Cellules photovoltaïques à base de silicium avec passivations innovantes

CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES à base de silicium avec passivations innovantes

Contexte
Dans le cadre d’un projet de recherche financé par l’ANR, le groupe CMNE du laboratoire IMEP-LAHC va entreprendre une étude approfondie de nouveaux types de structures passivantes pour les cellules solaires à base de silicium cristallin (c-Si).
Ces nouvelles technologies de passivation couplent les propriétés de passivation des couches d’oxyde de silicium SiOx (réduction des recombinaisons et donc amélioration des rendements) en exploitant la possibilité de transporter les courants générés à travers ces oxydes, par effet tunnel (Figure 1) avec des profils de jonction ultra-minces réalisées par implantation par immersion plasma (PIII).

Les implications de cette technologie innovante, actuellement développée au CEA-INES, sont cependant mal comprises.
En particulier, les questions suivantes sont encore ouvertes :
      * Quelle est l’épaisseur d’oxyde permettant à la fois une bonne passivation et un transport tunnel adéquate ?
* Quelle influence a le profil de dopage sur les recombinaisons ?

Travail demandé :
Cette étude sera menée grâce à une approche essentiellement théorique en lien étroit avec les réalisations expérimentales et caractérisations effectuées au CEA-INES. Des simulations dérive-diffusion 1D et 2D, incluant des modèles de courants tunnels, permettront d’étudier en détail le rôle de l’oxyde tunnel SiOx, du profil de dopage et des recombinaisons sur la caractéristique complète de la cellule. Ces simulations seront effectuées à l’aide du logiciel commercial Sentaurus. Si nécessaire, des études expérimentales par caractérisation électrique (mesure I-V-T) permettront de conforter ou au contraire de contredire les simulations réalisées.
L’objectif final sera d’implémenter les caractéristiques simulées et/ou mesurées dans le logiciel Griddler, qui permet d’estimer les performances d’une cellule complète, et donc d’évaluer l’intérêt des différentes technologies de passivation pour le photovoltaïque.

Compétences/formation:
– Niveau M1 ou M2
– Formation en physique du semi-conducteur, physique du composant, photovoltaïque
– Solide base dans l’utilisation des outils informatiques
– Bonne connaissance en méthode numérique
– Expérience en caractérisation électrique

Encadrement :
– Anne Kaminski (PR Phelma/Grenoble-INP & IMEP-LAHC)
– Quentin Rafhay (MCF Phelma/Grenoble-INP & IMEP-LAHC)
– Antoine Veau (Doctorant CEA-INES)
– Thibault Desrues (Ingénieur-Chercheur CEA-INES).

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