Elaboration et Caractérisation de Couches Minces de Cu(In,Ga)(Se,S)2 destinées au Photovoltaïque
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
Solar cells based on thin films of Cu(In,Ga)(Se,S)2 compounds prepared by vacuum deposition have attained significant conversion efficiencies. In order to reduce production costs,
other deposition techniques are being considered. One of them, already used on at an industrial scale, is the electrodeposition method.
In this work, we describe how CuIn(Se,S)2 thin films were synthesized using a one-step electrodeposition process from a single electrolyte bath containing the metal salts of the
constituents (Cu, In, Se and S). The thin films were deposited on glass substrates coated with fluorine doped tin oxide (FTO). Cyclic voltammetry was used to optimize the electrochemical
deposition parameters such as pH, salt concentrations, complexing agent, and deposition potential. A few films have undergone post-annealing treatment in a vacuum atmosphere at a
pressure of 10-6 mbar at the temperature of 300°C for one hour. Characterization techniques used in this study were X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron
microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and UV-Visible absorption spectroscopy.
The characterization results show that the films have a good morphology, a good crystal structure, a high absorption coefficient close to the fundamental edge and a band gap energy of 1.44 eV. These properties are suitable for high efficiency solar cell applications
Description
Les cellules solaires à base de couches minces des composés Cu(In,Ga)(Se,S)2 préparées par un dépôt sous vide ont atteint des rendements de conversion importants. Afin de de réduire
les coûts de production, d’autres techniques de dépôts sont envisagées. L’une d’elles, déjà utilisée à l’échelle industrielle, est l’électrodéposition.
Dans ce travail, on décrit la manière dont des couches minces de CuIn(Se,S)2 ont été synthétisés en utilisant un procédé d'électrodéposition en une étape à partir d'un bain d'électrolyte contenant les sels métalliques des constituants (Cu, In, Se et S). Les couches minces ont été déposés sur des substrats de verre revêtus d'oxyde d'étain dopé au fluor. La voltamétrie cyclique a été utilisée pour optimiser les paramètres électrochimiques de dépôt tels que le pH, les concentrations des sels, l’agent de complexation, et le potentiel de dépôt.
Quelques couches minces ont subi un traitement de post-recuit dans une atmosphère sous vide à une pression de 10-6 mbar à la température de 300°C pendant une heure. Les techniques de caractérisation utilisées dans cette étude étaient la diffraction aux rayons X (DRX), la fluorescence aux rayons X (XRF), la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie à force atomique (AFM) et la spectroscopie d'absorption UV-Visible.
Les résultats de la caractérisation montrent que les films ont une bonne morphologie, une bonne structure cristalline, un coefficient d’absorption élevé proche du bord fondamental et une
énergie de bande interdite de 1.44 eV. Ces propriétés conviennent aux applications de cellules solaires de haut rendement