Détermination des conditions optimales d'élaboration des couches minces par électrodéposition destinées aux applications photovoltaïques

Abstract

L’objectif de ce sujet vise en premier lieu l’utilisation de l'électrodéposition chimique pour déposer différentes couches photovoltaïques tel que le CZTS et le ZnS et à étudier l’influence des conditions expérimentales sur les propriétés physico chimiques des matériaux élaborés. En second lieu comprendre le mécanisme de formation de ces couches dans le but est d’optimiser les conditions d’élaboration ( conditions de dépôt et de recuit) pour améliorer le rendement photovoltaïque des cellules fabriquées à base de ces couches, et de donner aux industriels les connaissances nécessaires afin de poursuivre le développeme nt de cette filière. Nous avons élabor é par électrodéposition chimique de ux séries d’échantillons; couches minces ZnX(X:O,S) et ZnS Le dépôt a été effectué à 65 °C durant 60 min . Les couches minces ont été déposées à partir d'une solution aqueuse de sulfate de zinc, sur des substrats d’ITO. Après le dépôt a Deux échantillons ont subi un recuit thermique sous air à 550 °C durant 60 min . Ensuite, un recuit thermique dans deux capsules de verre différentes à 500 et à 550 °C respectivement durant 60 min , sous une pression d'Argon de 10 mbar , en présence du soufre.  La caractérisation par DRX a confirmé la formation des couches minces polycristallines composées de deux phases ZnS et ZnO sous leurs structure s Hexagonale s . Les paramètres cristallins a et c de la phase ZnS, sont respectivement 3.812 et 6.218 Å pour 500 °C et 3.785 et 6.205 Å pour 550 °C [ 1]. Les paramètres cristallins de la phase ZnO a et c obtenus sont 3.233 et 5.182Å [2 ]].  L a spectroscopie UV v isible a montré que l es propriétés optiques des couches minces de ZnX(X: O,S) sont aussi influencées par la température de recuit. D ans la gamme du visible , l a transmittance T est comprise entre 15 et 82 % pour le film recuit à 500 °C et entre 32 et 80 % pour le film recuit à 550 °C. La largeur de la bande interdite E g est égale à 4.047 et 3.326 eV respectivement pour les deux films Notons que l es valeurs obtenu e s sont en bon accords avec la littérature [ b Les d eux autres échantillons ont été traité s t hermiquement s ous une pression d'Argon de 10 mbar respectivement à 500 et 550 °C durant 60 min .  Les films obtenus sont adhérents et homogène s et présentent une seule phase c'es t la phase hexagonale du ZnS Les paramètres cristallins a et c, sont respectivement 3.840 et 24.820 Å pour 500 °C et 3.810 et 24.820 Å pour 550 °C 5 ]].