Étude et modélisation des substrats ultra-minces de silicium et de leur application au photovoltaïque
Les cellules solaires à base de silicium mono et multi cristallin dominent le marché du photovoltaïque. En effet, plus de 90% des panneaux sur le marché sont à base de silicium. Cependant, il se pose au moins deux problèmes majeurs qui impactent les cellules à base de ce matériau. D abord, leur rend...
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| 第一著者: | |
|---|---|
| その他の著者: | , , , , , , , |
| フォーマット: | Thèse numérique |
| 言語: | Français |
| 出版事項: |
2020.
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| 主題: | |
| オンライン･アクセス: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2020ORLE3158_va.pdf http://www.theses.fr/2020ORLE3158/abes https://theses.hal.science/tel-03775563 |
| 注記: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Mustapha Lemiti (Président du jury) ; Esidor Ntsoenzok, Nathalie Batut, Jean-Philippe Blondeau, Mustapha Lemiti, Anne Migan-Dubois, Nathalie Mangelinck-Noël, Isidro Martin, Nicole Doumit (Membre(s) du jury) ; Anne Migan-Dubois, Nathalie Mangelinck-Noël (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Studies and modeling of ultrathin silicon substrates and their application to phovoltaic |
| LEADER | 06798nam a22005537a 4500 | ||
|---|---|---|---|
| 001 | 935390 | ||
| 008 | 220912s2020 xxe ||| |||| 00| 0 fre d | ||
| 009 | PPN264325443 | ||
| 041 | 0 | |a fre |b fre |b eng | |
| 082 | |a 530 | ||
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| 082 | |a 621.472 | ||
| 084 | |a 530 | ||
| 084 | |a 620 | ||
| 100 | 1 | |a Saintaimé, Eddy, |d 1967- | |
| 240 | 1 | 0 | |a Studies and modeling of ultrathin silicon substrates and their application to phovoltaic |
| 245 | 1 | 0 | |a Étude et modélisation des substrats ultra-minces de silicium et de leur application au photovoltaïque |c Eddy Saintaimé ; sous la direction de Esidor Ntsoenzok et de Nathalie Batut et de Jean-Philippe Blondeau. |
| 256 | |a Données textuelles | ||
| 260 | |c 2020. | ||
| 500 | |a Titre provenant de l'écran-titre | ||
| 500 | |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) | ||
| 500 | |a Partenaire(s) de recherche : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...) (Laboratoire) | ||
| 500 | |a Autre(s) contribution(s) : Mustapha Lemiti (Président du jury) ; Esidor Ntsoenzok, Nathalie Batut, Jean-Philippe Blondeau, Mustapha Lemiti, Anne Migan-Dubois, Nathalie Mangelinck-Noël, Isidro Martin, Nicole Doumit (Membre(s) du jury) ; Anne Migan-Dubois, Nathalie Mangelinck-Noël (Rapporteur(s)) | ||
| 502 | |a Thèse de doctorat. Physique Sciences des Matériaux. Orléans. 2020 | ||
| 520 | |a Les cellules solaires à base de silicium mono et multi cristallin dominent le marché du photovoltaïque. En effet, plus de 90% des panneaux sur le marché sont à base de silicium. Cependant, il se pose au moins deux problèmes majeurs qui impactent les cellules à base de ce matériau. D abord, leur rendement au laboratoire est de 26,3%, une valeur proche de la limite théorique de 29,4% d après la théorie Shockley Queisser. Ensuite, le coût de production des cellules à base de silicium est élevé à cause entre autres, des pertes de matière première. Ces deux problématiques ont été abordées d une part en réduisant l épaisseur du silicium et d autre part en intégrant ces couches dans une structure tandem. Pour absorber le spectre solaire, classiquement on utilise des couches de 200 m, alors que des épaisseurs inférieures à 100 m seraient suffisantes. L implantation d hydrogène à haute énergie permet de réaliser des substrats d épaisseur variant de 15 à 100 m. Ainsi, nous avons obtenu des substrats de 48 et 70 m avec des énergies d implantation respectivement de 2 et 2,5 MeV. C est un procédé fiable et reproductible. Cependant, la réduction de l épaisseur peut entrainer une création importante de défauts dans le substrat si un traitement n est pas appliqué après le détachement. Des études par simulation, sous le logiciel SILVACO-TCAD, nous ont permis d étudier l impact des recombinaisons en surface et en volume sur les performances des cellules solaires à base de couches minces de silicium cristallin. Des mesures de durées de vie des porteurs minoritaires photo générés par la méthode Quasi- Steady- State Photoconductance (QSS-PC) ont été réalisées afin de mesurer l impact des contraintes résiduelles après le détachement. Par ailleurs, nous avons utilisé ces films de silicium pour servir de cellule Bottom (cellule d en bas) dans des structures de type tandem. Des simulations sur le logiciel SCAPS-1D ont été réalisées pour étudier les performances d une telle cellule combinant le CZTS (Copper, Zinc, Tin, Sulfide) (Top cell, cellule d en haut) et le silicium cristallin en couche mince (Bottom cell) dont un rendement de conversion de plus de 27% a été obtenu. | ||
| 520 | |a Silicon solar cells dominate the photovoltaic market; over 90% are Si based. However, there are at least two major problems that impact cells made from this material. First, cell efficiency is 26.3 % close to the theoretical limit value of 29,4% by Shockley Queisser theory. Then, the high production cost is due various factors including consumption and lose of raw material. These two issues have been addressed by the means of thickness detachment technique and its integration with thin film material in so-called tandem structures.To absorb the solar spectrum layer of 200 m are currently used, whereas thicknesses ranging from 15 to 100 m. The implantation of high energy hydrogen makes it possible to produce substrates with thicknesses ranging from 15 to 100 m. Thus, we obtained crystalline silicon substrates of 48 and 70 microns for energies of 2 and 2.5 MeV respectively. It a reliable and reproducible process. However, reducing the thickness can lead to a significant formation of defects in the substrates without treatment after thin film transfer. Simulation studies using SILVACO-TCAD software have enable us to study the impact of surface and volume recombination on the performance of solar cells produces from thin layer of c-Si. Lifetime measurements of minority carriers generated by the Quasi- Steady- State Photoconductance (QSS-PC) method were carried out in order to measure the impact of residual stresses after detachment. Furthermore, we used these c-Si films to serve as a bottom cell tandem-type structure. Simulation with SCAPS-1D software were performed in order to study the performance of such a tandem combining CZST ( Copper, Zinc, Tin, Sulfide) (Top cell) and c-Si in thin film ( Bottom cell) of which an efficiency greater than 27 % was obtained. | ||
| 538 | |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF | ||
| 650 | |a Silicium |x Substrats | ||
| 650 | |a Silicium |x Couches minces | ||
| 650 | |a Générateurs photovoltaïques | ||
| 650 | |a Ions |x Implantation | ||
| 650 | |a Hydrogène | ||
| 650 | |a Simulation par ordinateur | ||
| 650 | |a Couches minces semiconductrices | ||
| 650 | |a Thèses et écrits académiques | ||
| 700 | 1 | |a Ntsoenzok, Esidor, |d 19..- |4 ths |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Batut, Nathalie, |d 1973- |4 ths |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Blondeau, Jean-Philippe, |d 19..- |4 ths |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Lemiti, Mustapha. |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Migan-Dubois, Anne. |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Mangelinck-Noël, Nathalie. |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Martin, Isidro. |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Doumit, Nicole, |d 1989- |4 opn | |
| 710 | 2 | |a Université d'Orléans. |4 dgg | |
| 856 | 4 | |q PDF |s 4630107 |u http://www.theses.fr/2020ORLE3158/document |z Accès au texte intégral | |
| 856 | 4 | |u https://theses.univ-orleans.fr/public/2020ORLE3158_va.pdf | |
| 856 | 4 | |u http://www.theses.fr/2020ORLE3158/abes | |
| 856 | 4 | |u https://theses.hal.science/tel-03775563 | |
| 997 | |0 935390 |1 Thèse numérique |a Ressource numérique |b INSA |b ENSA |c 0/Bibliothèque numérique/ |c 1/Bibliothèque numérique/Autre ressource numérique/ | ||