Amélioration des paramètres électriques macroscopiques d’une cellule solaire à base de couche mince de Cu(In,Ga)Se2 par l’optimisation des paramètres optiques et morphologiques de la couche la plus externe en face avant

Résumé

Conscients de l’importance de la capture de la lumière incidente sur les performances d’une cellule solaire, nous avons étudié la problématique de la réflexion en face avant de la cellule et l’optimisation des paramètres morphologiques des solutions existantes de cette problématique. Notre étude est basée sur une cellule solaire photovoltaïque à base de couche mince de Cu(In,Ga)Se₂ ayant une couche antireflet à texture pyramidale.

Nous prenons en compte une large bande de longueurs d’ondes incidentes allant de 300nm à 1200nm, avec un éclairement incident constant de 0.1W.cm^-2, sous la condition standard AM1.5. Nous avons amélioré les paramètres électriques en utilisant une épaisseur de couche antireflet de 105nm qui donne une densité de courant de court circuit de 0.023mA.cm^-2, une tension de circuit ouvert de 0.828V et une puissance maximale de 0.01858mW. L’étude portée sur l’indice de réfraction de la couche antireflet enduite (ARC) donne un indice optimal de 1.676. Nous trouvons avec cette valeur une densité de courant de court-circuit de 0.0267mA.cm^-2, une tension de circuit ouvert de 0.829V et une puissance maximale de 0.01915mW. Nous trouvons qu’une couche antireflet d’épaisseur 105nm et d’indice 1.676, nous donne un rendement quantique externe maximale de 88.28% pour une longueur d’onde incidente de 0.7µm. L’étude de l’effet de la morphologie de la texture de surface face  avant de la cellule, donne une nette amélioration des performances de la cellule solaire. On obtient un angle de texture optimale de 70° qui donne une densité de courant de court-circuit égale à 0.3361mA.cm^-2, une tension de circuit ouvert de 0.8289V et une puissance maximale de cellule de 0.2375mW. L’étude de la variation des paramètres électriques en fonction des effets combinés de l’angle et de la profondeur de texture donne des performances optimales pour un angle de 70° et une profondeur 21.875nm. L’étude portée sur ces trois volets ont permis d’optimiser les paramètres de la couche antireflet dans le but d’obtenir des paramètres électriques de cellules plus performants.