Modélisation et simulation des structures à PQs, et NFs pour la conversion photovoltaïque

Abstract

Ce travail concerne la modélisation et la simulation des structures d’une cellule solaire à nanostructures quantiques comme les boites quantiques BQs, puits quantiques PQs et les nanofils NFs à base de nouveaux matériaux semi-conducteurs III-V et IV. Nous avons établi des programmes de calculs sous l’environnement SILVACO ATLAS, permettant de tracer la caractéristique courant-tension J-V, la réponse spectrale EQE, le spectre de la photoluminescence PL, le coefficient d’absorption, le diagramme de bande d’énergie et de calculer les différents paramètres caractéristiques de la cellule photovoltaïque correspondante. L’objectif de cette étude est d’optimiser l’efficacité de conversion de la cellule solaire conventionnelle d’une part par l’étude de l’influence de certains paramètres comme les paramètres géométriques, le nombre, la fraction molaire des éléments constituant la nano-structure quantique correspondante, et aussi l’effet de la température pour les applications thermo-photovoltaïque TPV. Cette étude permet de comparer les différentes structures étudiées afin d’en sélectionner la meilleure. Enfin, des nanostructures sous forme de nanofils cœur-coquille Si/SiO2 ont été fabriquées, caractérisés et mise en contact en utilisant l’appareil de gravure (FIB focused ion beam) et la photolithographie laser pour les tester après pour applications photovoltaïques.