Vieillissement de surfaces de Cu(InxGa1-x)Se2 sous différents environnements – ADECS

Le projet ANR ADECS (Vieillissement de surfaces de Cu(InxGa1-x)Se2 sous différents environnements) a pour but d’étudier la réactivité chimique des absorbeurs solaires Cu(InxGa1-x)Se2 (CIGS) face à différents environnements. L’amélioration de la stabilité des cellules solaires est un point clé dans le domaine de la technologie solaire et passe par une compréhension fondamentale des mécanismes de dégradation. Au cours de la manufacture d’une cellule solaire de CIGS, l’absorbeur va subir de nombreuses interactions chimiques avec des environnements aussi bien gazeux (air) que aqueux (croissance de la couche tampon).
Afin d’appréhender ces mécanismes de dégradation, dans un premier temps, des échantillons à façon (différentes stœchiométries, présence ou non de gradient de Ga) seront exposés à des vieillissements à l’air où l’impact de certains facteurs de dégradation (taux d’humidité relative, présence ou non de lumière) sera examiné. L’évolution chimique des absorbeurs CIGS sera élucidée à travers des analyses de surfaces, avec notamment un accent qui sera mis sur l’environnement chimique grâce à des mesures XPS, mais également plus en profondeur via des mesures HAXPES. Au cours des différents vieillissements, la balance chimique du CIGS est perturbée par la croissance d’oxydes avec des cinétiques différentes. Pour mieux appréhender cette perturbation, et donc proposer les mécanismes de dégradation les plus pertinents pour les couches de CIGS, une étude systématique des matériaux binaires et ternaires issus du diagramme ternaire du CIGS sera effectuée, afin de voir lesquels sont partie prenante de la dégradation.
Pour compléter cette étude de vieillissement, d’autres environnements de vieillissement seront également étudiés, sur des surfaces altérées et non altérées. Des vieillissements en milieu aqueux (en faisant varier les paramètres de pH, d’illumination et de présence d’O2) et en milieu gazeux (sous vapeurs acides ou basiques) seront explorés.