Cellule solaire CIGS à large bande interdite pour une structure tandem : Une optimisation à partir de techniques d'imageries correlatives à l'échelle nanométrique – WATTELCE

Souvent présenté comme une source d’énergie verte et inépuisable, le développement du photovoltaïque (PV) apparait essentiel pour minimiser les émissions de carbone dans l’atmosphère. Cependant, les rendements observés pour les technologies actuelles tendent à atteindre leur limite physique. Ce projet a pour objectif de développer des stratégies d’imagerie corrélative multi-échelle pour explorer les propriétés physiques des matériaux PV afin de comprendre les barrières technologiques à surpasser. Dans ce contexte, le projet se focalise autour de l’étude de composés sulfurés des CIGS (CIGSu) à large bande interdite pouvant être utilisées comme top-cells dans les structures tandems. Les cellules tandems CIGS/Si se placent comme une des technologies les plus prometteuses pour la future génération de cellules solaires. Or, les rendements atteints actuellement pour les CIGSu restent faibles (15,5%). Afin de permettre leur utilisation au sein de structures tandems, il est nécessaire d’identifier l’origine de ces faibles performances. Pour cela, notre approche s’axe autour d’une combinaison unique de méthodes d’analyses (SAT, MET, CL, EBIC) afin de corréler les propriétés structurales et chimiques, jusqu’à l’échelle atomique, aux propriétés opto-électrique de ces matériaux. Les objectifs sont les suivants : (i) établir une méthodologie permettant une caractérisation profonde des matériaux PV par microscopie corrélative, (ii) comprendre les phénomènes de diffusion et les mécanismes de passivation qui en découle, et (iii) comprendre la structuration des interfaces de l’hétérostructure de la cellule CIGSu. L’achèvement de ce projet permettra d’ouvrir la voie à l’étude d’autres matériaux PV en extrapolant la méthode d’analyse développée. Il permettra ainsi la mise en place d’un axe de recherche centré sur la caractérisation et la compréhension des phénomènes physique à l’échelle nanométrique dans les matériaux PV au sein du Groupe de Physique des Matériaux.