Etude structurale optique et électrique des couches d'oxydes de cuivre en vue de leurs applications dans les cellules photovoltaïques
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Date
2021-04-05
Authors
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Publisher
Université 20 Août 1955- Skikda
Abstract
Afin d’assurer un avenir énergétique sain et durable, la communauté scientifique
internationale démontre un intérêt certain dans le domaine de l’énergie solaire. L’exploitation
de cette source s’effectue à l’aide de cellules solaires par conversion directe de l’énergie
radiative solaire en énergie électrique. En effet, la conversion photovoltaïque dépend
éventuellement d’un semi-conducteur possédant un gap énergétique qui lui permet d’absorber
le photon solaire dans l’UV-Visible.
Dans le cadre de cette thèse, on s’est intéressé à un matériau connu récemment : l’oxyde
de cuivre II (CuO). Les couches du CuO ont été élaborées par oxydation thermique à partir
des couches de cuivre évaporées sous vide dans un four à moufle à basse température
300°C et à l’air atmosphérique. Les couches obtenues ont été caractérisées.
Une phase unique CuO, d’une structure poly-cristalline, monoclinique avec une
orientation préférentielle le long des plans (111) est formée. Cette transformation directe de
Cu en CuO a été confirmée par la spectroscopie Raman.
La variation des paramètres cristallographiques en fonction du temps de chauffage a été
interprétée par une action collective de contraintes intrinsèques et thermiques sur les films. A
L’aide d’une loi parabolique, l’ajustement de la variation de la taille des cristallites a révélé
que la croissance des cristallites était contrôlée par la diffusion superficielle des pores.
Le MEB et l’AFM montrent une structure homogène, la variation du rapport atomique
indique la non-stœchiométrie des films obtenus. De plus, les mesures électriques et
spectroscopiques ont montrés que la variation de la bande interdite et de la résistivité
électrique étaient influencées par la taille des cristallites et la non-stœchiométrie de CuO. Ceci
peut être dû aux lacunes du Cu situées à la bande de valence.
Les résultats expérimentaux obtenus ont donné des signes promoteurs pour l’application
du CuO comme couche absorbante dans les cellules photovoltaïques.