Élaboration et Caractérisations Physico-chimiques des Couches Minces de Sulfure de Zinc (ZnS) En Vue d'applications Photovoltaïques

Abstract

Ce travail de recherche porte sur l’élaboration et la caractérisation des couches minces de sulfure de zinc non dopées et dopées (Plomb et Brome) préparées par spray ultrasonique sur des substrats de verre a température 450°C. Le premier objectif est de donner une étude compréhensive sur l’effet des paramètres de déposition (temps de dépôt et débit de solution) sur les propriétés physico-chimiques de ce matériau. Et le deuxième objectif est à améliorer la qualité de ces couches par l’étude de l’influence des dopants sur les propriétés physico-chimique. Pour cela, nous avons utilisé deux sources différent de dopant (Pb(NO3)2 et NaBr), a chaque fois, le taux de dopage a été varié de 0.5 à 2%. Les couches obtenues ont été analysées par diverses techniques de caractérisation structurale, optique et électrique. L’analyse par diffraction X des couches minces de ZnS dopé par Pb et Br montre que le matériau final cristallise dans les structures cubique et hexagonale et ceci quel que soit la quantité du dopant. Par contre les spectres des rayons X de ZnS non dopé identifient la phase cubique pour ces couches avec une orientation préférentielle suivant l’axe (111). L’observation de la surface des couches par MEB montre que la surface devient dense et rugueux en augmentant le pourcentage de dopage. Les résultats de la caractérisation optique montrent que les couches minces de ZnS sont transparentes (60-77%) dans le domaine visible. L’indice de réfraction, l’énergie d’urbach et le gap optique varient en fonction de l’épaisseur (temps de dépôt et débit de solution) et le taux de dopage. Les mesures de la résistivité électrique des films confirment que ces résistivité sont de l’ordre de106 (Ω.cm) pour les films non dopés, et sont de l’ordre de105 (Ω.cm) pour les films dopés.