Silicon Nanowires for Photovoltaics : from the Material to the Device

Résumé : Les cellules solaires à base de nanofils de silicium offrent une alternative intéressante pour la réalisation de panneaux photovoltaïques à haut rendement et à faible coût. Elles bénéficient notamment des excellentes propriétés optiques des nanofils qui forment une surface à très faible réflectivité tout en piégeant efficacement la lumière. Dans cette thèse, nous utilisons et améliorons une méthode de gravure chimique peu coûteuse et industrialisable pour la fabrication de forêts de nanofils de silicium. En adaptant la mouillabilité du substrat et des nanofils, nous avons remédié au problème d'agglomération inhérent à cette méthode lorsqu’on veut obtenir des forêts denses et désordonnées de nanofils. En combinant cette méthode de gravure chimique à la lithographie assistée par nanosphères, nous avons pu fabriquer des réseaux ordonnés de nanofils avec un contrôle précis des propriétés géométriques (diametre des nanofils et distance entre eux). Les propriétés optiques de ces réseaux ont été étudiées théoriquement et expérimentalement afin d'identifier les configurations optimales. Nous avons ensuite fabriqué des cellules solaires à partir de ces différents types de nanofils et deux types de structures. Le premier type, des cellules solaires HIT (Hétérojonction avec couche mince Intrinsèque) à base de nanofils de silicium, a été fabriqué par RF-PECVD. L'optimisation des conditions de dépôt plasma nous a permis d'obtenir des cellules solaires hautement performantes: rendements de 12,9% et facteurs de forme au-delà de 80%. Le second type, des cellules solaires hybrides, est basé sur la combinaison d'une couche organique et des nanofils de silicium. La caractérisation des cellules fabriquées montre des rendements prometteurs. Enfin, nous présentons des résultats préliminaires pour transférer ces concepts à une technologie couches minces.
Type de document :
Thèse
Micro and nanotechnologies/Microelectronics. Université Paris-Saclay, 2016. English. 〈NNT : 2016SACLX032〉
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Soumis le : lundi 27 mars 2017 - 21:45:08
Dernière modification le : jeudi 10 mai 2018 - 01:59:37
Document(s) archivé(s) le : mercredi 28 juin 2017 - 16:31:36

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Alienor Togonal. Silicon Nanowires for Photovoltaics : from the Material to the Device. Micro and nanotechnologies/Microelectronics. Université Paris-Saclay, 2016. English. 〈NNT : 2016SACLX032〉. 〈tel-01496838〉

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