EXTENSION DE LA ZONE DE CHARGE D’ESPACE DANS L’EMETTEUR D’UNE PHOTOPILE

 Thickness of p/n junction space-charge layers

Dans cet article les auteurs, en s’appuyant sur les porteurs de charge libres, développent un modèle de l’épaisseur de la zone de charge d’espace. Leur modèle est pour une jonction polarisée avec une tension moyenne ou assez élevée pour les tensions négatives ou faibles. Ils partent de la relation liant l’épaisseur X et la capacité de la zone de charge d’espace :   D F x cste x x dx C C V n oup q X S C p n                (I-1) Où ε est la permittivité diélectrique, n la concentration des électrons, p la concentration des trous, V le potentiel de Fermi,-xn et xp sont les limites de la zone de charge d’espace respectivement dans les zones n et p. CD est la capacité résultant de la variation des porteurs de charges libres due à la variation de la tension appliquée dV aux limites de la zone de charge d’espace ; CF est la capacité résultant de la variation des porteurs de charges libres dans le volume de la Z.C.E. Le taux de dopage à une position x de la cellule solaire et pour des jonctions à profil exponentiel s’écrit : (I-2) où NB est le taux de dopage de la base ;  le gradient de la jonction I-3°) Using Gauss’s Law in Determinating the Width Emitter Extension Region of the Solar Cell Operating in Open Circuit Condition [7] Les auteurs de cet article, par application du théorème de GAUSS, définissent l’extension de la zone de charge d’espace dans l’émetteur en situation de circuit ouvert. La loi de gauss est donnée par :       Qi E.dS (I-3) ( ) 1 exp B B x N x N N         S est la surface de GAUSS, Qi est la charge globale contenue dans la surface S et  = r  . 0  est la permittivité du milieu. Où ԑ0=8.85.10-4Fcm-1 est la permittivité du vide et ԑr =12 est la constante diélectrique relative du semi-conducteur. L’hypothèse de la base quasi-neutre entraîne que le champ est nul. L’équation (I  3) donne :    0        e N Z e N Z S E E b B (I-4) NE est le taux de dopage dans l’émetteur et Nb celui de la base ; ZE et Zb représentent respectivement les valeurs des élargissements dans l’émetteur et dans la base. Le taux de dopage de l’émetteur prend des valeurs comprises entre 1017 et 1019 cm -3[7] Le taux de dopage de la base prend des valeurs entre 1015et1017 cm -3[7] Ce qui donne d’après l’équation (I-4), la relation suivante: B E B E N Z Z N   (I-5) I-4°) Exercice de PC1 sur la variation de l’épaisseur d’un condensateur plan [8] Enoncé : 1°) Un condensateur plan AB d’épaisseur d, de surface S est chargé sous une ddp V. Calculer la charge Q, la force F qui s’exerce sur chaque armature et l’énergie du condensateur. 2°) Les armatures sont écartées d’une distance d’. Cette opération peut s’effectuer à Q ou V Constant. Calculer dans chaque cas la nouvelle tension ou charge. Calculer l’énergie du condensateur dans ce nouvel état ; faire le bilan énergétique Solution 1°) La charge et la capacité d’un condensateur plan s’expriment : Q = CV et d S C   0  (I-6) La force sur chaque armature :   F  Q E (I-7) E : champ crée par un plan infini avec une densité surfacique  : S Q E      2 0 2 0    Car S Q   (I-8) 0 0 0 0 0 2 ² ² ² ² 2 ² ² 2 ² 2                  d S S V S C V S Q Q F (I-9) Soit 2 ² ² 0 d S V F      (I-10) Energie du système : 2 2 1 1 1 2 0 2 2 2 Q S V u C V C d           (I-11) D’où : 2 1 0 2 S V u d      (I-12) 2) Ecartement des armatures : 2-1°) A Q = constante nous avons la conservation des charges Q et Q’ Q’= C’V’ (final) et Q=CV (initial) (I-13) d S C O     (I-14) d S C 0   (I-15) ‘ ‘ V V d d  ‘ ‘ V d V d   (I-16) Ainsi : ² ² ² 2 2 ² 0 V d d d C V S u            (I-17) D’où finalement on aboutit à la relation suivante : u d d u     (I-18) La variation d’énergie est définie par l’expression suivante : u  u u  (I-19) Et après calcul on trouve : Chapitre I : Etude Bibliographique Mémoire de Master 2 présenté par Mr Mohamed El Bachir SECK / SOLMATS-LASES-FST / UCAD-SENEGAL-2013 6            d CV d u 1 2 ² (I-20) 2-2°) Ecartement des armatures à tension constante V=V’ Q’=C’V’ et Q=CV on a alors V=V’  Q C ‘ ‘ Q C  (I-21) D’où ‘ ‘ d Q Q d  (I-22) Energie de l’état final : 2 2 2 2 2 2 2 0 0 1 ‘ 1 1 1 ‘ 2 ‘ 2 ‘ 2 ‘ 2 ‘ ‘ Q d Q d Q d Q d u u C d d d C d S S d d                                          (I-23) u d d u ‘ ‘  (I-24) L’expression de la variation d’énergie dans ce cas s’écrit :            d d C Q u 1 2 ² (I-25) A potentiel constant,         d d 1 > 0, d’ou u > 0 le condensateur reçoit de l’énergie du milieu extérieur. A charge constante,         d d 1 < 0, d’ou u < 0 ; le condensateur fournie de l’énergie à l’extérieur soit par effet joule soit par rayonnement électromagnétique.

Vitesses de recombinaison intrinsèques d’une photopile bifaciale à jonction horizontale et à une dimension

Les vitesses de recombinaison intrinsèques caractérisant certains phénomènes recombinatoires des porteurs minoritaires en excès au niveau des interfaces et des surfaces des photopiles (mono- ou bifaciales), font l’objet d’études pertinentes afin de contrôler leurs qualités. C’est ainsi, des études ont été menées sur la détermination des expressions des vitesses de recombinaisons en régimes statique, dynamique transitoire et dynamique fréquentiel en éclairement monochromatique ou polychromatique.