Etude du composé ternaire CuGaSe2 en vu de son utilisation pour des applications photovoltaïques
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C’est lors des programmes spatiaux dans les années soixante que les cellules solaires ont connu un fort développement afin d’équiper les satellites. Cependant, malgré la forte baisse des coûts de production et l’augmentation des performances des modules solaires, le prix élevé de l’énergie photovoltaïque reste un frein important à son développement à grande échelle. Avec leur coefficient d’absorption élevé, les composés à structure chalcopyrite présentent un certain nombre d’avantages dans la course à la production des modules solaires à grande échelle et à faible coût. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés à l'étude de la croissance cristalline du composé à structure chalcopyrite CuGaSe2 destiné à des applications photovoltaïques. Les résultats obtenus montrent que les vitesses d’échauffement, de cristallisation et de refroidissement doivent être lentes, d’environ 1°C/mn. La durée de fusion d’une part et celle de l’étape de formation de la phase chalcopyrite d’autre part, ont été fixées à 20 heures chacune. En plus du palier de fusion à 1100°C et celui de l’étape de formation de la phase chalcopyrite à 900°C, un troisième palier à 300°C d’une durée de 5 heures doit être instauré, pour réduire l’instabilité du sélénium et l’influence des réactions de formation des binaires au cours de l’étape d’échauffement. Les lingots obtenus après optimisation des paramètres d’élaboration présentent une bonne morphologie. Les analyses par diffraction de rayons X ont montrés que les composés de CuGaSe2 obtenus cristallisent sous forme chalcopyrite avec une direction préférentielle (112) et des paramètres de maille a=5,61 إ et c=10,97 إ. La mesure de la photoconductivité des composés élaborés nous a permis de déterminer la valeur de leur gap à la température ambiante. Elle a été trouvée proche de 1,68 eV. Les massifs de CuGaSe2 obtenus, sont ensuite broyés et tamisés, pour être déposés comme couche absorbante dans la fabrication des cellules solaires.
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