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INSA de Lyon (27/10/2011), Mustapha Lemiti (Dir.)
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Effets de la compensation du dopage sur les propriétés électriques du silicium et sur les performances photovoltaïques des cellules à base de silicium solaire purifié par voie métallurgique
Jordi Veirman1

Ce travail a pour but de comprendre l'effet de la compensation du dopage sur les performances des cellules photovoltaïques à base de silicium de qualité solaire purifié par voie métallurgique. Après avoir développé la physique des matériaux compensés, l'influence de la compensation a été étudiée à l'échelle de la plaquette. Nous avons mis en évidence une forte réduction non prédite de la mobilité des porteurs. Au contraire, la compensation du dopage s'est avérée bénéfique à la durée de vie volumique. Nous avons précisé les propriétés recombinantes des dopants. L'étude a été transposée à l'échelle de la cellule. Des rendements de 16% ont été obtenus sur des cellules fortement dopées et compensées. La présence de nombreuses associations entre impuretés dopantes et défauts nous a conduits à l'élaboration d'un algorithme permettant de simuler la cinétique de ce type d'association. Enfin, deux techniques innovantes de mesure des teneurs en dopants et en oxygène interstitiel ont été présentées.
1:  INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon - Site de l'INSA
Cellule photovoltaïque – Performances électriques – Silicium de qualité solaire - SoG-Si – Dopage – Donneur thermique

Influence of the dopant compensation on the silicon electronic properties and on the performances of solar grade silicon solar cells
This study aims at understanding the influence of the dopant compensation on the performances of solar cells based on solar-grade silicon purified via metallurgical routes. We first detailed the physics of compensated semiconductors. The compensation effects were then studied at the wafer level. We found a sharp unpredicted reduction in carrier mobility at high compensation level. Conversely, the dopant compensation was shown to be very beneficial to the carrier lifetime. We specified the recombination properties of dopants. We then focused on the compensation effects at the solar cell level. We obtained conversion efficiencies of 16% on highly doped and compensated solar cells, revealing the photovoltaic potential of solar-grade silicon. Since numerous association reactions occur between dopants and defects, we built an algorithm in order to simulate the association kinetics of such reactions. Eventually, we presented two innovative characterisation techniques that allow the concentrations of dopants and light elements to be measured.
Photovoltaic Cell – Electrical performance – SoG-Si - Solar grade silicon – Doping – Thermal donnor