Simulation des structures photovoltaïques à base des matériaux absorbeurs SIGS et CZTS

Abstract

La technologie photovoltaïque représente l'une des meilleures sources d'énergie renouvelable, propre de surcroît. Les dispositifs des cellules solaires à couches minces basés sur des matériaux semi-conducteurs aux propriétés optoélectroniques très intéressantes ont connu une réelle ascension, et ont enregistré des rendements record très proches de celui des cellules à base de silicium. Les cellules solaires à base des matériaux absorbeurs CIGSe, CIGSSe, CZTSe et CZTSSe ont fait l'objet d'un travail de simulation dans le cadre de cette thèse. L'optimisation des propriétés géométriques et physiques de la partie active des cellules constituée de la couche absorbante et de la couche tampon a été effectuée. Le but de l'étude est d'atteindre le meilleur rendement tout en gardant des performances optimales. La simulation des cellules à base des matériaux cités et des couches tampons alternatives visant à remplacer la couche de sulfure de cadmium toxique, habituellement employé de ce type de dispositif a également été traité. Les résultats de ce travail ont été comparés avec des résultats expérimentaux rapportés dans la littérature. Dans la quête d'améliorer les résultats, la structure à couche absorbante de CIGSe à gradient de gap à été simulée. En ce qui concerne la cellule solaire basée sur le matériau CZTSSe, la configuration superstrat à été étudiée. Les structures des cellules solaires proposées dans cette thèse constituent la base des cellules multi-jonctions qui visent à élargir davantage le rendement et à améliorer les paramètres photovoltaïques.