Effet de la température sur les caractéristiques électriques d'une cellule solaire à base de Cu(ln,Ga)Se2 (CIGS)

Abstract

Nous avons étudié l'effet de variation de la température ambiante dans la gamme 240 °K - 400 °K sur les caractéristiques électriques de la cellule solaire à base de Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) de structure (n-ZnO/n-CdS/p-CIGS) pour les deux cas où le gap d'énergie, E_g, de l'absorbeur CIGS prend respectivement les valeurs 1.15 eV et 1.5 eV. Les résultats sont générés par le logiciel AMPS-1D en considérant les conditions de l'obscurité et de l'éclairement AM1.5. La dépendance de la densité du courant de saturation J_(0 ) avec la température montre un comportement activé thermiquement avec une énergie d'activation E_act bien proche de la valeur du gap d'énergie E_g ; ce qui confirme la proportionnalité de J_(0 ) avec n_i^2. Le facteur d'idéalité A présente des variations fluctuantes dans une gamme de grandeurs proche de la valeur unité (1) avec une tendance générale de diminution avec l'augmentation de la température. La variation fluctuante de la résistance série R_s montre une tendance générale d'augmentation avec l'accroissement de la température. Un comportement décroissant est notifié pour la résistance shunt R_Sh avec l'augmentation de la température. Le comportement thermique de J_(0 ), A , R_s et R_Sh s'accorde avec les résultats observés généralement dans la littérature. Une faible sensibilité à la température est notifiée pour la densité du courant de court circuit, J_SC pour les deux cas de E_g . Le spectre du rendement quantique externe QE(λ) présente, comme le photo-courant, une sensibilité négligeable à la température. Cependant la tension du circuit ouvert , V_OC , montre une réduction notable avec l'augmentation de la température pour les deux cas de E_g. La réduction du V_OC avec l'augmentation de la température entraine la réduction de la puissance maximale P_max fournie par la cellule solaire, et par la suite la réduction du rendement de la conversion photovoltaïque η . Le comportement thermique du J_SC, V_OC , FF et η s'accorde bien avec les résultats d'après la littérature.