Caractérisation des cellules solaires silicium (n)-In2O3 (dope Sn) préparées par une méthode de vaporisation

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Caractérisation des cellules solaires silicium (n)-In2O3

(dope Sn) préparées par une méthode de vaporisation

J. Calderer, J.-C. Manifacier, L. Szepessy, J.-M. Darolles, M. Perotin

To cite this version:

Caractérisation des

cellules

solaires silicium

_(n)-In2O3

(dope

Sn)

préparées

par

une

méthode de

_vaporisation

J. Calderer. J. C.

_Manifacier,

L.

_Szepessy,

J. M. Darolles et M. Perotin

Centre d’Etudes _{d’Electronique} des Solides _(*),

Université des Sciences et _Techniques du Languedoc, 34060 _{Montpellier Cedex,} France.

(Reçu le 5 _juillet 1978, révisé le 27 novembre 1978, accepté le 1 er décembre ₁₉₇₈₎

Résumé. 2014

La cellule solaire du _{type hétérojonction} silicium _(type

_n)-In2O3

_{(dopé Sn)} est étudiée. Cette structure est _préparée par une méthode de

_{vaporisation simple}

et _rapide. Les rendements de conversion obtenus sous

éclai-rement solaire simulé AM1 sont voisins _{de ~} = 10 %. Les

caractéristiques

courant-tension _et

capacité-tension

sont

reportées en fonction de la _température entre T = _{77 K et T} = 300 K. L’ensemble des résultats _{est cohérent avec}

un modèle de _jonction

_abrupte

en _présence d’une fine couche interfaciale isolante. Abstract. 2014

The silicon

_{(n-type)-In2O3}

_(Sn

_doped)

_{heterojunction} structure is studied. This structure is _prepared

using

a _{very simple} and _{fast spray method. Conversion}

_efficiency

_{up to ~} = 10 % under AM1 simulated

sunlight is

reported. The _{current-voltage} and

_{capacitance-voltage}

characteristics are _reported versus _temperature between

T = 77 K _{and T} = 300 K. The results agree with _an

abrupt junction

model in presence of a thin

insulating

layer.

Classification

Physics A bstracts 72.40W - 85.60DW 73.60FW - 81.20Pe

1. Introduction. - Des résultats récents

_{[1, 2]}

ont

montré

_qu’il

était

_possible

d’obtenir des rendements de conversion

_{photoélectrique importants}

de l’ordre de 10 à 12

_%

_pour des

_{hétérojonctions}

constituées _par un

_dépôt

_d’oxyde

d’indium

_dopé

à

l’étain,

_plus

com-munément

_appelé

I.T.O.

_(Indium

Tin

_Oxide),

sur un substrat de silicium monocristallin. L’intérêt de ce

type

de structure réside dans la

_{plus grande}

facilité de

préparation

et _par

_conséquent

un coût

plus

faible _que les diodes à

_jonction

diffusées du

_type

_{p-n +}

généra-lement

_employées

à l’heure actuelle.

Les films minces

_d’oxyde

_d’étain,

_d’oxyde

d’indium ou les

_composés

mixtes

_ln2o3/Sno2

_{(I.T.O.) préparés}

par une méthode de

_{vaporisation (spray)}

sont des semiconducteurs

_{dégénérés}

de _{type n}

_{(n x}

1019 à

102°

_{cm- 3)}

ayant des

_largeurs

de bande interdite

comprises

entre

_3,5

et 4 eV donc

_transparents

sur toute

l’étendue du _spectre visible et

_proche

_infrarouge.

Dans ces

conditions,

la couche d’I.T.O.

_joue

le rôle d’une couche

_{transparente, conductrice,}

_protectrice

et antiréfléchissante. En

effet, leur indice

est voisin de n ~ 2. Un tel film donne une réflexion nulle pour une

longueur

d’onde

_Ao

=

0,8

pm

lorsque nLT.o.

=

j£

et d =

_{Ao/4 nI.T.O.’ d étant}

son

épaisseur,

soit d =

0,1

_03BCm.

La valeur de la résistivité de la couche I.T.O.,

(*) Associé au C.N.R.S.

conduit, pour des

épaisseurs

aussi

faibles,

à des

résis-tances séries

_{importantes qui}

_poseront des

_problèmes

de collecte des

_porteurs

_{photogénérés.}

A ce _stade, il nous faut

_cependant

noter _que les

_paramètres

de fabrication des lames minces I.T.O. sont en

_général

déterminés afin d’obtenir un

compromis

entre la

transparence

et la résistance de surface

_RD.

Dans ce but des études ont été faites et des facteurs de mérite définis

[3, 4]

correspondant

à une

_{optimisation.}

Le

_problème

est

_cependant

_{plus complexe :}

la _transparence et la résistance de surface influent sur les valeurs du courant

de court-circuit

_Ise

ainsi _que sur la valeur du facteur de

_remplissage,

mais d’autres

_paramètres

tels _que les conditions de

_dépôt

_{(principalement}

la

_température

_T2

du

_substrat)

ou le _rapport

_{atomique Sn/In}

_peuvent

avoir une

_importance

_critique

_pour l’obtention d’une tension en circuit ouvert

_{Voe importante.}

Nous avons

_reporté

précédemment

_[5]

les résultats obtenus à

_partir

de couches I.T.O.

_optimisées

sur lame de verre en _pyrex.

_Typiquement,

on obtenait :

R~ ~

10

03A9,

transmission =

0,8

à

0,9

entre 03BB =

0,4

_et

1,5

gm, ceci pour des

rapports

atomiques Sn/In

= 0,023

et des

_{températures}

de substrat

_{T2 ~}

500°C. Les

rendements de conversion obtenus sous AMI étant

voisins

_{de il}

= 7

%

_avec

Jsc ~

30 mA cm-2 et

Voc ~

400 mV. Les résultats ont été améliorés ulté-rieurement en

_changeant

les

_paramètres

de fabrication de la couche

_In203(Sn).

En

_particulier

la

_{température’}

T2

a été abaissée à

_{T2 ~}

435 °C et le

_rapport

_atomique

486

Sn/In augmenté

à 0,25. Les résultats suivants sont alors

obtenus :

_{R~ ~}

400 Q et transmission =

0,8

à

0,95

entre A. = 0,4 et  = 2

03BCm, ce

_{qui correspond}

à un abaissement très

_important

du facteur de mérite

_[3]

de ces couches

I.T.O.,

mais les rendements de conver-sion

_atteignent

dans ce cas

[1]

= 10

%

_avec

Jsc ~

30

_mA/cm2

et

_{Voc ~}

500 mV.

Dans la suite de cet article nous

_{présenterons (sauf}

précisions

contraires)

les résultats obtenus concernant

ce deuxième _type de cellules.

2.

_Préparation

de la structure. - La méthode de

préparation

utilisée a été décrite en détail _par ailleurs

[6, 7].

Une solution

_alcoolique

d’un

_mélange

_SnCl4

et

InCl3

est

_{vaporisée (en}

utilisant l’azote comme _gaz

porteur)

à travers un four de

préchauffage

(tempé-rature

_Ti

= 560

OC)

_sur le substrat de silicium dont la

température

est

_T2

= 435 OC. Les

spécifications

des

fours assurent une excellente uniformité tant _pour

l’épaisseur

que pour les

propriétés physiques

du film

mince I.T.O. La solution conduisant aux meilleurs résultats _{pour le} rendement de conversion était

constituée,

en concentration

_pondérale,

_{par :}

trichlorure d’indium

_InCl3

_{(0,06) ;}

tétrachlorure d’étain

_hydraté

_SnC14,

5

_H20(0,024)

et HCI

_(0,075).

Typiquement,

le _temps de

_vaporisation

étant

_compris

entre 2 et 3

_min.,

on obtient _pour un

_dépôts

sur _support

pyrex :

R~ ~

200 à 400

Q,

transmission z- 0,9 entre

À =

0,4

_et 2

pm, le

rapport

atomique Sn/In

dans la couche

_[8]

étant voisin de

0,25.

Nous avons utilisé

pour l’élaboration de la structure Si-I.T.O. des

sub-strats de silicium de type n,

orientation

111

),

résistivités

_comprises

entre 1 et 8 03A9.cm. Ces substrats

sont munis d’un contact

_ohmique

obtenu _par diffusion de

_phosphore

à T = 1000 °C.

Après

_{un nettoyage}

chimique

au

_CP4,

le silicium est rincé dans HF

₍₅₀

_%)

pendant

1 minute.

_Lorsque

le

_dépôts

a été

effectué,

les surfaces des diodes sont délimitées _par

réduction

de l’LT.O. à

_{l’hydrogène}

naissant

_(poudre

Zn et

_HCI).

La structure est

_complétée

_par

_{l’évaporation}

d’une

grille

en

_argent

_pour les diodes à

_grandes

surfaces.

3. Résultats

_{expérimentaux.}

- Les mécanismes de

conduction sont

_analysés

_pour cette structure. Dans

ce

_but,

les

_{caractéristiques}

courant-tension et

capacité-tension ont été étudiées à différentes

_{températures}

entre

T = 77 K _et 300 K ainsi

que la courbe de

réponse

spectrale

à T = 300 K. De nombreuses diodes ont été

étudiées tant sur un même substrat que sur des

sub-strats

_différents,

la

_{reproductibilité}

des résultats est

en

_général

bonne.

3 .1

CARACTÉRISTIQUES

COURANT-TENSION-TEMPÉRA-TURE. - Nous

avons

porté

sur la

_figure

1 les

carac-téristiques

courant-tension _pour une structure

Si(n)-I.T.O.,

dont la résistivité du substrat de silicium

Fig. 1. -

Caractéristiques courant-tension directes. Dans l’encadré

en _pointillé il n’a _{pas été possible} de modéliser les caractéristiques

I V _par une loi du _{type éq.} (3) du texte.

[Forward I V characteristic. The insert show parts of I V charac-teristics which do not follow eq. (3) in the text.]

est _p = 7 S2 . cm. Un circuit

équivalent classique

permet en

_général

d’obtenir une loi de la forme :

Le

_premier

terme

_représente

la contribution du courant

classique

associé à un contact métal-semiconducteur.

Le deuxième terme

_représente

la contribution du

courant de

_{génération-recombinaison}

dans la zone

de

_charge

_d’espace

_[9,

_p.

_647]

et la valeur du

_paramètre

n est inférieure à 2 dans le cadre de ce modèle.

_JS1(T)

et

_JS2(T)

sont les courants de saturation

_respectifs

qui

sont fonction de la

_température

et

_R.

et

_RSh

les résistances série et shunt.

Un deuxième modèle

_{[10, 11]}

_prenant

en _compte la

présence

d’une couche isolante à l’interface et

carac-téristique

d’un mécanisme de conduction _par effet tunnel assisté _par des états

d’interface,

conduit à une relation J- V :

Vo

étant un

_{paramètre indépendant}

de T.

Nous avons tenté une modélisation de nos struc-tures _par utilisation d’un calculateur HP 9825 A

associé à un traceur de courbe. _{Il n’a pas été}

_possible

d’adapter

les

_{caractéristiques}

I-V-T

_{expérimentales}

à une relation

théorique

du

_type

équation (1)

_pour des

l’équation (2)

conduit à des valeurs de

_{Vo dépendant}

de T comme cela est visible sur la

figure

1

_{( vo}

variant de 60 mV à 298 K à 35 mV à 77

_K).

Nous avons alors

utilisé la relation

_{semi-empirique}

suivante :

Dans le cadre de ce modèle nous avons obtenu un

excellent accord

_jusqu’à

la

_température

T = 200 K

sur toute la

_plage

de courant étudié. Pour des

tempé-ratures inférieures à 200 K l’accord est excellent _pour

1 > 10-’

_A,

mais pour 1 10-’ A il n’est pas

possible

de trouver une valeur de

_RSh

dans

_{l’équation}

(3)

permettant

de retrouver la

_partie

encadrée de la courbe

_{expérimentale, figure}

1. Le tableau 1 résume les

paramètres

ainsi déterminés.

Tableau I. - Facteur de

qualité

n,

_{Rs, RSh}

et

_Js

en

_fonction

de la

_température

T. Structure Si

_(n,

p = 7 Q.

cm)-In203(Sn).

[Ideality

factor n,

_{Rs, RSh}

and

_Js

vs. _temperature T Si

_(n,

_p = 7

03A9.cm)-In2O3(Sn)

structure.]

En _{prenant pour}

_dépendance

de

_Js

en fonction de T

une variation de la forme

A ri *

étant la constante de Richardson effective

(9,

p.

389)

on

obtient,

voir

figure

2,

à

partir

de la

région

haute

_{température :}

Cette valeur de _CfJBn est

_beaucoup

_trop faible _par

comparaison

avec les valeurs de

_Voc

obtenues. Ce

résultat est

_{caractéristique}

d’un mécanisme de conduc-tion

_{plus complexe}

à l’interface métal-semiconducteur. 3.2 CARACTÉRISTIQUES CAPACITÉ-TEMPÉRATURE.

-Les

_{caractéristiques}

_{C- V pour} les mêmes diodes ont

été mesurées à la

_fréquence

de 1 MHz et _pour

diffé-rentes

_{températures.}

On observe, voir

_figure

_{3. que}

la loi C - 2- V est bien suivie

_(c’est

le cas de toutes les

structures

_étudiées).

Nous avons vérifié que la

pente

correspond

à la densité de _porteurs du matériau de

départ,

soit

_ND

=

7,8

x 1014

cm- 3.

Fig. 2. -

Energie d’activation, voir figure 1.

[Activation energy plot, see _{figure 1.]}

Fig. 3. -

Caractéristiques capacité-tension. [C-V characteristics.] ]

Les valeurs de

_hao(T)

obtenues _par

_{extrapolation}

pour C - 2 = 0

permettent

d’en déduire la valeur de la hauteur de la barrière _{qJ Bn :}

Dans cette

_expression

le terme correctif

_{f (8)}

est une fonction de

_{l’épaisseur à}

de la couche isolante

_[12]

à l’interface I.T.O.-silicium.

Le tableau II résume les

_principaux

_paramètres

déterminés à

_partir

de la

_figure

3. nous n’avons _pas

tenu _compte de la contribution du terme en

f (b).

On remarque que 9B. est sensiblement constant entre

488

Tableau Il. -

Vao,

ND,

(PB. en

fonction

de la

tempé-rature T. Même diode _que tableau 1.

[Vao, IVD,

PBn vs. _temperature

_T,

same diode as in table

_1.]

remarquera que la valeur ainsi déterminée pour PBn

est

_beaucoup

_{plus importante}

que celle déduite de

l’énergie

d’activation des

caractéristiques

I-V.

L’en-semble des résultats obtenus

_suggère

fortement la

présence

d’une couche interfaciale, nous reviendrons sur ce

_point

dans la discussion.

3.3 MESURES

PHOTOÉLECTRIQUES.

- La

figure

4

représente

les

_{caractéristiques}

I-V dans l’obscurité

et sous éclairement solaire simulé AMI pour deux

substrats de silicium _p = 2Q.cm _{et p} = 7 03A9.cm.

Les rendements de conversion obtenus sont voisins

de ’1

= 10

%

_avec

Voc

variant de 470 à 500 mV suivant

les substrats

_(les

conditions de

_préparation

étant

identiques), Jsc

varie de 28 à 32 mA .

cm- 2

et le facteur de

_remplissage

de _0,6 à 0,68.

Fig. 4. -

Caractéristique 1 V dans l’obscurité et sous éclairement solaire simulé AMI. T = 296 K. (a) Si _(n, p = 2 03A9.cm)-I.T.O., S = 0,1 cm 2. (b) Si (n,

p = _{7 n. cm)-l. T. 0., S = 1,5 cm2.}

(1 V characteristics in dark and under simulated sunlight AMI,

T = 296 K. (a) Si (n, p = 2 _{0. cm)-I.T.O., A} = _0.1 cm2. _(b) Si _(n,

p = 7 Q.cm)-I.T.O., A = 1.5

CM2.]

Nous avons observé une très

_légère

sublinéarité dans la

_dépendance

du

_photocourant

_Is,

en fonction de la

_puissance

lumineuse incidente. La tension en circuit est de la forme

_([9],

_p.

_{643) :}

avec une valeur de n

qui

_correspond

sensiblement

à celle déduite des

_{caractéristiques}

I V.

Ces résultats sont

_pratiquement

_identiques

à ceux

que nous avons obtenus _pour des structures

Si(n)-Sn02 [13].

La courbe de

_{réponse spectrale [1] indique}

un

photocourant plus important

vers les courtes

longueurs

d’onde _{que les} diodes

_p-n+

_classiques.

La queue de

_{réponse spectrale}

vers les

_grandes

longueurs

d’onde _permet de déduire à

_partir

de la

relation :

Fig. 5. -

(Réponse spectrale) 1/2 _{en fonction de l’énergie des photons}

incidents.

[(Spectral

response) 1/2

vs. _{photon energy.]}

la valeur de la hauteur de barrière

_{(cf. Fig. 5).}

La valeur obtenue : ~Bn ~

0,925

eV dans le cas de la

_figure

5 est

en

_général

_plus

faible de 0,03 à 0,05 eV que celle déduite des mesures C-V. D’autre _part, afin d’étudier les

conséquences

de la

_technique

de

_préparation

sur le substrat de

silicium,

nous avons évalué la

longueur

de diffusion des _porteurs minoritaires

_Lp

en utilisant deux méthodes de mesure

(i)

à

partir

de la

_réponse

spectrale

du courant de court-circuit

_Ise

_(ii)

_par des

mesures de courant induit en utilisant un

_microscope

à

_balayage

JEOL

_(E.B.I.C.).

La relation

_{généralement}

vérifiée

_qui

relie

_Ise

à

_Lp

est

_{[14] :}

La mesure

_[15]

consiste à

ajuster

la valeur de l’intensité

lumineuse L à différentes

_longueurs

d’onde afin de

conserver une valeur constante _pour

_Isc,

a est le

coefficient

_{d’absorption.}

On obtient ainsi :

La relation

₍₉₎

est valable dans le cas où

_Lp

est

_plus

grande

que la

largeur w

de la zone de

_{charge d’espace}

et inférieure à

_{l’épaisseur d}

du substrat de silicium.

(d ~

400 gm dans le cas de nos

_cellules).

La valeur du coefficient

d’absorption

a doit

_également

vérifier les conditions : aw 1 et ad >

1,

correspondant

à une

énergie

lumineuse absorbée dans la masse de l’échan-tillon.

La variation de L en fonction de a -1 _pour différentes

longueurs

d’onde nous a

_permis

de déterminer _par

extrapolation

Lp ~

40-50 gm. La mesure de

_Lp

_par

courant induit conduit à des valeurs

_plus

faibles

_[1]

Lp ~

20-30 gm. Il faut remarquer

cependant

que par

cette dernière méthode la contribution de la recom-binaison en surface est

_importante,

conduisant à une durée de vie effective des _porteurs

_plus

faible.

4. Discussion. - Le modèle d’une structure de

type

Schottky abrupte

dans le silicium semble se confirmer.

En

effet,

la

_{reproductibilité}

des mesures C-V T est

très bonne, les résultats obtenus pour différentes diodes

prises

sur le même substrat conduisent à des valeurs de _lfJBn

_identiques

à ±

0,02

eV

_près.

La loi C - 2 ’" V

est linéaire sur toute l’échelle de mesure

_(entre

+

0,25

V et - 5

_V).

Pour différents substrats de silicium n

_(les

conditions de

_préparation

étant

_identiques)

_ayant des résistivités

entre 2 et 7

Q.cm,

la

_dispersion

dans les mesures de

lfJBn ne

_dépasse

_pas

_0,05

eV : _lfJBn =

0,9

_±

0,05

eV à

T = 293 K. Pour des

jonctions

abruptes,

l’accord

entre les valeurs de _lfJBn déterminées _par mesures

capacitives

ou

_{photoélectriques}

est en

_général

excel-lent. Les résultats _que nous avons obtenus conduisent

cependant

à une détermination

_plus

faible d’environ

0,03

eV pour la valeur de _{lfJBn par} une mesure

photo-électrique.

Il est

_probable

_que la

_présence

d’une couche isolante interfaciale dont nous avons

_négligé

l’influence

(cf.

relation

_(5),

dans l’évaluation de

_lfJBn(C-V)),

expli-que ce

_phénomène.

Dans le cadre de cette théorie

_[12]

une

_épaisseur

de

15 à 20

A

suffit à

_expliquer

cet écart.

Les

_{caractéristiques}

_{I- V- T présentent}

par contre des variations

_importantes,

aussi bien sur les valeurs de

_Js

que de n. Les valeurs de

lfJBn(I-V)

obtenues

(en

général

lfJBn(C- V)

est

_égal

à 3 ou 4 fois

_lfJBn(I-

V))

associées aux

très faibles valeurs de

et aux valeurs

importantes

de n >

2

à T xr 290 K

confirment la

présence

d’une couche interfaciale isolante

_{d’épaisseur}

non

_{négligeable.}

Nous avons

reporté

figure

6, la variation de

_Voc/n

en fonction de

qJBn( C- V) et qJBn(I-

V )

à T = 293

K,

pour des cellules

obtenues _par diverses conditions de

_{préparation.}

On remarque que la loi idéale :

n’est _pas

suivie,

la

_pente

est

_positive

mais différente de 1

Fig. 6.

_{- ’Voc/n}

en fonction de PBn (mesures C- V et 1 _V).

[(Vo,ln) VS. _{PBn (C-V} and I V _{measurements).]}

dans le cas de

_V.,In

=

f(9Bn(,- Y))

et elle est

_négative

dans le cas de

_Vo,ln

=

f(~Bn(C-V)).

Nous avons observé

_cependant

une corrélation

entre la valeur de

_{Voc/n et le}

rendement de conversion _yy.

Les cellules

_analysées

_{précédemment}

dans cet article

ont des valeurs de

_{Voc/n comprises}

entre 160 et 240 mV

environ,

les valeurs de n sont telles _que

_{Voc ~}

450 à

500 mV et le rendement de conversion sous AMI varie

entre 8 et 10

_%,

le facteur de

_remplissage

est voisin de

0,65.

Les valeurs de

_Voc/n

inférieures à 160 mV

corres-pondent

simultanément à des valeurs de n

_plus

impor-tantes,

supérieures

à 3, et à des valeurs de

_{Voc plus}

faibles. Les valeurs de _lfJBn déterminées _{par C-V} sont

voisines de 1

eV,

la loi C-2 ~ V étant

_toujours

suivie.

Le facteur de

_remplissage

est faible de l’ordre de

_0,5.

Le rendement de ces structures est inférieur à 7

_%.

Ce résultat

pourrait

être associé à une

_épaisseur

de couche isolante à l’interface

_trop

_importante.

Dans

cette

_catégorie

on trouve, voir

figure

6,

des cellules dont le vieillissement s’est traduit _par une baisse de rendement de conversion. Dans la dernière

_catégorie,

les cellules _pour

_{lesquelles Voc/n}

> 240

mV,

les valeurs de

_lfJBn(C-V)

sont

_plus

faibles _9Bn

_0,8

_eV, de même

les valeurs de n sont inférieures à 1,5. Il est

_probable

que dans ce cas les faibles valeurs observées _pour

_Voc,

donc _pour le rendement de conversion,

proviennent

en

_partie

d’une faible valeur de

_{l’épaisseur ô}

de la couche interfaciale. Dans cette

_catégorie

on trouve

les structures Si-I.T.O.

_préparées

à

_partir

de solutions dont le

_rapport

_atomique

_Sn/In

est

_plus

faible,

voir

figure

6,

ainsi _que les cellules

_Si-Sn02.

Le

_paramètre

dépendant

de manière

_critique

des conditions de fabrication est la tension en circuit ouvert

_V..

Cette

_{dispersion importante}

observée _pour

_Voc’

dans le cas de substrats

_préparés

en faisant varier les

paramètres

de fabrication _peut

_{s’expliquer}

soit _par une

variation de l’affinité

_{électronique}

x

(i.e.

travail de

sortie)

de

l’I.T.O.,

soit _par une variation de

490

variation de x permettant de rendre _compte de la

variation de

_Voc

soit à écarter.

En utilisant la méthode du condensateur vibrant de

Lord

Kelvin,

nous avons effectué des mesures de

travail de sortie _pour des

_dépôts

I.T.O. sur substrat en _pyrex. L’électrode de référence étant en or,

WAu

= 4,75 eV, _on évalue ainsi

Nous n’avons _pas observé de corrélation entre la

valeur de

_WI,T.O,

et le

_rapport

_atomique

_Sn/In

ou la

température

T2

du substrat. Il faut

_cependant

noter

que ces mesures sont très sensibles à des

_paramètres

(tels

que les conditions de

nettoyage

du

_{dépôt I.T.O.)}

difficilement contrôlables. Des

_dépôts

_préparés

dans ces conditions

_identiques

_présentent

des écarts de l’ordre de 150 mV dans la mesure de W. La deuxième

hypothèse,

faisant intervenir la

_présence

d’une couche interfaciale isolante semble

_{beaucoup plus probable.}

Il

_semble,

_par

_{exemple, qu’un}

_rapport

_atomique

_Sn/In

important,

Sn/In :

0,15 à

0,25,

associé à une

tempé-rature

_T2

du substrat

_plus

faible,

T2

450

_OC,

favorise la croissance d’une couche

_d’oxyde

conduisant aux

rendements de conversion

_{importants il}

=

10 %

obser-vés. La

_présence

de cette couche interfaciale dont les

paramètres

sont très difficiles à contrôler dans le cadre des méthodes de

_préparation

utilisées _peut

_expliquer

les résultats contradictoires observés par différents

auteurs

_{[1, 2,16, 17, 18, 19, 20].}

Ces différents auteurs

utilisent un schéma

_{d’hétérojonction abrupte}

à l’inter-face Si-I.T.O. l’ensemble des

_{caractéristiques}

1 V et

C-V _permettant d’évaluer la discontinuité

_J1Ec

entre

les bandes de conduction de l’I.T.O. et du silicium

à l’interface. Les différentes valeurs obtenues sont :

J1Ec

= 0 eV

[2] ;

0,4 à 0,5 eV

[18] ;

0.6 eV

[20]

_et 1 eV

[1].

Nous avons

_également

observé _pour certains

sub-strats une évolution de la valeur du rendement de

conversion il

dans le _temps. Ce vieillissement se traduisant _par une

_dégradation

de

_Voc

associé à une

augmentation

qJBn( C- V)

de la hauteur de barrière.

Remarquons

que ce vieillissement

qui

n’est _{pas la}

règle

semble confirmer la réactivité de l’interface

Si-I.T.O. et la croissance dans le _temps de la couche

isolante. Nous _{n’avons pas} observé d’évolution sur une

_période

d’un an dans les

caractéristiques

I V et

C- V de la

_plupart

des structures étudiées. le rendement

de conversion est en

_général

stable.

5. Conclusion et

_{développement}

futur. - Nous avons

préparé

des structures Si-I.T.O. en utilisant une

technique

de

_vaporisation

_simple

et

_rapide

_permettant

d’obtenir des rendements de conversion sous AMI

17 = 10

%.

Il _en résulte

que cette structure ouvre des

perspectives

très intéressantes comme convertisseur

, photovoltaïque

dans le cadre d’une utilisation com-merciale.

Il nous semble _pour l’instant _peu

_probable

_que l’on

puisse

trouver un modèle

théorique

_permettant

d’expli-quer dans le détail l’ensemble des résultats

photo-électriques

observés. De _trop nombreux

_paramètres

interviennent au cours de l’élaboration de la structure

dont il est difficile d’évaluer avec

_précision

l’influence sur les mécanismes de conduction. La

dispersion

des résultats _{obtenus par} divers auteurs

_[1,

_{2, 17,}

_20]

pour des structures

_identiques

l’atteste.

Il ne fait donc _pas de doute dans notre

_esprit

_{que les}

efforts futurs doivent surtout être

_portés

sur l’amé-lioration du rendement de conversion. Dans cette

optique,

des études sont en cours

_{(mesures S.I.M.S.)}

qui

devraient _permettre d’obtenir des

_{renseignements}

(épaisseurs,

et

_composition)

sur la couche isolante à

l’interface Si-I.T.O. Un contrôle

_{plus précis}

de cette

couche interfaciale devrait

_permettre

une amélio-ration sensible du rendement de conversion.

Remerciements. - Les

auteurs remercient la

D.G.R.S.T. _pour son _apport financier ainsi _{que M. J.} Bonnet et les

_professeurs

J. P.

Fillard,

L. Lassabatere

et M. Savelli pour leur

support.

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