Amélioration De L’absorption Dans Les Cristaux Photoniques 2d : Application Aux Cellules Solaires Photovoltaïques

Résumé: Une cellule photovoltaïque est un composant électronique qui, exposé à la lumière (photons), produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque qui est à l’origine du phénomène. Notamment grâce aux innovations technologiques. Un pas important aété franchi dans ce sens grâce à la mise en place d’une filière utilisant des couches minces,réduisant significativement la quantité de matériau actif nécessaire. Aujourd’hui, ces efforts sepoursuivent et des couches semi-conductrices ultraminces voient le jour. Du fait de leur faibleépaisseur.ces couches souffrent d’une faible absorption de la lumière, ce qui limite le rendement de conversion des cellules. Pour répondre à ce problème, les concepts issus de la nano-photonique peuvent être employés afin de contrôler la lumière à l’échelle des longueurs d’onde mises en jeu. Dans ce contexte,nous proposons de structurer la couche active des cellules solaires en cristal photonique (CP)absorbant. Cette nano-structure périodique assure simultanément une collection efficace de lalumière aux faibles longueurs d’onde et un piégeage des photons dans la couche active (ici ensilicium amorphe hydrogéné) pour les longueurs d’onde situées près de la bande interdite dumatériau absorbant. Dans le cadre de cette étude, des simulations optiques ont été utilisées de manière à optimiserles paramètres du CP, engendrant ainsi une augmentation de l’absorption dansla couche active sur l’ensemble du spectre utile. Les structures étudié dans ce mémoire sont des structures à cristaux photoniques unidimensionnel et bidimensionnel à base d’a-Si :H structuré à (réseau carré trous d’air).Nous avons conclu que : • La possibilité d’augmenter significativement l’absorption intégrée dans la couche active par rapport à une cellule plane de référence • les membranes structurées absorbent davantage la lumière incidente que la couche de référence • D’autre part, lorsque le nombre de période «N» augmente, le spectre d’absorption augmente • la configuration 2D conduit à une absorption plus élevée que la configuration 1D.

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