Les propriétés électriques du CIS

les propriétés électriques du CIS 

Le semi conducteur CuInSe2 appartenant au groupe I-III-VI2, est un matériau composé de structure chalcopyrite et qui présente un grand intérêt pour la conversion photovoltaïque de l’énergie solaire. Le CuInSe2 à un coefficient d’absorption très élevé (Į> 10ହ ܿ݉ିଵ) dans la gamme du spectre solaire et une bande interdite à transition directe (ܧ=௚1.02 eV). Les propriétés électriques (effet Hall, conductivité électrique, etc.) des matériaux semiconducteurs utilisés dans les photopiles, sont importantes pour l’obtention d’un rendement photovoltaïque élevé. Elles résultent des déplacements de porteurs de charge dans le matériau. Des travaux antérieurs sur les caractéristiques électriques des couches minces de CuInSe2 en l’occurrence le type de conduction ont été publiés. En effet le CIS peut être converti de type n au type p et vice-versa. Les meilleurs taux de conversion photovoltaïque obtenus pour des hétérojonctions à base de CuInSe2 excèdent 18%. Les cellules solaires en couche minces basées sur l’utilisation de matériaux à structure chalcopyrite I-III-VI2 sont actuellement considérées comme la prochaine génération de cellules photovoltaïques.

Effet Hall

Si un courant I parcourt une plaque conductrice ou semi-conductrice de section rectangulaire (la largeur et l’épaisseur sont petites devant la longueur), et si cette plaque est traversée par un champ magnétique B & perpendiculaire à sa grande surface et à la direction du courant, une tension appelée tension de Hall apparaît entre les deux côtés de la plaque (phénomène observé par Hall en 1879). Figure III.1. Eīet Hall sur un échantillon de section rectangulaire [16] Chapitre III: les propriétés électriques du CIS Mémoire de Master II présenté par NDIAYE Thierno Amadou -LASES/FST-UCAD- 2013 32 Le signe de la tension de Hall permet de déterminer le type des porteurs de charges.

On utilise la constante de Hall R pour quantifier l’effet Hall. Pour la conductivité de type n cette constante est définie comme suit: ne R 1  (III.1) Pour obtenir le bon coefficient de Hall, il faut généralement introduire un facteur numérique r qui varie entre 1 et 2 dépendamment du type de diffusion impliqué et de la dégénérescence de la bande de conduction. Mis à part ce facteur de correction, l’équation (III.1) nous donne une bonne mesure du nombre d’électrons présents dans la bande de conduction. Dans le cas où ce sont les trous qui dominent la conduction, on obtient: pe R 1 (III.2) ou plus précisément: pe r R (III.3) Nous pouvons donc définir la quantité P H qui a les dimensions d’une mobilité par la relation: H VP rR (III.4) Où P H est la mobilité de Hall.

C’est donc dire que la mobilité P C définie à partir de la conductivité est reliée à P H par la relation: H C P rP (III.5) III.3. La conductivité électrique du CIS Les caractéristiques des matériaux semi-conducteurs sont fortement influencées par les impuretés ou les défauts. Ces derniers sont ajoutés pour pouvoir augmenter la conductivité électrique ou le contrôle de la durée de vie. Mais souvent ces impuretés dans le réseau agissent comme facteurs de perte, par conséquent une concentration élevée de défauts diminue la possibilité de transport des porteurs, réduisant ainsi le rendement de conversion.  Le CuInSe2 est un matériau auto-dopé (intrinsèquement dopé), qui signifie que, lorsque le composé est formé, il devient automatiquement soit de type p ou de type n, en fonction de la composition. Les recherches ont montré qu’en agissant sur les rapports [஼௨] [ூ௡] et ଶ[ௌ௘] [஼௨]ାଷ[ூ௡] on peut changer le type de conductivité dans le semi-conducteur CuInSe2.