Effet du rapport Cu/In sur la structure des couches minces de CuInS2 airless spray. Application : conversion photovoltaïque

Les couches minces semiconductrices de CuInS2 sont préparées par la technique de pulvérisation réactive et sans air (P.S.A.), avec différents rapports de concentrations Cu/In en solution variant de 0,8 à 1,3. Nous avons constaté par analyse aux rayons X qu'un excès d'indium engendre l'apparition de phases indésirables telles que In2S3 et In 6S7. Pour un rapport Cu/In supérieur ou égal à 1, avec une concentration d'indium de 3 × 10^-2 M, ces phases disparaissent. L'obtention des couches de CuInS2 proche de la stœchiométrie (Cu/In en couche égal à 1) nécessite un rapport Cu/In en solution égal à 1,1. Pour cette valeur, les dépôts sont bien cristallisés et orientés préférentiellement suivant la direction (112). D'autre part l'étude des caractéristiques intensité-potentiel des cellules CdS/CuInS2, formées par adjonction du sulfure de cadmium à ce type de couches, montre que leurs performances sont étroitement liées à la composition chimique et l'épaisseur de l'absorbeur CuInS 2. Pour une épaisseur de 0,5 μm, nous avons constaté que le processus de transport est gouverné par le processus de génération-recombinaison (facteur d'idéalité A < 2) lorsque le rapport Cu/In est égal à 1,1. Les caractéristiques photovoltaïques sont relativement améliorées pour une épaisseur optimale de 1 μm. En particulier le facteur A et le courant de fuite Is ont diminué respectivement de 1,98 à 1,46 et de 4,28 μA à 0,34 μA suite à une diminution des défauts de structure, agissant en tant que centres de recombinaison dans le matériau. Dans ces conditions, la tension de circuit ouvert Vco est de 350 mV, le courant de court-circuit Icc est de 4,6 mA.cm-2 et le rendement η est de l'ordre de 1 % (P = 100 mW.cm-2)