I.2. Applications des couches minces ZnO
L'oxyde de zinc présente un ensemble de
propriétés physiques susceptibles d'aboutir à de
nombreuses applications dans le domaine de l'électronique, la
photovoltaïque et de l'optoélectronique.
I.2.1. Application aux photopiles solaires
Les progrès réalisés durant ces
dernières années dans la filière des photopiles solaires
en couches minces à base de ZnO sont remarquables.
La structure de base d'une cellule solaire est donnée par
la figure I. 8.
Figure I.8 : Vue en coupe d'une photopile
solaire
Elle est composée d'un empilement de couches
déposées suivant l'ordre suivant:
· Une électrode transparente et conductrice
d'I.T.O. (oxyde d'indium dopé à l'étain) est
déposée sur un substrat de verre utilisée comme contact
arrière.
· Ensuite une couche d'oxyde de zinc non dopée ou
dopée à l'aluminium ou à l'indium est
déposée sur la couche d'I.T.O.
Pour former la jonction, on dépose le composé
CuInSe2 en deux étapes :
> Une première couche R1 (de grande
résistivité ñ = 10 Ù.cm ; d'épaisseur e = 1
à 1,5 um) formant l'hétérojonction avec la couche mince de
CdS.
> Une deuxième couche R2 de faibles
résistivité et épaisseur (ñ = 10 Ù.cm ; e =
0,8 à 1 um) permettant la prise de contact.
Par rapport à la photopile type CdS/CuInSe2,
l'introduction du ZnO permet un élargissement de la fenêtre de
capture. Ceci va permettre un accroissement du courant de court-circuit.
L'augmentation du photocourant provient du fait que :
_ ZnO transmet des photons dont les longueurs d'onde sont
comprises entre 380 nm et 520 nm jusqu'au CuInSe2 alors que normalement ils
sont absorbés dans CdS mince.
_ ZnO réduit les pertes par réflexion
au-delà du spectre visible. Plusieurs facteurs limitent le photocourant
comme :
_ les réflexions optiques,
_ l'absorption optique non désirée dans la couche
frontale,
_ l'absorption optique incomplète dans la couche
absorbante, _ la collecte incomplète des porteurs minoritaires.
Pour y remédier, il faudrait :
_ améliorer la structure et la conductivité de la
couche frontale transparente de ZnO afin de réduire les pertes par
réflexions et par absorption plasma,
_ réduire l'épaisseur de la couche absorbante
CuInSe2,
_ utiliser un réflecteur arrière qui susciterait
l'absorption de photons dans la région active du composant,
_ augmenter la durée de vie des porteurs minoritaires
et/ou utiliser des miroirs (par exemple BSF : champ de surface arrière)
pour les porteurs minoritaires, ce qui devrait augmenter la réponse vers
les grandes longueurs d'onde.
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