Vers une ingénierie de bandes des cellules solaires à hétérojonctions a-Si:H / c-Si. Rôle prépondérant de l'hydrogène.

fin de rédaction en avril 2007. Pas retouché.This thesis is the first such work in France on a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells. This technology is based on the deposition of amorphous silicon onto crystalline silicon substrates, thus enabling the fabrication of high efficiency solar cells entirely at low temperatures (cells were improved from 9 % to 17 % and record values of Voc between 660 mV and 677 mV were achieved. An outstanding quality of passivation (surface recombination of 16 cm/s averaged over 25 cm2) has been obtained.We have carried out in-situ ellipsometric measurements, SIMS, HR-TEM, capacitance measurements, and numerical simulations in order to gain further insight in the poorly understood physics of heterojunction solar cells. Original results have been obtained, and as well, some existing paradoxes have been resolved concerning the role of “ion bombardment”, the impact of epitaxial growth, and the behaviour of band offsets. One of our major conclusions is that the band offsets of a-Si:H/c-Si heterojunctions are not constant and are especially governed by hydrogencontent. This discovery opens the door to the possibility of engineering heterojunction band offsets.Cette thèse a initié en France la thématique des cellules solaires à hétérojonctions a-Si:H/c-Si. Cette technologie consiste à déposer des couches de silicium amorphe sur des substrats de silicium cristallin ce qui présente l'avantage (par rapport aux homojonctions) de fabriquer des cellules solaires à haut rendement entièrement à basse température (Un travail plus théorique associant mesures ellipsométriques in situ, mesures HR-TEM et mesures de capacité, SIMS et simulations a permis d'obtenir plusieurs résultats originaux et de montrer que la physique des cellules à hétérojonctions a-Si:H/c-Si était encore mal comprise. Des paradoxes ont été découverts et élucidés concernant le rôle du « bombardement ionique »,de la croissance épitaxiale et des discontinuités de bande. Une conclusion essentielle est que les discontinuités de bande du système a-Si:H/c-Si ne sont pas constantes et que leur valeur dépend (notamment) du contenu en hydrogène. Cela ouvre la voie à une ingénierie des discontinuités de bande des cellules solaires à hétérojonctions