Simulation d’une cellule solaire en couche mince à base de Cuivre-Zinc-Étain Sulfure/Séléniure Cu2ZnSn(S,Se)4

Abstract

L’objectif de ce travail est de faire une simulation d’une cellule solaire photovoltaïque en couche mince à base de Cu2ZnSn(S,Se)4 permettant de relier les caractéristiques de cette cellule aux paramètres des matériaux en vue d’améliorer ses performances. Il est trouvé que, pour étaler la zone de charge d’espace sur les deux couches de la jonction, les concentrations de dopage de la couche fenêtre en CdS et de la couche absorbeur en Cu2ZnSn(S,Se)4 doivent être de l’ordre de 1015cm-3 et 1014cm-3 respectivement. En outre, les performances de la cellule sont presque invariables tant que l’épaisseur de la couche fenêtre est inférieure ou égale à la largeur de la zone de charge d’espace. Mais, dès qu’elle dépasse cette largeur, une légère réduction de ces performances est observée. Cependant, la couche absorbeur a une valeur optimale de l’épaisseur de l’ordre de 3μm ; elle est égale à la largeur de la zone de déplétion de son coté qui correspond aux valeurs des concentrations de dopage indiquées ci-dessus. Une valeur optimale du gap de l’absorbeur de 1.5 eV est obtenue. Cette valeur est le compromis entre la diminution de la densité de courant de courtcircuit
et l’augmentation de la tension de circuit ouvert avec l’augmentation du gap. Cela conduit à un rendement maximal de la cellule de 12.3%