elaboration et caractérisation des hétérojonctions à base des oxydes de cuivre et de zinc par la méthode sol-gel : cas de cuo/zno pour des applications photovoltaïques

Abstract

L’objectif du présent travail porte sur la fabrication des hétérojonctions ZnO/CuO par la méthode sol gel associée au spin coating a propriétés photoélectrique efficace : un facteur de forme élevé et un bon rendement de conversion photovoltaïque. Après une revue bibliographique sur les cellules solaires à base de semi-conducteur et sur les différentes techniques d’élaboration et de caractérisation des couches minces et aussi sur les différentes cellules solaire à base de CuO et de ZnO, nous avons discuté l’effet de la température de recuit sur les propriétés structurales, optiques et électriques des films de CuO afin de choisir la température optimale de recuit. Nous avons trouvé qu'avec une température de recuit atteignant 500°C, la taille de l'agglomérat augmente, ainsi que, la compacité et la connectivité inter-grains. La valeur de la bande interdite diminue lorsque la température de recuit augmente, jusqu’à 500 ºC, et par conséquence l'augmentation de la taille des particules et de cristallinité accrue. Nous avons trouvés que les couches minces de CuO recuites à 500 ºC présentent la conductivité la plus élevée. Au cours de ce travail nous avons aussi étudié l'effet du dopage sur les propriétés de CuO et de ZnO, afin de choisir un pourcentage de dopage optimal. Nous avons incorporé jusqu'à 3% d'Etain dans les films minces de CuO et de ZnO par la méthode sol gel, ce qui a entraîné des changements de morphologie. Une morphologie de surface uniforme est clairement observée avec une structure granulaire pour des couches minces de ZnO et de CuO non dopées et dopées à l'étain. La rugosité (rms) des échantillons diminue fortement lorsqu’on dope le réseau de ZnO et de CuO par Sn jusqu’au 1.5%. La résistivité électrique a été réduite d’environ dix ordres de grandeur après insertion de 1.5% de Sn dans la matrice de ZnO et de CuO, en raison de l'augmentation de la densité de porteurs de charge. Après toutes ces études et ces optimisations nous avons abouti à la préparation des hétérojonctions à base de CuO et de ZnO dopé Etain et finalement de mesurer les valeurs de la tension de circuit ouvert, facteur de remplissage et l’efficacité (Voc, FF,η) de ces cellules solaires sous l'éclairage de 100mW/cm2.