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Amélioration des rendements des cellules photovoltaïques à filière silicium / BENDJEBBAR Kamel Eddine 

Public ISBD Titre : Amélioration des rendements des cellules photovoltaïques à filière silicium Type de document : document électronique Auteurs : BENDJEBBAR Kamel Eddine, Auteur Année de publication : 2020-2021 Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Physique:Physique Mots-clés : Cellules photovoltaïques, Silicium, Hétérojonctions, Modélisation, Rendement, Jonction, Barrière de potentiel. Photovoltaic cells, Silicon, Heterojunctions, Modeling, efficiencies, Junction, Potential barrier. Résumé : Dans cette thèse, Nous avons optimisé les cellules HIT (Silicium amorphe/Silicium cristallin) de type n et de type p en utilisant le logiciel ASDMP. Nous avons étudié les cellules solaires à hétérojonction de type HIT n-c-Si (oxyde d'indium et d'étain (ITO)/silicium amorphe hydrogéné dopé p (p-a-Si:H)/silicium polymorphe hydrogéné intrinsèque (i-pm-Si: H)/silicium cristallin dopé n (n-c-Si)/Aluminium (Al)) et HIT p-c-Si (oxyde d'indium et d'étain (ITO)/silicium amorphe hydrogéné dopé n (n-a-Si: H)/ silicium polymorphe hydrogéné intrinsèque (i-pm-Si:H)/silicium cristallin dopé p (p-c-Si)/Aluminium (Al)) respectivement. Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'influence de la jonction TCO/semiconducteur au niveau de la face avant de la cellule et de la jonction métal-semiconducteur au niveau de la face arrière de la cellule sur les performances de ces deux types de cellules solaires. Les différents résultats obtenus lors de nos simulations nous ont permis de conclure que pour les cellules HIT n-c-Si, une augmentation de la hauteur de la barrière de potentiel ϕbL au niveau de la face arrière détériore les paramètres de sortie de de la cellule. Le rendement diminue et par conséquent, l'Aluminium reste le meilleur métal pour l'élaboration du contact arrière de ce type de cellule car il a un travail de sortie égale à 4,06 eV considérée comme l'un des plus petits par rapport aux autres métaux. Au niveau de la face avant de la cellule, l'augmentation de la hauteur de la barrière de potentiel ϕb0 élimine la barrière pour les trous améliorant ainsi les paramètres photovoltaïques. Expérimentalement, augmenter le ϕb0 du contact avant peut se faire en choisissant un TCO avec un travail de sortie élevé. L'oxyde de zinc (ZnO) avec un travail de sortie égal à 5,2 eV pourrait être le meilleur TCO pour ce type de cellule solaire. Pour les cellules HIT p-c-Si, au niveau du contact avant, le choix du matériau possédant un travail de sortie plus grand n’améliorent pas les paramètres de sortie des cellules. Au niveau du contact arrière, les performances des cellules étudiées dépendent du matériau utilisé. En effet, contrairement au contact avant, une augmentation de la hauteur de la barrière de potentiel arrière ϕbL élimine la barrière pour les trous ce qui va permettre à davantage de trous photogénérés de passer du silicium cristallin vers le métal. L'augmentation du champ électrique provoque une augmentation de Voc qui conduit à une augmentation du rendement des cellules solaires. Le choix du travail de sortie du métal à l'arrière de la cellule solaire HIT p c-Si est déterminant pour améliorer les rendements de ce type de cellule. Un métal avec un travail de sortie élevé comme le palladium, le chrome ou le ruthénium pourrait être le meilleur choix comme contact arrière pour ce type de cellule solaire. In this thesis, we optimized n-type and p-type HIT (Amorphous Silicon / Crystalline Silicon) cells using ASDMP software. We studied HIT n-c-Si heterojunction solar cells (indium tin oxide (ITO) / p-doped hydrogenated amorphous silicon (pa-Si: H) / intrinsic hydrogenated polymorphic silicon (i-pm-Si : H) / n-doped crystalline silicon (nc-Si) / Aluminum (Al)) and HIT p-c-Si (indium tin oxide (ITO) / n-doped hydrogenated amorphous silicon (n-a-Si: H) / Intrinsic hydrogenated polymorphic silicon (i-pm-Si: H) / p-doped crystalline silicon (pc-Si) / Aluminum (Al)) respectively. We were particularly interested in the influence of the TCO / semiconductor junction at the front face of the cell and the metal-semiconductor junction at the rear face of the cell on the performance of these two types of solar cells. The various results obtained during our simulations allowed us to conclude that for the n-c-Si HIT cells, an increase in the height of the ϕbL potential barrier at the rear face deteriorates the output parameters of the cell. The efficiency decreases and therefore, Aluminium remains the best metal for the development of the rear contact of this type of cell because it has a work function equal to 4.06 eV considered as one of the smallest compared to other metals. At the level of the front face of the cell, the increase in the potential barrier height ϕb0 eliminates the barrier for the holes, thus improving the photovoltaic parameters. Experimentally, increasing ϕb0 at the front contact can be done by choosing a TCO with a high output work. Zinc oxide (ZnO) with a work function equal to 5.2 eV might be the best TCO for this type of solar cell. For p-c-Si HIT cells, at the front contact, the choice of the material having a greater work output does not improve the output parameters of the cells. At the back contact, the performance of the studied cells depends on the material used. In fact, unlike the front contact, an increase in the potential barrier height ϕbL eliminates the barrier for the holes, which will allow more photogenerated holes to pass from the crystalline silicon to the metal. The increase in the electric field causes an increase in Voc which leads to an increase in the efficiency of the solar cells. The choice of the metal work function at the back of the HIT p c-Si solar cell is decisive in improving efficiencies of this type of cell. A metal with a high work function like palladium, chromium or ruthenium might be the best choice as a back contact for this type of solar cell. Directeur de thèse : RACHED Djaaffar Amélioration des rendements des cellules photovoltaïques à filière silicium [document électronique] / BENDJEBBAR Kamel Eddine, Auteur . - 2020-2021 . -  + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Physique:Physique Mots-clés : Cellules photovoltaïques, Silicium, Hétérojonctions, Modélisation, Rendement, Jonction, Barrière de potentiel. Photovoltaic cells, Silicon, Heterojunctions, Modeling, efficiencies, Junction, Potential barrier. Résumé : Dans cette thèse, Nous avons optimisé les cellules HIT (Silicium amorphe/Silicium cristallin) de type n et de type p en utilisant le logiciel ASDMP. Nous avons étudié les cellules solaires à hétérojonction de type HIT n-c-Si (oxyde d'indium et d'étain (ITO)/silicium amorphe hydrogéné dopé p (p-a-Si:H)/silicium polymorphe hydrogéné intrinsèque (i-pm-Si: H)/silicium cristallin dopé n (n-c-Si)/Aluminium (Al)) et HIT p-c-Si (oxyde d'indium et d'étain (ITO)/silicium amorphe hydrogéné dopé n (n-a-Si: H)/ silicium polymorphe hydrogéné intrinsèque (i-pm-Si:H)/silicium cristallin dopé p (p-c-Si)/Aluminium (Al)) respectivement. Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'influence de la jonction TCO/semiconducteur au niveau de la face avant de la cellule et de la jonction métal-semiconducteur au niveau de la face arrière de la cellule sur les performances de ces deux types de cellules solaires. Les différents résultats obtenus lors de nos simulations nous ont permis de conclure que pour les cellules HIT n-c-Si, une augmentation de la hauteur de la barrière de potentiel ϕbL au niveau de la face arrière détériore les paramètres de sortie de de la cellule. Le rendement diminue et par conséquent, l'Aluminium reste le meilleur métal pour l'élaboration du contact arrière de ce type de cellule car il a un travail de sortie égale à 4,06 eV considérée comme l'un des plus petits par rapport aux autres métaux. Au niveau de la face avant de la cellule, l'augmentation de la hauteur de la barrière de potentiel ϕb0 élimine la barrière pour les trous améliorant ainsi les paramètres photovoltaïques. Expérimentalement, augmenter le ϕb0 du contact avant peut se faire en choisissant un TCO avec un travail de sortie élevé. L'oxyde de zinc (ZnO) avec un travail de sortie égal à 5,2 eV pourrait être le meilleur TCO pour ce type de cellule solaire. Pour les cellules HIT p-c-Si, au niveau du contact avant, le choix du matériau possédant un travail de sortie plus grand n’améliorent pas les paramètres de sortie des cellules. Au niveau du contact arrière, les performances des cellules étudiées dépendent du matériau utilisé. En effet, contrairement au contact avant, une augmentation de la hauteur de la barrière de potentiel arrière ϕbL élimine la barrière pour les trous ce qui va permettre à davantage de trous photogénérés de passer du silicium cristallin vers le métal. L'augmentation du champ électrique provoque une augmentation de Voc qui conduit à une augmentation du rendement des cellules solaires. Le choix du travail de sortie du métal à l'arrière de la cellule solaire HIT p c-Si est déterminant pour améliorer les rendements de ce type de cellule. Un métal avec un travail de sortie élevé comme le palladium, le chrome ou le ruthénium pourrait être le meilleur choix comme contact arrière pour ce type de cellule solaire. In this thesis, we optimized n-type and p-type HIT (Amorphous Silicon / Crystalline Silicon) cells using ASDMP software. We studied HIT n-c-Si heterojunction solar cells (indium tin oxide (ITO) / p-doped hydrogenated amorphous silicon (pa-Si: H) / intrinsic hydrogenated polymorphic silicon (i-pm-Si : H) / n-doped crystalline silicon (nc-Si) / Aluminum (Al)) and HIT p-c-Si (indium tin oxide (ITO) / n-doped hydrogenated amorphous silicon (n-a-Si: H) / Intrinsic hydrogenated polymorphic silicon (i-pm-Si: H) / p-doped crystalline silicon (pc-Si) / Aluminum (Al)) respectively. We were particularly interested in the influence of the TCO / semiconductor junction at the front face of the cell and the metal-semiconductor junction at the rear face of the cell on the performance of these two types of solar cells. The various results obtained during our simulations allowed us to conclude that for the n-c-Si HIT cells, an increase in the height of the ϕbL potential barrier at the rear face deteriorates the output parameters of the cell. The efficiency decreases and therefore, Aluminium remains the best metal for the development of the rear contact of this type of cell because it has a work function equal to 4.06 eV considered as one of the smallest compared to other metals. At the level of the front face of the cell, the increase in the potential barrier height ϕb0 eliminates the barrier for the holes, thus improving the photovoltaic parameters. Experimentally, increasing ϕb0 at the front contact can be done by choosing a TCO with a high output work. Zinc oxide (ZnO) with a work function equal to 5.2 eV might be the best TCO for this type of solar cell. For p-c-Si HIT cells, at the front contact, the choice of the material having a greater work output does not improve the output parameters of the cells. At the back contact, the performance of the studied cells depends on the material used. In fact, unlike the front contact, an increase in the potential barrier height ϕbL eliminates the barrier for the holes, which will allow more photogenerated holes to pass from the crystalline silicon to the metal. The increase in the electric field causes an increase in Voc which leads to an increase in the efficiency of the solar cells. The choice of the metal work function at the back of the HIT p c-Si solar cell is decisive in improving efficiencies of this type of cell. A metal with a high work function like palladium, chromium or ruthenium might be the best choice as a back contact for this type of solar cell. Directeur de thèse : RACHED Djaaffar

Exemplaires

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
1858	02-05-941	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Thèse de Doctorat	Exclu du prêt

Documents numériques

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