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Effet des dopants sur les propriétés physiques de SnO2 et ZnO appliquées aux cellules solaires / BOUCHACHIA Mohamed Amine

Public ISBD Titre : Effet des dopants sur les propriétés physiques de SnO2 et ZnO appliquées aux cellules solaires Type de document : document électronique Auteurs : BOUCHACHIA Mohamed Amine, Auteur Année de publication : 2022-2023 Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Physique:Physique des matériaux Mots-clés : Oxyde d'étain, SnO2 dopé au fluor, oxyde de zinc, ZnO dopé à l'aluminium, technique de revêtement par immersion (dip-coating), couche mince, sol-gel, MEB, AFM, diffraction des rayons X, photoluminescence. Tin oxide, fluorine-doped SnO2, Zinc oxide, aluminium-doped ZnO, dip-coating technique, thin films, sol–gel, SEM, AFM, X-ray diffraction, photoluminescence. Résumé : Au cours de ces dernières décennies, les matériaux TCO (Transparent Conductive Oxide) tels que SnO2 et ZnO sont devenus très attractifs pour les chercheurs en raison de leurs propriétés uniques qui conviennent à de nombreuses exigences des technologies modernes. Ces matériaux sont des semiconducteurs avec une bande interdite directe et large leur permettant de combiner deux propriétés : la transparence et la conductivité électrique. Les matériaux TCO rivalisent avec le verre dans la transparence et les métaux dans la conductivité électrique, ce qui en fait les matériaux principaux dans les applications des dispositifs optoélectroniques et photovoltaïques. Dans la présente étude, des couches minces d’oxyde d’étain (SnO2 non dopé et dopé fluor) et d’oxyde de zinc (ZnO non dopé et dopé aluminium) avec différentes concentrations de dopants ont été préparés sur des substrats en verre et Silicium par une technique de revêtement par immersion sol-gel dip-coating. La structure, la morphologie, les propriétés optiques et électriques de ces films ont été étudiées par diffraction des rayons X (XRD), microscopie électronique à balayage (SEM), spectromètre à dispersion d'énergie (EDS), microscopie électronique à force atomique (AFM), spectrophotométrie ultraviolet-visible, spectroscopie de photoluminescence (PL) et technique de sonde à quatre pointes. La dernière étape de ce travail est la réalisation des hétérojonctions à différente type : SnO2/Si(p), ZnO/Si(p) et ZnO/Si(n), afin de pouvoir les utiliser dans un dispositif (cellule solaire, diode, photodiode). Les caractéristiques courant-tension I(V) sont mesurées en obscurité et sous éclairement. Plusieurs paramètres microélectroniques et photovoltaïques de ces dispositifs comme le facteur d’idéalité, la hauteur de la barrière, le facteur de redressement, la résistance série, le facteur de forme et le rendement sont déterminés. Les hétérojonctions élaborées à partir de ZnO présentent le meilleur comportement électronique par rapport aux cellules SnO2/Si. Ce travail a été suivi par une étude de l’influence de l’épaisseur sur le comportement électronique et photovoltaïque de nos dispositifs. Les hétérojonctions à base de matériaux ZnO:Al 2%/ p-Si et ZnO:Al 2%/ n-Si avec une épaisseur de 6 Cycles ont montré un bon comportement électroniques (meilleurs facteur de redressement RR=5859 à ±2V et le facteur d’idéalité n=1.97) Over the past decades, TCO (Transparent Conductive Oxide) materials such as SnO2 and ZnO have become of great interest to researchers due to their unique properties that suit many requirements of modern technologies. These materials are semiconductors with a direct and wide band gap allowing them to combine two properties, transparency and electrical conductivity. TCO materials rival glass in transparency and metals in electrical conductivity, making them the leading materials in optoelectronic and photovoltaic device applications.In the present study, tin oxide (undoped and fluorine-doped SnO2) and zinc oxide (undoped and aluminium-doped ZnO) thin films with different dopant concentrations were prepared on glass and silicon substrates by a sol-gel dip-coating technique. The structure, morphology, optical and electrical properties of these films were studied by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), atomic force electron microscopy (AFEM), ultraviolet-visible spectrophotometry (UV-VS), photoluminescence spectroscopy (PL) and four-point probe technique. The last step of this work is the realization of heterojunctions of different types: SnO2/Si(p), ZnO/Si(p) and ZnO/Si(n), in order to use them in a device (solar cell, diode, photodiode). The current-voltage characteristics I(V) are measured in darkness and under illumination. Several microelectronic and photovoltaic parameters of these devices such as ideality factor, barrier height, rectification factor, series resistance, form factor and efficiency are determined. The heterojunctions made from ZnO show the best electronic behaviour compared to SnO2/Si cells. This work was followed by a study of the influence of thickness on the electronic and photovoltaic behaviour of our devices. The heterojunctions based on ZnO:Al 2%/ p-Si and ZnO:Al 2%/ n-Si materials with a thickness of 6 Cycles showed a good electronic behaviour (best rectification factor RR=5859 at ±2V and ideality factor n=1.97) Directeur de thèse : ADNANE Mohammed Effet des dopants sur les propriétés physiques de SnO2 et ZnO appliquées aux cellules solaires [document électronique] / BOUCHACHIA Mohamed Amine, Auteur . - 2022-2023 . -  + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Physique:Physique des matériaux Mots-clés : Oxyde d'étain, SnO2 dopé au fluor, oxyde de zinc, ZnO dopé à l'aluminium, technique de revêtement par immersion (dip-coating), couche mince, sol-gel, MEB, AFM, diffraction des rayons X, photoluminescence. Tin oxide, fluorine-doped SnO2, Zinc oxide, aluminium-doped ZnO, dip-coating technique, thin films, sol–gel, SEM, AFM, X-ray diffraction, photoluminescence. Résumé : Au cours de ces dernières décennies, les matériaux TCO (Transparent Conductive Oxide) tels que SnO2 et ZnO sont devenus très attractifs pour les chercheurs en raison de leurs propriétés uniques qui conviennent à de nombreuses exigences des technologies modernes. Ces matériaux sont des semiconducteurs avec une bande interdite directe et large leur permettant de combiner deux propriétés : la transparence et la conductivité électrique. Les matériaux TCO rivalisent avec le verre dans la transparence et les métaux dans la conductivité électrique, ce qui en fait les matériaux principaux dans les applications des dispositifs optoélectroniques et photovoltaïques. Dans la présente étude, des couches minces d’oxyde d’étain (SnO2 non dopé et dopé fluor) et d’oxyde de zinc (ZnO non dopé et dopé aluminium) avec différentes concentrations de dopants ont été préparés sur des substrats en verre et Silicium par une technique de revêtement par immersion sol-gel dip-coating. La structure, la morphologie, les propriétés optiques et électriques de ces films ont été étudiées par diffraction des rayons X (XRD), microscopie électronique à balayage (SEM), spectromètre à dispersion d'énergie (EDS), microscopie électronique à force atomique (AFM), spectrophotométrie ultraviolet-visible, spectroscopie de photoluminescence (PL) et technique de sonde à quatre pointes. La dernière étape de ce travail est la réalisation des hétérojonctions à différente type : SnO2/Si(p), ZnO/Si(p) et ZnO/Si(n), afin de pouvoir les utiliser dans un dispositif (cellule solaire, diode, photodiode). Les caractéristiques courant-tension I(V) sont mesurées en obscurité et sous éclairement. Plusieurs paramètres microélectroniques et photovoltaïques de ces dispositifs comme le facteur d’idéalité, la hauteur de la barrière, le facteur de redressement, la résistance série, le facteur de forme et le rendement sont déterminés. Les hétérojonctions élaborées à partir de ZnO présentent le meilleur comportement électronique par rapport aux cellules SnO2/Si. Ce travail a été suivi par une étude de l’influence de l’épaisseur sur le comportement électronique et photovoltaïque de nos dispositifs. Les hétérojonctions à base de matériaux ZnO:Al 2%/ p-Si et ZnO:Al 2%/ n-Si avec une épaisseur de 6 Cycles ont montré un bon comportement électroniques (meilleurs facteur de redressement RR=5859 à ±2V et le facteur d’idéalité n=1.97) Over the past decades, TCO (Transparent Conductive Oxide) materials such as SnO2 and ZnO have become of great interest to researchers due to their unique properties that suit many requirements of modern technologies. These materials are semiconductors with a direct and wide band gap allowing them to combine two properties, transparency and electrical conductivity. TCO materials rival glass in transparency and metals in electrical conductivity, making them the leading materials in optoelectronic and photovoltaic device applications.In the present study, tin oxide (undoped and fluorine-doped SnO2) and zinc oxide (undoped and aluminium-doped ZnO) thin films with different dopant concentrations were prepared on glass and silicon substrates by a sol-gel dip-coating technique. The structure, morphology, optical and electrical properties of these films were studied by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), atomic force electron microscopy (AFEM), ultraviolet-visible spectrophotometry (UV-VS), photoluminescence spectroscopy (PL) and four-point probe technique. The last step of this work is the realization of heterojunctions of different types: SnO2/Si(p), ZnO/Si(p) and ZnO/Si(n), in order to use them in a device (solar cell, diode, photodiode). The current-voltage characteristics I(V) are measured in darkness and under illumination. Several microelectronic and photovoltaic parameters of these devices such as ideality factor, barrier height, rectification factor, series resistance, form factor and efficiency are determined. The heterojunctions made from ZnO show the best electronic behaviour compared to SnO2/Si cells. This work was followed by a study of the influence of thickness on the electronic and photovoltaic behaviour of our devices. The heterojunctions based on ZnO:Al 2%/ p-Si and ZnO:Al 2%/ n-Si materials with a thickness of 6 Cycles showed a good electronic behaviour (best rectification factor RR=5859 at ±2V and ideality factor n=1.97) Directeur de thèse : ADNANE Mohammed

Exemplaires

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
1984	02-05-962	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Thèse de Doctorat	Exclu du prêt