Etude des caractéristiques électrisues d'une cellule solaire à hétéroionction (CdS/CdTe)

Abstract

Dans ce travail nous avons étudié les caractéristiques électriques d’une cellule solaire (n-p) à hétérojonction (CdS/CdTe) sous l’éclairement AM1.5 en utilisant le logiciel de simulation numérique unidimensionnelle AMPS-1D. L’étude a permis d’extraire les caractéristiques densité de courant - tension (J-V), es caractéristiques rendement quantique –longueur d’onde (QE – λ) ainsi que la densité de courant de court circuit (JCC), la tension de circuit ouvert (VCO), le acteur de remplissage (FF),et le rendement de conversion photovoltaïque ( η ). Nous avons étudié ces caractéristiques photovoltaïques sous l’efet de variation de l’épaisseur et de la densité de défauts dans la région absorbante (p-CdTe) et la égion frontale (n-CdS). Il s’est avéré que les changements apportés aux propriétés de la couche absorbante (p-CdTe) ont généralement un efet considérable sur les caractéristiques photovoltaïques de la cellule. Une augmentation de Jcc , Vco et η est notiiée lorsque l'épaisseur xp de la couche p- CdTe augmente. Le meilleur rendement de conversion est obtenu (η =17.83%) orsque l’épaisseur xp atteint 3 µm. Avec l’augmentation de l’épaisseur xn de la couche (n-CdS), nous remarquons une générale diminution des paramètres photovoltaïques. Le Jcc diminue de 27.06 mA/cm2 à 24.89 mA/cm2 . Le rendement de conversion η diminue de 18.05 % à 16.53 %. Le meilleur rendement de conversion η = 18.05 % est obtenu pour xn =0.015 µm. Pour une densité de défauts Dp réduite dans la couche (p-CdTe) à (2×1013 cm-3 ), le rendement de conversion (η) atteint une bonne valeur de 20.35% puis il diminue considérablement avec l’augmentation de Dp alors que Jcc diminue légèrement. L’augmentation de la densité de défauts Dn de la couche frontale (n-CdS) inlue égèrement sur la diminution de Jcc , alors que FF et le rendement de conversion  connaissent une notable réduction lorsque Dn atteint 1019 cm-3 (FF=63.9493% et =15.2425%) . Généralement, les résultats obtenus sont dans la gamme de ce qu’a été trouvé par les travaux expérimentaux et théoriques menés sur les cellules solaires à hétérojonction (CdS/CdTe).