Modélisation des propriétés électriques d’une couche anti-réfléchissante ZnO(n) sur le silicium Si

Abstract

Ce travail de mémoire a pour finalité la modélisation des propriétés électriques d’une cellule au silicium avec une couche antireflet texturée de forme pyramide inversée. Pour cela nous avons combinés les effets positifs à savoir la texturation et la passivation de la couche antireflet du ZnO(n). La cellule solaire est de type ZnO(n)/Si(n)/Si(p). Nous prenons en compte une large bande de longueurs d’ondes incidentes allant de 300,00 nm à 1200,00 nm, avec un éclairement incident constant de 0,10 W.cm-2 , sous la condition standard AM1.5G et avec une réflectance de 5 %. La simulation avec le logiciel PC1D (Personnel Computer One Dimensionnel) montre que ce type de cellule solaire peut avoir un rendement théorique de 24,70 %, un facteur de forme de 85,49 % pour une épaisseur de 300,00 μm. Une bonne optimisation des paramètres fondamentaux comme le taux de dopage, l’angle de texturation du ZnO, la profondeur de texture du ZnO et l’épaisseur permettent d’améliorer les paramètres électriques de la cellule. En effet, la concentration optimale du silicium dopé P et N est respectivement de 7,72x1016 at.cm-3 et 1,39x1017 at.cm-3 alors qu’une forte concentration de 2,20x1019 at.cm-3 est nécessaire pour la couche d’oxyde de zinc (ZnO). Une étude comparative de nos résultats avec ceux de la littérature montre que la couche antireflet joue un rôle fondamental pour l’amélioration des performances des dispositifs photovoltaïques. Dans la littérature une étude sans couche antireflet a été faite ; un rendement de 16,40 % a été obtenu. La simulation nous a permis d’obtenir un rendement de 24,70 % avec une couche antireflet pour une épaisseur de 0,015 µm du ZnO(n). Dans la littérature, nous avons trouvé un rendement de 19,04 % pour une épaisseur de 0,015 µm du ZnO(n). Les temps de recombinaisons des trous et des électrons étaient réglés respectivement à τp =10-6 µs ; à τn =10-3 µs et à 100 µs pour la région 1 et région (2, 3). Les paramètres résultants des cellules solaires ont été mesurés à 300 °K.