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13 déc
13/12/2021 10:00

Sciences & Société

Soutenance de thèse : Xiao LI

High-efficiency Si solar cell including tunnel junction for tandem photovoltaic cells

Doctorante:  Xiao LI

Laboratoire INSA : INL

Ecole doctorale : ED160 : Electronique, Electrotechnique, Automatique

La cellule photovoltaïque tandem à base de silicium cristallin (c-Si) avec 2 terminaux (2T) est une solution permettant de dépasser la limite de Shockley-Queisser. L'objectif de ce travail de thèse est de réaliser une jonction tunnel en c-Si présentant une résistance faible afin de l’intégrer comme interconnexion des 2 sous-cellules constitutives de la tandem. La technique de diffusion thermique rapide par proximité est appliquée pour fabriquer les jonctions tunnel en silicium en minimisant les dommages causés à la  surface du SIlicium. La fabrication et la caractérisation de la jonction tunnel p++/n++ sur un substrat de silicium orienté (111) sont présentées. Plusieurs paramètres du processus de fabrication de la jonction tunnel sont étudiés. L'ajustement de l'émetteur n++ par un recuit thermique rapide en deux étapes a effectivement facilité la réalisation de la jonction tunnel p++/n++. Des diodes tunnel en silicium ont été fabriquées pour caractériser les propriétés électriques des jonctions tunnel. Le pic de densité de courant des diodes tunnel se situe entre les valeurs 140 et 192 A/cm2 avec un ratio de courant de pic à vallée de 1,9 à 3,2. Par la suite, cette jonction tunnel p++/n++ a été intégrée dans des cellules photovoltaïque tandem nanofils III-V/Si. Malgré la défectuosité des réseaux de nanofils, une augmentation de la tension de circuit ouvert a été observée dans les cellules photovoltaïque tandem par comparaison avec celle de la cellule solaire à simple jonction. Ce type de jonction tunnel peut également être intégré à d'autres types de cellules en dessus, par exemple les pérovskites ou le CIGS. L'application de jonctions tunnel en Si obtenues par la technique de diffusion thermique rapide à proximité pourrait faciliter le développement de cellules photovoltaïque tandem compétitives à haut rendement à base de c-Si.

Informations complémentaires

  • Amphithéâtre Emilie du Châtelet (Bibliothèque Marie Curie) - Villeurbanne