Etude des Propriétés Physiques et Optiques des Couches Minces et des Nanomatériaux pour les Matériaux IV-IV. Application aux Cellules Solaires de Troisième Génération.

Abstract

Nos travaux consistent à étudier, modéliser et simuler des dispositifs photovoltaïques de troisième génération par le logiciel de simulation SILVACO©, tout en se basant sur les hypothèses fondamentales de la physique des nanomatériaux. Nous avons conçu de nouvelles cellules solaires où nous avons introduit des nanofils simples Si, SiGe et leurs hétérostructures (Si/Si, Si/SiGe, etc.) dans la matrice substrat de Si (100). Les nanofils sont des matériaux promoteurs pour leurs propriétés macro-génératrices photovoltaïques d’une part, et d’autre part en tant que brique de base des systèmes nanoélectroniques. Ils répondent aux exigences de miniaturisation physique, de confinement quantique ainsi qu’à d’autres aspects limitatifs. Les différentes structures conçues et modélisées par simulation (structure simple, tandem, hétérostructures, couches minces et nanofils) nous ont permis d’avoir une vision globale sur les cellules solaires en général et en particulier sur celles dites de deuxième et troisième génération. L’introduction par simulation, dans notre structure, des nanofils Si et SiGe réalisés par la technologie VLS à partir d’un catalyseur, nous a permis de prédire des améliorations considérables des performances optoélectroniques des cellules photovoltaïques. Les rendements électriques théoriques obtenus sont de l’ordre de 23%.Abstract : The nanowires are materials developers, firstly as part of macro-generators, photovoltaic, secondly as a basic building block of nanoelectronics system. They meet the requirements of miniaturization and the physical quantum confinement and other limiting aspect. This thesis has been to study modeling and simulation of devices produced by simulation software SILVACO© under license from Research Unit Materials and Renewable Energies URMER 2011 with the proposed structures in order to obtain a direct application of concepts theoretical bases of the nanowires of the Si / SiGe heterojunction simple and introduced into the matrix substrate of Si These structures performed by simulation under different condition (simple structure, tandem and hetero structures and finally thin films and nanowires) allows us gave a comprehensive view of the solar cells, and especially cells called second and third generation because of performance and improvements made to the effectiveness of the latter, the more their behavior with the incident light and the solar spectrum was improved mainly due to SiGe nanowires added to the original matrix Si (substrate) These nanowires of Si and SiGe cross method VLS (Vapor-Liquid-Solid) from a catalyst simulated by © SILVACO they give better yields and reacts with a broadband spectrum, and further study simulation and there will be a day of solar cell efficiency of 50% and even more with these nanowires 23%