Électrodépôt de Cu-In-Se contrôlé par turbulence pour la production de cellules solaires
Résumé
This PhD thesis deals with the optimization of the process used for the synthesis of thin film Cu(In, Ga)(S, Se)2 photovoltaic devices. In this study, the main issue was the current distribution during the Cu-In-Se electrodeposition step. The hydrodynamic-controlled distribution is optimized for two different electrolysers: the comb-like system, which is the standard stirring system at IRDEP, and an alternative jet system. In order to optimize the hydrodynamic conditions, an electrochemical system (Cu-Ni) was developped, and is used to model mass-transfer phenomena during Cu-In-Se electrodeposition processes. For both systems, the influence of the variation of the electrolyser geometrical parameters was studied, and a control parameter was developped. The hydrodynamic conditions could be controlled by this parameter, and the homogeneity of the electrodepositions could be improved.
Ces travaux contribuent à l'amélioration du procédé de synthèse de dispositifs photovoltaïques en couches minces à base d'alliage Cu(In, Ga)(S, Se)2. Dans cette étude, l'étape d'électrodépôt de Cu-In-Se a été étudiée. Le principal enjeux de cette thèse était l'optimisation de la distribution de courant pendant le procédé d'électrodépôt. La distribution de courant, principalement contrôlée par les conditions hydrodynamiques, est optimisée pour deux types d'électrolyseurs : l'électrolyseur à peigne, qui est le système d'agitation standard à l'IRDEP, et un électrolyseur alternatif à jets. Pour l'optimisation des conditions d'agitations, un système électrochimique (Cu-Ni) a été développé et utilisé pour modéliser les phénomènes de transport de matière pendant le procédé d'électrodépôt de Cu-In-Se. Pour les deux systèmes, l'effet de la variation des paramètres géométriques des électrolyseurs a été étudié, et un paramètre de contrôle a été développé. Le contrôle des conditions hydrodynamiques par le biais de ce paramètre permet d'augmenter l'homogénéité des électrodépôts.