Etude des propriétés optiques du réflecteur arrière à base de silicium poreux gravé en multicouche sur la face arrière des cellules solaires en silicium
| dc.contributor.author | Guermit, Nora | |
| dc.contributor.author | Remache, Louardi | |
| dc.date.accessioned | 2023-06-18T09:44:16Z | |
| dc.date.available | 2023-06-18T09:44:16Z | |
| dc.date.issued | 2023 | |
| dc.description.abstract | Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier et élaborer les différentes structures multicouches de silicium poreux afin de l'utiliser comme réflecteur arrière (RA) pour les cellules solaires minces en silicium cristallin. Ces différentes structures sont : (i) Le miroir de Bragg (MB), (ii) Le réflecteur de Bragg chirpé (RBC), (iii) Les miroirs de Bragg adjacents chirpés (MBAC), (iv) le réflecteur de Bragg à profil de Fermi (RBF) ainsi (v) la structure multicouches de SP optimisée. Les spectres de réflectivité de ces différentes structures sont optimisés, dans l'intervalle de longueur d'onde : 800 - 1200 nm. L'optimisation est effectuée par rapport aux paramètres : Epaisseur, porosité et nombre de périodes. Les résultats de simulation montrent que le spectre de réflectivité du MB est limité par le rapport entre les indices de réfraction de deux couches empilées. Pour 20 couches de SP empilées, Les différentes structures ayant des épaisseurs variables montrent des spectres de réflectivité plus élargis en comparaison avec celui du MB. Cependant, La meilleure réponse optique est obtenue pour la structure RBF. Ce type de réflecteur pourrait refléter plus de 80% de la lumière sur une gamme spectrale de 598 nm. Une amélioration de 56,18 % de la bande photonique (BP) est obtenue en comparaison avec la structure standard (MB). Ces structures sont ensuite élaborées par la méthode d'anodisation électrochimique des substrats de type P+ sous différentes températures : T = 20 C° et T= -20 C°. Les images MEB prises pour le MB et le RBF montrent, la périodicité de deux couches poreuses empilées l'une sur l'autre. En revanche, les spectres de réflectivité mesurés pour les structures préparées à basse température (T = -20°C), sont obtenus dans la gamme spectrale désirée et ils sont en concordance avec les spectres simulés. Cela montre que l'élaboration du SP à basse température améliore la qualité de reproductibilité des couches poreuses. Ce travail de thèse est achevé par le calcul de la réflectivité interne (RB), le facteur d'absorption de lumière (A) et le photocourant (Jph) d'une couche réfléchissante de SP (structure Si/ SP) réalisée sur un substrat de type P poli sur les deux faces et la structure en Aluminium plein plaque (Si/Al). Le RB de la structure Si/SP atteint une valeur de l'ordre de 86% dans l'intervalle : 800-1150, l'amélioration est estimée à plus de 17% par rapport à la structure (Si/ Al). Par conséquent, le facteur d'absorption et la densité de photocourant sont améliorés : Le Jph calculé est de l'ordre 32 et 30,6 mA. cm-2 pour les structures Si/ SP et Si/Al respectivement. The aim of this thesis is to study and elaborate the various porous silicon multilayer structures in order to use it as a rear reflector (RA) for thin crystalline silicon solar cells. These different structures are: (i) Bragg Mirror (BM), (ii) Chirped Bragg reflector (CBR), (iii) Adjacent Chirped Bragg mirrors (ACBM), (v) Bragg Reflector based on Fermi Profile (FBR) and (v) Optimized PS Multilayer structure. The reflectivity spectra of these different structures are optimized, in the wavelength range 800 - 1200 nm. The optimization is performed in relation to the parameters: thickness, porosity and number of periods. Simulation results show that the reflectivity spectrum of BM is limited by the ratio of the refractive indices of two stacked layers. For 20 layers stacked of PS, the different structures with variable thicknesses show extended reflectivity spectra in comparison with that of the BM. However, the best optical response is obtained for the FBR structure. This type of rear reflector could reflect more than 80% of light over a spectral range of 598 nm. About of 56,18 % improvement in photonic band gap is achieved compared to the standard structure. These structures are then elaborated by anodization process of P+ type of silicon substrates under different temperatures: T = 20 C° and T= -20 C°. The SEM images taken for the BM and RBF shows the periodicity of two porous layers stacked on top of each other. In contrast, the reflectivity spectra measured for structures prepared at low temperature (T = -20°C) are obtained in the desired spectral range and they are very close to the simulated spectra. This shows that anodizing PS layers at low temperature could improve their reproducibility and quality. This thesis work is completed by the calculation of the internal reflectivity (RB), absorption factor (A), and the photoncurrent (Jph) of a PS reflective layer (structure Si/ SP) made on a P type silicon substrate, polished on both sides, and the structure with full aluminum plate (Si/Al). The RB of Si/ PS structure reaches value of 86% in the interval: 800-1150, the improvement is estimated at more than 17% compared to the full plate Aluminum (Si/ Al). As a result, absorption factor and photocurrent are improved: The calculated Jph is about 32 and 30,6 mA. cm-2 for the Si/ SP and Si/Al structures respectively. | ar |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/14775 | |
| dc.language.iso | fr | ar |
| dc.publisher | Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi | ar |
| dc.subject | Cellule solaire mince en silicium | ar |
| dc.subject | Réflecteur arrière | ar |
| dc.subject | Miroir de Bragg | ar |
| dc.subject | Anodisation électrochimique | ar |
| dc.title | Etude des propriétés optiques du réflecteur arrière à base de silicium poreux gravé en multicouche sur la face arrière des cellules solaires en silicium | ar |
| dc.type | Thesis | ar |
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