Réalisation par épitaxie en phase liquide de photopiles performantes AlGaAs-GaAs à base de substrat polycristallin
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In this work we show how the polycrystalline GaAs is a candidate for solar cells whose efficiency are comparable to single crystal solar cells and can be produced at law cost. The main phases of this work can be summarized as follow: - The as cut polycrystalline GaAs substrate non intentionally doped (<10exp16cm-3) was etched by a (5-1-1) H2S04-H202-H20 solution during 20min at 25°C. A n-GaAs Sn doped buffer layer was realized by Liquid Phase Epitaxy (LPE) on the n-substrate. A thin graded Be doped Gal-xAlxAs window layer was deposited by isothermal LPE. During the contacting process, Be diffuses into the buffer layer to form the junction of the device. - The contacts were obtained by vacuum thermal evaporation followed by an annealing at 450°C during 3min. The device was achieved by deposition of an anti-reflexional (AR) coating. - The electrical characterization were performed showing typically internal quantum efficiency and a good efficiency under AM1,5 conditions with AR coating. *Cell without grain boundary: Jcc=26 mA/cm2 Voc=927mV FF=0,78 Ef=18,8% *Cell with grain boundary : Jcc=25,7 mA/cm2 Voc=903mV FF=0,77 Ef=17,9 % - The recombination properties at the grain boundaries were analysed by Light Beam Induced Current ( LBIC) mapping.
Abstract FR:
Le travail présenté a pour objectif de montrer qu 'i l est possible d' obtenir des performances acceptables tout en réduisant le coût du dispositif en utilisant des substrats polycristallins brut de sciage. I. Es principales phases de ce travail sont : - Après un décapage chimique pendant 20mn à 25°C par une solution H2S04-H202-H20 : 5-1-1, une couche tampon n- GaAs dopée Sn est déposée par épitaxie en phase liquide sur le substrat du type n non dopé (ni< 10exp16 cm-3). Puis une fenêtre mince graduelle est réalisée par contact isotherme entre un bain ternaire Ga-Al-As saturé en As, dopé au Be et la couche n-GaAs :Sn. La jonction p-n est créée dans la couche n-GaAS : Sn par diffusion du Be au cours de la croissance de la couche supérieure Gal-xAlxAs -Les opérations technologiques permettant la réalisation du composant photovoltaïque : métallisation, recuit thermique, gravure de la mésa, dépôt des couches anti reflets. - La caractérisation électrique des photopiles : mesure de la réponse spectrale I(V ) sous obscurité et sous éclairement. Les meilleurs résultats obtenus sous éclairement AM 1,5 (100mW/cm2) avec couches anti-reflets sont : *Cellule sans joint de grains J cc =26 mA/ cm2 V co =927 mV V FF=O, 78 Rt=18 , 8% *Cellule avec joint de grains J cc=25,7 mA/cm2 Vço=903mV FF=0,77 Rt=17,9% - L'effet des joints de grains et l'activité électrique des grains ont été étyudiés par LBIC et par cartographie de courant de court circuit et tension de circuit ouvert