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Nanostructures pour cellules photovoltaïques inorganiquesArticle de référence | Réf : RE257 v1
Auteur(s) : Danièle BLANC PELISSIER, Nathanaelle SCHNEIDER
Date de publication : 10 nov. 2016
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Les cellules photovoltaïques en silicium cristallin (c-Si) représentent entre 80 et 90 % des panneaux installés aujourd’hui. Nous commencerons donc par faire le point sur les applications des dépôts ALD pour ce type de cellules.
2.1 Enjeu : une amélioration constante du rendement de conversion des cellules photovoltaïques
Pour les cellules en c-Si, comme pour toutes les autres technologies PV, le rendement de conversion est essentiellement limité par la qualité de l’absorbeur (qui conditionne la durée de vie des porteurs de charge), les pertes résistives, la géométrie des contacts électriques et enfin les recombinaisons des porteurs de charge sur les surfaces avant et arrière. La réduction constante de l’épaisseur des plaques de silicium donne un rôle toujours plus important aux surfaces. Ainsi, les recombinaisons aux interfaces, entre un semi-conducteur fortement dopé (émetteur ou champ répulsif sur la figure 1) et l’air ou les contacts métalliques, sont d’autant plus pénalisantes. Historiquement, le développement de la passivation de l’émetteur dopé au phosphore (type n+) en face avant, avec une fine couche de SiO2, a permis d’atteindre des rendements de conversion proches de 20 % en 1984 . L’étape de passivation est maintenant très bien maîtrisée pour ces émetteurs, grâce au dépôt de nitrure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiNx:H) par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). Celui-ci assure la passivation chimique en surface et en volume du silicium grâce à la diffusion de l’hydrogène qui vient satisfaire les liaisons pendantes. Il est également porteur de charges fixes positives dues à des liaisons pendantes de type (
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(1) - GREEN (M.A.), EMERY (K.), HISHIKAWA (Y.), WARTA (W.), DUNLOP (E.D.) - « Solar cell efficiency tables (Version 45) », - Prog. Photovolt: Res. Appl., 23:1-9 (2015).
(2) - CLUGSTON (D.A.), BASORE (P.A.) - PC1D Version 5: 32-Bit solar cell modeling on personal computers. - 26th IEEE Photovoltaic Specialists Conference 207-210 (1997).
(3) - HAYAFUJI (N.), ELDALLAL (G.M.), DIP (A.), COLTER (P.C.), EL-MASRY (N.A.), -BEDAIR (S.M.) - « Atomic layer epitaxy of device quality AlGaAs and AlAs ». Appl. Surf. Sci., - 82 18-22 (1994).
(4) - BAKKE (J.R.), PICKRAHN (K.L.), BRENNAN (T.P.), BENT (S.F.) - « Nanoengineering and interfacial engineering of photo-voltaics by atomic layer deposition ». Nanoscale, - 3 3482-3508 (2011).
(5) - VAN DELFT (J.), GARCIA-ALONSO (D.), KESSELS (W.) - « Atomic layer deposition for photovoltaics: applications and prospects for solar cell manufacturing ». Semiconductor Science and Technology, - 27 074002 (2012).
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PC1D (http://www.pveducation.org/pvcdrom/characterisation/pc1d) Logiciel libre de simulation (à une dimension) de cellules photovoltaïques
PV Lighthouse ( https://www.pvlighthouse.com.au/). Site de ressources et de calcul en ligne pour le photovoltaïque
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