Effet du traitement thermique sur la morphologie et les propriétés structurales, optiques et électriques, des couches minces d’oxyde de zinc élaborées par spray ultrasonique pour des applications dans les cellules solaire de 2éme génération

Abstract

Cette étude porte sur l’élaboration par la méthode de spray ultrasonique, et la caractérisation, des couches minces de ZnO pures, et dopées au Gallium, dans le but d'analyser l'impact du traitement thermique réalisé à différentes températures (600°C, 700°C et 800°C) sur leurs propriétés optiques, chimiques et électriques, mais également l'influence du dopage au gallium à 6%. Il a été démontré que le traitement thermique n’avait aucun impact sur les résultats des analyses UV-VIS obtenues sur les couches minces de ZnO pures qui ont présenté une transmission de 90% et un gap qui varie entre 3.27eV et 3.25eV, cependant les mesures PL ont clairement témoigné des modifications significatives en fonction de la temperature suggérant des changements au niveau des défauts présents dans les couches. Les couches dopées au Gallium, ont montré une baisse de 10% du pourcentage de transmission par rapport aux couches pures, Ainsi qu’un décalage du seuil d’absorption vers les courtes longueurs d’onde. Et une diminution du gap optique de 3.25eV à 3.21eV en fonction de la temperature ; Les mesures de photoluminescence ont révélé une diminution des défauts par rapport aux couches pures. Les résultats FTIR ont confirmé la présence des liaisons relatives à la structure d’oxyde métallique Zn-O, ainsi que les liaisons relatives aux atomes dopants Ga-O pour les couches GZO. Les mesures I-V réalisées sur la structure ZnO(n)/Si(p) ont quant à elles démontré le comportement ohmique qu’ont présenté les films dopées au Gallium, ainsi que la forte sensibilité à la lumière de la couche recuite à TR= 800°C. Il a également été possible d’atteindre un rendement de 11.30% observé à travers la simulation de la cellule ZnO(n)/CdS(n)/CZTSSe(p) via le logiciel SCAPS. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles applications potentielles dans les domaines de l'électronique optique et des capteurs à base de couches minces de ZnO.