From Silicon to Germanium Nanowires : growth processes and solar cell structures

Résumé : Cette thèse a pour objectif de développer des nouvelles architectures de cellules solaires à base de nanofils produites par un procédé VLS assisté par plasma. La modélisation optique est utilisée pour déterminer le champ et le profil d'absorption dans les cellules solaires. Un courant de 14 mA/cm2 a été obtenu pour des cellules tandem a-Si:H/μc-Si:H. Un modèle électrique a aussi été développé, permettant une compréhension approfondie du transport dans ces dispositifs. En étudiant la croissance de SiNWs étape par étape, une bonne compréhension du processus de croissance a été obtenue, permettant d’expliquer la forte évolution de la densité de nanofils, de leur morphologie et de leur cristallinité. La phase hexagonale de Si a été observée dans les nanofils de silicium de petit diamètre (< 10 nm). Nous avons fait des caractérisations TEM dans la direction [11-20] qui apportent une preuve claire de la phase hexagonale de Si dans les SiNWs. Une fois la croissance de nanofils de silicium optimisée, nous avons abordé la croissance de nanofils de Ge et d’alliages SiGe dans le but de réduire le gap et élargir le domaine spectral de nos cellules. Le contenu en Ge a été varié entre 0 et 100% avec des catalyseurs Sn, In et Cu. Nous avons constaté qu’au-dessus d'une température critique (~350 °C), on peut obtenir des nanofils de Ge cylindriques, longs de plusieurs microns. Des cellules solaires PIN à jonction radiale avec une couche intrinsèque à base d’a-Si:H, de µc-Si:H ou d’-SiGe:H ont été fabriquées. A notre connaissance, c'est la première démonstration d’un tel dispositif à base de nano fils SiGe.
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Thèse
Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Paris-Saclay, 2017. English. 〈NNT : 2017SACLX014〉
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Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : vendredi 2 juin 2017 - 08:56:07
Dernière modification le : jeudi 11 janvier 2018 - 06:18:26
Document(s) archivé(s) le : mercredi 13 décembre 2017 - 09:40:43

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Jian Tang. From Silicon to Germanium Nanowires : growth processes and solar cell structures. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Paris-Saclay, 2017. English. 〈NNT : 2017SACLX014〉. 〈tel-01531870〉

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