LA PHOTOCONDUCTIVITE DU CuInSe2

 LA PHOTOCONDUCTIVITE EXPERIMENTALE DU CuInSe 2

 Nous présentons l’étude expérimentale du spectre de Photoconductivité du CuInSe 2 faite par V. Ramanathan, T. Datta, and R. Noufi des couches minces, précisément définis par les compositions à la fabrication d’une cellule solaire en couche mince de haut rendement. Le CuInSe 2 pauvre en Cu, de haute résistivité est trouvé être beaucoup plus photoconducteur que la stœchiométrie (riche en Cu), de faible résistivité. On montre que la dépendance spectrale de la photoconductivité d’une couche composite de CuInSe 2 est relatée d’une façon approfondie par la réponse spectrale des cellules solaires [19]. L’étude du spectre de photoconductivité des couches minces en CuInSe 2 (CIS) de trois compositions différentes, à savoir , la quasi-stœchiométrique du CuInSe 2 , la couche de CuInSe 2 pauvre en Cu ( Cu: ln: Se = 20.6: 28.6: 50.8 en % ) et la couche composite ( Cu: ln: Se = 23,5: 27,0: 49,5 en %), dans la bande spectrale 1500-800 nm (nano mètre) et dans une gamme de température 40-300 K. On désigne respectivement ces échantillons par CIS-1, CIS2 et CIS-C. La résistivité de ces échantillons à 300 K est environ 1 3 10  , 4 10 et 3 10  respectivement. Dans cette étude, on a utilisé 2 à 3 m de couche épaisse déposée sur un substrat d’aluminium et provenant par évaporation. Dans ce qui suit, on compare les dépendances spectrales et les grandeurs de la photoconductivité du CIS-1 et du CIS-2, comme une première étape pour comprendre les propriétés de photoconductivité du CIS-C. Figure IV-1: Spectre de photoconductivité d’une couche mince stœchiométrique CIS-1 [19]. La figure IV-1 montre la photoconductivité spectrale du CIS-1 à 300 K et à 150 K. la réponse à 300 K est large et uniforme dans la gamme de longueur d’onde de 1200-800. La photoconductivité augmente à 150 K et atteint un maximum près de 1200 nm. Figure IV-2: Spectre de Photoconductivité d’une couche mince de CuInSe2 pauvre en Cu [19]. En revanche, le CuInSe 2 pauvre en Cu est significativement plus photoconducteur (fig. IV-2). Le maximum de photoconductivité à 300 K est centré autour de 1100 nm. Avec la baisse de la température, la réponse à cette longueur d’onde diminue et des changements maximaux à des énergies plus élevés (900 nm). La réduction globale de la réponse en dessous de 70 K pourrait être attribué aux piégeages des porteurs photogénérés par un ou plusieurs défaut de niveau localisé à 35; 45; et 135 MeV dans la bande du gap de CuInSe 2 . Alors que le CIS-1 affiche une apparition brutale de photoconductivité, la réponse du CIS-2 est large et s’étend à 1400 nm. La grande longueur d’onde prononcée de la photoconductivité dans le CIS-2 peut être attribuée à la sous bande du gap d’absorption causée par les défauts provenant de la stœchiométrie. Des fig. IV-1 et fig. IV-2, nous constatons que les réponses du CIS-1 et du CIS-2 peuvent être distinguées par leurs longueurs d’ondes caractéristiques de pointe c’est-àdire 1200 et 900 nm respectivement. Les fig. IV-3 et fig. IV-4 montrent le spectre de photoconductivité du CIS-C. Le photocourant diminue avec une diminution de la température de 300 à 250 K et ensuite la tendance s’inverse. 35 Figure IV-3: Spectre de photoconductivité d’un composé de CuInSe2 en couche mince (CISC: 300-150 K [19]. Le maximum de photoconductivité observée varie entre 1200 nm à 300 K et de 1170 nm à 150 K. Dans la fig. IV-4, la photoconductivité à 150 K est représentée de nouveau pour nous permettre de comparer l’ampleur des photoconductivités à 100 et 70 K, qui sont considérablement large. L’observation la plus importante qu’on peut faire des données de photoconductivité du CIS-C est que le maximum de la photoréponse est dans ma même bande spectrale du pic de photoconductivité du CIS-1 et que la réponse en raison du CIS-2 (100-900 nm) est plus faible. En comparant les spectres de photoconductivité du CIS-C et la réponse spectrale des cellules solaires du CuInSe 2 , on conclut que l’énergie et la dépendance en température de la réponse spectrale sont déterminées, presque entièrement par les propriétés photoconductrices du CISC. La réponse spectrale à 300 K est uniformément élevée sur toute la bande spectrale (1200- 550 nm). Lorsque la température diminue, la réponse spectrale aux hautes énergies diminue et, à 40 K, elle est réduite à un pic étroit centré à 1250 nm.

Etude comparative avec l’étude théorique

Nous présentons une étude comparative entre l’étude de la photoconductivité théorique et le spectre de photoconductivité expérimentale. L’étude théorique de la photoconductivité nous a permis de connaitre des paramètres importants dans les semiconducteurs tels que les coefficients d’absorption (photoconductivité qui se produite au voisinage du gap) et les phénomènes de recombinaisons en surface et en volume (dans le cas de la photoconductivité de forte recombinaison). Quant au spectre de photoconductivité du CuInSe 2 (en fonction des concentrations des composantes du CuInSe 2 ) fait à l’expérimentation, on peut en tirer que la photoconductivité dépend de plusieurs facteurs à savoir la température facteur très important, les pourcentages des concentrations des composants du matériau et aussi la présence de défaut au sein du matériau responsable de la faible valeur du photocourant. La spectroscopie de la photoconductivité expérimentale caractérise les niveaux superficiels, qui sont généralement des donneurs assurant les transitions défaut – bande de conduction. Ce type des niveaux contrôle la conductivité de l’échantillon. Vue la comparaison des deux études, faut tenir de beaucoup de phénomènes pour l’étude de la photoconductivité thermique (dépendant de la température) ou optique pour améliorer les mécanismes de pertes dans la fabrication des cellules solaires.