Modélisation et simulation d'une structure à base de semi-conducteur III_V pour le photovoltaïque à haut rendement

Abstract

Les cellules photovoltaïques à haut rendement étant souvent basées sur la technologie des semi-conducteurs III-V, le travail de cette thèse a pour but d’optimiser les propriétés optiques et électriques d’une cellule multijonctions afin d’avoir un rendement supérieur ou égale à 40%. L’amélioration de l’absorption dans le puits quantique InGaAsN/GaAs est obtenue par l’optimisation des concentrations d’indium et de l’azote dans l’alliage quaternaire et par l’augmentation du nombre de puits insérés dans la région intrinsèque de la cellule. La répartition des gaps sur le spectre solaire et la réduction du désaccord entre les sous couches de la cellule multijonctions sont effectuées par l’optimisation des concentrations In et N. L’équilibre du courant qui circule dans la structure est accompli par les insertions des jonctions tunnel : In0.4Ga0.6P (entre InGaP et InGaAs) et In0.1Ga0.9As (entre InGaAs et InGaAsN et entre InGaAsN et Ge). En suite, nous avons réalisé la simulation du rendement de conversion en fonction des gaps des deux sous cellules supérieures (InGaP et InGaAs). Les paquets de nanofils de silicium ont été produits sur un substrat SOI via une approche descendante et pour ce qui concerne les profils de la topologie de la surface des échantillons par la technique AFM. L’expérimentale des caractéristiques électriques ont été confrontées avec les résultats théoriques. Enfin, une nouvelle structure rassemblant les trois structures est proposée pour améliorer encore davantage le rendement de la cellule multijonctions étudiée.