Elaboration et caractérisation de couches minces de cuivre, indium, gallium et sélénium (CIGS) pour cellules solaires

Abstract

[ES] Este proyecto de investigación se centra en el campo de las energías renovables y más concretamente de la energía solar fotovoltaica. La tesis se ha focalizado en el desarrollo de películas delgadas de Cobre-Indio-GalioSelenio o Sulfuro (CuIn1-xGax(Se,S)2) con técnicas de bajo coste. La mayoría de las celdas basadas en CIGS utilizan el CdS como capa de búfer. En nuestro experimento, usaremos otra capa de tampón como SnS2 o ZnO1-xSx como alternativa a CdS para mejorar nuestra célula. El estudio se centrará en el contacto tampón/absorbedor para reducir la recombinación. En este trabajo, reportamos la investigación experimental del desarrollo y desarrollo de la caracterización de la calcopirita de cobre, indio, galio y selenio (CIGS) por la técnica de electrodeposición y pulverización. Además, nos hemos centrado en el contacto entre la capa generadora que es el absorbedor y el circuito externo. Las propiedades eléctricas de este contacto dependen principalmente del proceso de deposición de la capa absorbente en el contacto trasero utilizado. Por lo tanto, será necesario controlar el crecimiento de la capa interfacial de MoSe2 entre el absorbedor y el contacto posterior en el caso del molibdeno para obtener un rendimiento óptimo. Por supuesto, la eficiencia de la célula depende de un gran número de parámetros experimentales y varía según los métodos de fabricación, especialmente la capa absorbente CIGS. En nuestro caso, las técnicas utilizadas son la galvanoplastia y la pirólisis por pulverización para la deposición de películas CIGS. Estas técnicas son más baratas, prácticamente alcanzables en cualquier laboratorio y dan un buen rendimiento. Por lo tanto, mediante técnicas de deposición de bajo coste hemos estudiado el comportamiento de la célula solar con una capa de MoSe2 como capa interfacial y el efecto de la banda prohibida de la capa formada y la capa tampón utilizada sobre los parámetros de las células solares CIGS. Los resultados de este estudio podrían ayudar a mejorar el rendimiento de las células solares CIGS utilizando técnicas de bajo coste.

[CA] Aquest projecte de recerca es centra en el camp de les energies renovables i més concretament en l'energia solar fotovoltaica. La tesi s'ha centrat en el desenvolupament de pel·lícules primes de Coure-Indi-Gali-Seleni o Sulfur (CuIn1-xGax(Se,S)2) amb tècniques de baix cost. La majoria de les cel·les basades en CIGS utilitzen el CdS com a capa de búfer. En el nostre experiment, farem servir una altra capa de tampó com ara SnS2 o ZnO1-xSx com a alternativa al CdS per millorar la nostra cel·la. L'estudi es centrarà en el contacte tampó/absorbidor per reduir la recombinació. En aquest treball, reportem la recerca experimental del desenvolupament i la caracterització de la calcopirita de coure, indi, gali i seleni (CIGS) mitjançant la tècnica d'electrodeposició i pulverització. A més, ens hem centrat en el contacte entre la capa generadora que és l'absorbidor i el circuit extern. Les propietats elèctriques d'aquest contacte depenen principalment del procés de deposició de la capa absorbent en el contacte posterior utilitzat. Per tant, serà necessari controlar el creixement de la capa interfacial de MoSe2 entre l'absorbidor i el contacte posterior en el cas del molibdè per obtenir un rendiment òptim. És clar que l'eficiència de la cel·la depèn d'un gran nombre de paràmetres experimentals i varia segons els mètodes de fabricació, especialment la capa absorbent CIGS. En el nostre cas, les tècniques utilitzades són la galvanoplàstia i la piròlisi per pulverització per a la deposició de pel·lícules CIGS. Aquestes tècniques són més econòmiques, pràcticament assolibles en qualsevol laboratori i proporcionen un bon rendiment. Per tant, mitjançant tècniques de deposició de baix cost hem estudiat el comportament de la cel·la solar amb una capa de MoSe2 com a capa interfacial i l'efecte de la banda prohibida de la capa formada i la capa tampó utilitzada sobre els paràmetres de les cel·les solars CIGS. Els resultats d'aquest estudi podrien ajudar a millorar el rendiment de les cel·les solars CIGS utilitzant tècniques de baix cost.

[EN] Our research project aims at the field of renewable energies and more specifically, photovoltaic solar energy, i.e. solar cells, our study focuses on the elaboration of Copper-Indium-Gallium-Selenium or Sulfide (CuIn1-xGax(Se,S)2 thin films for solar cells with low-cost techniques also to develop the performance of the typical solar cell structure: n-ZnO/i-ZnO/n-tampon/p-CIGS/p+-MoSe2/back contact. Most of the CIGS based cells use CdS as a buffer layer. In our experiment, we will make use of another buffer layer such as SnS2 or ZnO1-xSx as an alternative to CdS to improve our cell. The investigation will be carried out on the buffer/absorber contact to reduce recombination. In addition, we will focus on the contact between the generating layer which is the absorber and the external circuit. The electrical properties of this contact depend essentially on the deposition process of the absorber layer on the back contact used. It will thus be necessary to control the growth of the MoSe2 interfacial layer between the absorber and the back contact in the case of Molybdenum in order to obtain an optimal yield. Obviously, the yield of the cell depends on a large number of experimental parameters and varies according to the fabrication methods, especially of the CIGS absorber layer. In our case the techniques used are electrodeposition and spray pyrolysis for the deposition of CIGS films, there techniques are cheaper, practically feasible in the laboratory and give good performance. Therefore, we will investigate, using low-cost deposition techniques, the performance of the cell with a MoSe2 layer as an interfacial layer and the effect of the bandgap of the formed layer and the buffer layer used on the parameters of the CIGS solar cells. The results of this study could help to improve the performance of the CIGS solar cell using low-cost techniques.