DETERMINATION DE LA LIMITE THEORIQUE DES CONVERTISSEURS DE PHOTONS « DOWN CONVERTERS » INTEGRES DANS DES CELLULES SOLAIRES A BASE DE SILICIUM DE TROISIEME GENERATION

Abstract

L’utilisation contrôlée des résonances de plasmons de surface dans les nanostructures métalliques a suscité un intérêt considérable dans plusieurs domaines, notamment les dispositifs photovoltaïques. La diffusion des nanoparticules métalliques est un phénomène bien connu et a été longtemps débattu. L’étendue relative de l’absorption et de la dispersion dépend de la taille des nanoparticules. Le dépôt de nanoparticules métalliques à la surface de la cellule photovoltaïque permet d’augmenter l’absorption de la lumière incidente et de réduire les pertes optiques. Les techniques de dépôt de nanoparticules de métal les plus couramment utilisées sont les suivantes: Bottom-up et Top-Down. Dans cette thèse, nous étudions l’effet de la taille des nanoparticules d’argent et d’or (np-Ag, np-Au) intégrées dans une couche antireflet (dioxyde de silicium et du nitrure de silicium). L’effet plasmonique convertit les rayons ultraviolets dispersés (absorbés par np-Ag) en rayonnement visible. L’utilisation du logiciel DDSCAT a permis de calculer la dispersion et l’absorption des ondes électromagnétiques par des cibles à l’échelle nanométrique avec des géométries arbitraires utilisant l’approximation discrète dipolaire (DDA). Le DDA est utilisé pour modéliser ces particules disposées sur un réseau cubique, sous forme d’ensembles interactifs de dipôles. La variance de la taille de np-Ag nous a permis de déterminer la taille optimale qui absorbe le rayonnement ultraviolet maximal. Les résultats de la simulation montrent que la taille optimale de np-Ag est de 110 nm. Or, la variation de la taille des np-Au confinées dans la matrice SiO2 ou SiN, nous a amené à conclure que le comportement des np-Au ne change pas si l’indice de réfraction de la matrice est inférieur ou égal à 2. La taille des np-Au incorporées dans la matrice SiO2 ou SiN est de 20 nm. Finalement, on peut conclure que les nanoparticules métalliques peuvent augmenter l’absorption des rayons dissipés en surface avec un gain de 1,1%.