research was to have a better comprehension of the crystalline phases, especially for copper poor compounds. Electronic structure calculation have been conducted on specific CIGSe composition to try to understand some special properties. The original compound CuInSe2 was used as theoretical model because many experimental references can be found in the literature. Finally, CIGSe thin-film sample have been prepared for a study by transmission electronic microscopy. The purpose was to check the crystal quality with high gallium content, because the efficiency of the solar cells tends to drop down as the gallium content increasingNANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF