Rôle du carbone et de l'oxygène sur les phénomènes de dégradation dans le silicium destiné aux applications photovoltaïques PDF Download
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Author: Virginie Mong-The Yen
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Book Description
La dégradation induite par éclairement (Light Induced Degradation : LID), s'exprimant par la perte de qualités électriques, est devenu un problème récurrent dans les modules photovoltaïques de silicium de qualité métallurgique (compensé en dopants). Compte tenu des nombreuses impuretés présentes dans ce matériau, la compréhension des mécanismes mis en jeu est très complexe et reste incomplète. Pour cette raison, les seuls mécanismes identifiés à ce jour sont liées à l'action de complexes BO2i. Les travaux réalisés durant cette thèse sur différentes qualités de plaquettes de silicium de type p, ont mis en évidence la participation d'une autre réaction, activée thermiquement à 0.68 eV. D'après nos résultats cette réaction, associée aux complexes CiOi, n'est pas systématique. Elle semble agir si les échantillons ont une concentration en carbone substitutionnel supérieure ou égale à celle du dopage net et s'ils sont soumis à des températures T ≥ 50°C. Cette réaction, intervenant dans la LID, est donc indépendante du degré de compensation du matériau. Nous avons également mis en évidence un phénomène de dégradation à l'obscurité (DID : Degradation In Dark), conduisant à des pertes électriques analogues à celles obtenues par la LID. Cette DID, apparaissant uniquement par chauffe, semble faire intervenir des réactions similaires à celles de la LID. Son étude permet de supposer que des impuretés primaires (lacunes, auto-interstitiel) participent également à ces phénomènes.
Author: Virginie Mong-The Yen
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La dégradation induite par éclairement (Light Induced Degradation : LID), s'exprimant par la perte de qualités électriques, est devenu un problème récurrent dans les modules photovoltaïques de silicium de qualité métallurgique (compensé en dopants). Compte tenu des nombreuses impuretés présentes dans ce matériau, la compréhension des mécanismes mis en jeu est très complexe et reste incomplète. Pour cette raison, les seuls mécanismes identifiés à ce jour sont liées à l'action de complexes BO2i. Les travaux réalisés durant cette thèse sur différentes qualités de plaquettes de silicium de type p, ont mis en évidence la participation d'une autre réaction, activée thermiquement à 0.68 eV. D'après nos résultats cette réaction, associée aux complexes CiOi, n'est pas systématique. Elle semble agir si les échantillons ont une concentration en carbone substitutionnel supérieure ou égale à celle du dopage net et s'ils sont soumis à des températures T ≥ 50°C. Cette réaction, intervenant dans la LID, est donc indépendante du degré de compensation du matériau. Nous avons également mis en évidence un phénomène de dégradation à l'obscurité (DID : Degradation In Dark), conduisant à des pertes électriques analogues à celles obtenues par la LID. Cette DID, apparaissant uniquement par chauffe, semble faire intervenir des réactions similaires à celles de la LID. Son étude permet de supposer que des impuretés primaires (lacunes, auto-interstitiel) participent également à ces phénomènes.
Author: Florent Tanay
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Pages : 228
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Ce travail a pour but de comprendre les effets de deux principaux défauts liés à l’oxygène, les complexes bore-oxygène et les donneurs thermiques, sur les propriétés électriques et photovoltaïques du silicium. Plus particulièrement, les interactions des impuretés isovalentes, connues pour modifier la distribution spatiale de l’oxygène, avec ces défauts ont été étudiées. Deux protocoles expérimentaux ont d’abord été développés pour évaluer la dégradation de la durée de vie des porteurs de charge sous éclairement dans le silicium riche en fer. Ensuite, il a été mis en évidence que l’introduction de germanium et d’étain en très grande quantité dans le silicium n’influence pas de façon significative le rendement de conversion des cellules. Cependant, contrairement à ce qui a été récemment avancé dans la littérature, aucune limitation due au co-dopage au germanium ou à l’étain de la dégradation sous éclairement des performances photovoltaïques n’a été observée. Par contre, il a été montré que le carbone entraîne un ralentissement de la dégradation due aux complexes bore-oxygène. Egalement, contrairement à l’étain qui n’influence pas la génération des donneurs thermiques, le germanium conduit à un ralentissement de la formation de ces défauts. Une expression empirique a été proposée pour rendre compte de cet effet, et ce pour une large gamme de teneurs en germanium. Enfin, dans le silicium très dopé et très compensé, la génération des donneurs thermiques est identique au cas du silicium standard. Ceci constitue un résultat marquant puisqu’il permet de valider par l’expérience le fait que la formation des donneurs thermiques est limitée par la teneur en électrons.
Author: ISABELLE.. DELIDAIS
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CE TRAVAIL PORTE SUR LES COMPORTEMENTS PHYSICO-CHIMIQUES ET ELECTRIQUES DE L'OXYGENE, DE L'HYDROGENE ET DES IMPURETES METALLIQUES, DANS DU SILICIUM DE TYPE P POUR APPLICATIONS PHOTOVOLTAIQUES. LA PREMIERE PARTIE CONCERNE LE TRAVAIL THEORIQUE EFFECTUE SUR LA MODELISATION DE L'EFFICACITE DE COLLECTE MESUREE PAR EBIC. DANS UNE SECONDE PARTIE, LES ANALYSES SIMS ET L'UTILISATION D'UN TRACEUR (#1#8O) NOUS ONT PERMIS D'ACCEDER AUX COEFFICIENTS DE DIFFUSION DE L'OXYGENE, A 1000 ET 800C, DANS DU SILICIUM FZ, CZ ET POLYX ET DE METTRE EN EVIDENCE LA PRESENCE D'OXYGENE LARGEMENT AU-DELA DE SA LIMITE DE SOLUBILITE A 1000C. CETTE SURSATURATION EST DUE EN PARTIE A DES PRECIPITES RICHES EN OXYGENE, DECORES DE DEUTERIUM APRES TRAITEMENT PAR PLASMA RADIOFREQUENCE. LA PRESENCE DE CES PRECIPITES D'OXYGENE EXPLIQUE LA FAIBLE EFFICACITE DE COLLECTE DE CES ECHANTILLONS. POUR LE POLYX, PLUS LES RECUITS (SOUS VIDE OU SOUS OXYGENE) SONT REALISES A TEMPERATURES ELEVEES, PLUS LA LONGUEUR DE DIFFUSION DES PORTEURS MINORITAIRES EST FAIBLE. LES ANALYSES SIMS ET XPS INDIQUENT QUE LE CUIVRE VIENT SE PIEGER SUR LES PRECIPITES D'OXYGENE. CET EFFET GETTERING EST PLUS EFFICACE PENDANT L'OXYDATION. PAR AILLEURS, LA COUCHE D'OXYDE CONSTITUE UNE BARRIERE POUR LA DIFFUSION DU DEUTERIUM. L'ANALYSE DES RESULTATS C(V) INDIQUE QUE L'HYDROGENE INTERAGIT AVEC LE DOPANT ET LE PASSIVE. DANS CE CAS, IL N'EST PAS POSSIBLE D'UTILISER NOTRE MODELE EBIC. NOUS AVONS PU EGALEMENT OBSERVER QUE LE PLASMA D'HYDROGENE DEGRADE LES PROPRIETES ELECTRONIQUES DE LA SURFACE ALORS QU'IL PASSIVE LES DEFAUTS DE VOLUME ELECTRIQUEMENT ACTIFS POUR LE POLYX
Author: Alioune Sow
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Languages : fr
Pages : 227
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Le défi majeur auquel est confrontée l'industrie du photovoltaïque est de trouver des solutions pour produire des cellules solaires présentant un rendement de conversion élevé et un faible coût de production. La fabrication de substrats de silicium pour des applications photovoltaïques par frittage de poudres de silicium est une des solutions prometteuses pour relever ce challenge. Ces substrats frittés peuvent être utilisés directement après une étape de recristallisation comme couche active de la cellule solaire. Préparés à partir de poudres de silicium de qualité métallurgique (Si-MG), ils peuvent servir également de substrats pour des cellules solaires en couche mince de silicium cristallin déposé par épitaxie. Cependant les impuretés métalliques présentes dans le substrat peuvent diffuser vers la couche active lors des différentes étapes thermiques intervenant lors de la fabrication de la cellule et dégrader ainsi le rendement. De plus des quantités importantes d'oxygène peuvent fragiliser le substrat fritté et limiter sa conductivité électrique. L'objectif principal de ces travaux de thèse est la mise au point et l'optimisation d'un procédé de purification des poudres et frittés de silicium et d'en comprendre les processus physiques et chimiques qui contrôlent la réaction. Durant ces travaux, des conditions optimales d'élaboration et de traitements minimisant l'oxydation des poudres ont pu être trouvées afin d'obtenir une bonne tenue mécanique des frittés et ainsi de mettre en œuvre les réactions de purification dont l'oxydation constitue un obstacle majeur. La mise au point d'une technique de purification des poudres Si-MG à l'état solide en présence d'un gaz chloré a permis de réduire de plus de 90 % les impuretés métalliques initialement présentes dans la poudre. Certaines impuretés telles que le Ti et le Mn sont réduites drastiquement déjà à 900 °C tandis que la réduction des concentrations en Fe par exemple est plus efficace à partir de 1100°C. Le développement d'un modèle d'exo-diffusion a permis de prédire l'évolution de la teneur en impuretés dans les poudres et de bien comprendre les mécanismes d'élimination de ces impuretés. La mise au point de protocoles expérimentaux visant à minimiser les sources de contamination durant le procédé de frittage ont mené à une réduction de la concentration d'éléments légers (C, O) dans le matériau fritté de 95%. Nous savons également qu'un traitement de recristallisation passant par la fusion du matériau fritté permettait de réduire drastiquement les teneurs en impuretés présentes dans le substrat ; ce traitement thermique utilisé pour améliorer la qualité cristalline permet en particulier de réduire les teneurs en oxygène et en impuretés métalliques. Par contre le carbone et les dopants (B, P) n'évoluent pas après recristallisation. Enfin en réalisant des cellules solaires sur des substrats frittés utilisant les protocoles de préparation des poudres et les traitements de recristallisation, nous avons montré que les substrats frittés permettaient d'obtenir des cellules solaires fonctionnelles.
Author: Hubert Compain
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Pages : 272
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Author: Azzedine Lazrak
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Pages : 98
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LES DEFAUTS ASSOCIES A LA PRECIPITATION DU CARBONE ET DE L'OXYGENE QUI S'INCORPORENT LORS DE LA CROISSANCE DU SILICIUM PAR LA METHODE DE CZOCHRALSKIJ ONT EGALEMENT ETE ETUDIES. LES EFFETS DES TRAITEMENTS THERMIQUES ET DE L'IRRADIATION ELECTRONIQUE ONT ETE EGALEMENT ETUDIES
Author: ISABELLE.. CAZARD-JUVERNAT
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Pages : 254
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CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS UN EFFORT DE REDUCTION DU COUT DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES ET D'AUGMENTATION DU RENDEMENT DE CONVERSION DU SILICIUM MULTICRISTALLIN UTILISE POUR L'ELABORATION DES PHOTOPILES. L'OUTIL UTILISE AU LABORATOIRE (8 ET 25 KW) EST UN PROCEDE DE PURIFICATION PAR PLASMA THERMIQUE INDUCTIF, DONT LES PROPRIETES PHYSICOCHIMIQUES SPECIFIQUES (HAUTE TEMPERATURE 9 000 K, VITESSE DE 25 M/S, FORTES VISCOSITES ET CONDUCTIVITE THERMIQUE, HAUTE REACTIVITE DU FLUX D'HYDROGENE RADICALAIRE 10#2#0 AT/S) PERMETTENT DES TRANSFERTS DE MATIERE ET DE CHALEUR TRES EFFICACES ENTRE LE PLASMA ET UN BARREAU DE SILICIUM. IL CONDUIT AINSI A LA FOIS A LA TRES HAUTE PURETE DU MATERIAU ET A LA PASSIVATION DES DEFAUTS CRISTALLINS, EN FAISANT INTERVENIR EN PARTICULIER L'HYDROGENE ATOMIQUE DU PLASMA. TOUTEFOIS, LES CONDITIONS THERMIQUES DE CRISTALLISATION DU PROCEDE CONDUISENT A LA FORMATION DE DEFAUTS (JOINTS DE GRAINS ET MACLES), ET EN PARTICULIER A UNE FORTE DENSITE DE DISLOCATIONS (N#D#I#S = 10#6#-#7 DIS/CM#2). L'UTILISATION DE PLUSIEURS METHODES DE CARACTERISATION (SPECTROSCOPIE D'EMISSION, SIMS, IRFT A 6K, RESISTIVITE 4 POINTES, ERDA, EXODIFFUSION, NAA, ICP, MEB, RX (LAUE), MICROSCOPIE OPTIQUE) ONT PERMIS DE DEMONTRE LA REACTIVITE DE L'HYDROGENE RADICALAIRE D'UN PLASMA AR + 1% H#2 AVEC L'OXYGENE CONTENU DANS LE SILICIUM DE QUALITE ELECTRONIQUE OU PHOTOVOLTAIQUE. LA PURIFICATION IMPORTANTE, NOTAMMENT EN 0 (97%: 3.10#1#710#1#6 AT/CM#3) ET C (70%: 7.10#1#72.10#1#7 AT/CM#3) S'ACCOMPAGNE D'UNE PASSIVATION DES DEFAUTS CRISTALLINS PAR L'HYDROGENE RADICALAIRE DU PLASMA (2.10#1#5 AT/CM#3). LA LIAISON ETABLIE RESISTE A UNE FORTE MONTEE EN TEMPERATURE (1 000 K). AINSI LES FORTES LONGUEURS DE DIFFUSION LOCALES (250 M) CONFIRMENT L'AMELIORATION DE LA PURETE DU MATERIAU EN ELEMENTS METALLIQUES ET METALLOIDIQUES (O, C) ET LA CICATRISATION DES DEFAUTS CRISTALLINS PAR L'HYDROGENE ATOMIQUE DU PLASMA. LE TRANSFERT TECHNOLOGIQUE SUR SITE INDUSTRIEL (100 KW) ET LES PREMIERS ESSAIS SUR LA PURIFICATION CONFIRMENT L'EFFICACITE DU PLASMA AR + H#2 PUISQUE LE RENDEMENT DE CONVERSION PHOTOVOLTAIQUE AUGMENTE DE 12,5% A 14%
Author: JOCELYNE.. LEROUEILLE
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Languages : fr
Pages : 89
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Book Description
LE CARBONE EN SUBSTITUTION DANS LE SILICIUM DETERMINE UNE DES ETAPES DE L'EVOLUTION DE L'OXYGENE INTERSTITIEL. IL Y A FORMATION DE COMPLEXES QUI EVOLUENT LORS DE TRAITEMENTS THERMIQUES ET DEVIENNENT DONNEURS. A HAUTE TEMPERATURE, LES DONNEURS SI-O::(2) SE DISSOLVENT ET LES COMPLEXES, CARBONE-OXYGENE PIEGENT DAVANTAGE D'OXYGENE. A 600**(O)C, UNE DES FORMES D'EQUILIBRE DES COMPLEXES C-O POSSEDE UN CARACTERE DONNEUR. LES METHODES UTILISEES SONT LA CONDUCTIVITE (METHODES DES 4 POINTES) ET L'ABSORPTION IR
Author: Ahmed Belasri
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9811554447
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 659
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Book Description
This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Author: Stuart Hill
Publisher: Birkhäuser
ISBN: 3034863101
Category : Science
Languages : en
Pages : 364
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