Etude des propriétés physiques des couches minces de différents matériaux déposés par technique spray pyrolyse pour l’optoélectronique et photovoltaïque

Abstract

Les besoins croissants en énergie et les politiques gouvernementales notamment en matière de protection de l’environnement ont fortement dynamisé les recherches dans le domaine de la conversion photovoltaïque depuis quelques années. Les recherches se portent principalement sur deux axes. Le premier concerne le développement de cellules photovoltaïques à très haut rendement de conversion. Le second axe de recherche a pour objectif le développement de procédés et matériaux nouveaux en vue de la fabrication de cellules photovoltaïques à bas coût. Dans ce travail de thèse, nous avons préparé des couches minces, de ZnO:Cu, SnO2:S, SnS et CdS sur des substrats de verre par la technique de pulvérisation chimique réactive "spray". Les couches obtenues ont été analysées par diverses techniques de caractérisation structurale, optique et électrique. Afin de bien comprendre les propriétés microstructurales, optiques et électriques de nos couches, il a été procédé de manière systématique à leurs caractérisations par la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage couplée à l’analyse de la composition chimique, la microscopie à force atomique, la spectrophotométrie UV-visible ainsi que l'effet Hall. La diffraction des rayons X a montré que toutes les couches sont polycristallines avec une structure hexagonale de type würtzite pour (ZnO:Cu, CdS), structure tétragonale (SnO2:S) et structure orthorhombique (SnS). Les images de microscopie électronique à balayage et à force atomique (MEB et MFA) ont permis d’observer l’effet du dopage sur la taille des grains et la rugosité de la surface. Quant aux mesures spectrophotométriques dans le domaine UV-visible, elles ont montré que les couches ont une transmission entre 60%-80% et que l’énergie du gap est entre 1.8-3.6 eV. Les mesures d’effet Hall ont présenté une conductivité électrique de type n et p. Les meilleures valeurs de la résistivité électrique sont de l’ordre de 10-2 Ωcm, comparables aux valeurs de la littérature.