Etude et modélisation des structures à base des boites quantiques pour la conversion photovoltaïque

Abstract

L'objectif de cette thèse est l’étude de la caractérisation des structures à base de boîtes quantiques pour des applications optoélectroniques et photovoltaïques. On a étudié le comportement de notre échantillon (InAs/GaAs), qui a été élaboré par le dispositif (EJM) ‘Epaitaxie par Jets Moléculaires’, en utilisant la Microscopie Électronique à Balayage (MEB) et la Microscopie à Force Atomique (AFM) comme des techniques de caractérisation morphologique et microstructurale. Ensuite, nous avons analysé les états électroniques d'un point quantique d’InAs cultivés sur un substrat de GaAs, à l’aide de code de calculs COMSOL, avec chacun des types de géométrie (rectangulaire, sphérique et conique) en gardant les mêmes dimensions (l’épaisseur de la couche de mouillage, l’hauteur et le rayon de la boite quantique), où nous avons constaté que l'énergie est inversement proportionnelle aux dimensions de la boite quantique. Dans une autre partie, nous avons modélisé et simulé une cellule solaire de type (p-i-n) avec une mesure de croissance des boites quantiques dans la région intrinsèque jusqu'à 50 BQs, en utilisant à fois des formes rectangulaires ou elliptiques. Il a été pris en considération dans cette étude, l'influence du coefficient d'absorption, de l'énergie de transition et du rendement quantique externe. Nous avons montré que l’amélioration du rendement de cette cellule solaire a été obtenue par l'incorporation des boites quantiques et on a également constaté que le rendement de la structure elliptique est plus efficace que celui de la structure rectangulaire. Dans la dernière partie, nous avons apporté un échantillon (InAs(Sb)/GaAs) , où nous avons fait des manipulations (Mesures de caractéristique électrique (Intensité - Tension)) qui ont donné de bons résultats. Nous avons accompli nos mesures avec une programmation pour l’extraction des paramètres électriques tels que : Is( Intensité de saturation), IPh (intensité de photocourant), Rs (résistances en série), Rsh ( résistance shunt) et n (facteur d’idéalité), comme on a aussi étudié, analysé et discuté l’influence de ces paramètres sur les performances de notre cellule photovoltaïque.