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Oftinger, Frédéric. Mise en forme et frittage de couches minces Cu2ZnSnS4 pour la conversion photovoltaïque à partir de nanoparticules déposées par voie liquide

Oftinger, Frédéric (2013). Mise en forme et frittage de couches minces Cu2ZnSnS4 pour la conversion photovoltaïque à partir de nanoparticules déposées par voie liquide.

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Résumé en francais

Un matériau prometteur à base d'éléments matériaux abondants dans la nature et peu toxiques, le Cu2ZnSnS4 (CZTS) a récemment fait l'objet d'une attention particulière. Parallèlement, un nouveau procédé de mise en forme mettant en œuvre des dispersions de nanoparticules (impression de nanoparticules) couplé à une cuisson de type céramique. Avec comme objectif le développement de cellules solaires bas cout, nous avons proposé un procédé de fabrication de nanoparticules de Cu2ZnSnS4 (CZTS) re-dispersable en milieu solvant, sans surfactant mettant en œuvre une source de sulfure commerciale, la thiourée. Cette source de sulfure présente l'avantage d'agir comme i) agent complexant limitant la croissance des cristallites de CZTS ii) agent de surface permettant l'obtention de dispersions en milieu de faible force ionique et en solvant polaire iii) complexant transitoire facilement substituable par un agent de surface exempt de carbone. Des dispersions fortement concentrées (c > 100 g·l-1 en CZTS) stables dans l'éthanol ont ainsi été obtenues après échange par des anions S2-. Des films de nanoparticules de CZTS ont été élaborées par trempé. Une procédure permettant l'obtention de films sans fissuration d'épaisseur 3 µm, épaisseur requise pour l'obtention de films de CZTS de haute performance, a été mise au point mettant en œuvre. Le frittage de ces films a été réalisé sous pression partielle de sélénium dans des technologies de frittage conventionnelles ou en technologie frittage ultra-rapide. Un frittage convenable a été obtenu à 550 °C pendant 15 minutes avec conversion presque complète du CZTS en CZTSe montrée par diffraction des rayons X ou par spectroscopie Raman. La faible concentration en défauts optoélectroniques de ces films frittés a été mise en évidence par photoluminescence. Une cellule solaire Mo/CZTSe/CdS/ZnO a été fabriquée.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Chane-Ching, Jean-Yves
Balocchi, Andrea
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Photovoltaïque - CZTS - Couches Minces
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :02 Jun 2014 14:30