Development of characterization methods for thin film solar photovoltaics using time-resolved and hyperspectral luminescence imaging

Résumé : La connaissance approfondie sur la luminescence des dispositifs photovoltaïques (PV) en a fait un outil de caractérisation puissant qui capte l'intérêt de la recherche et des industries du PV. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la luminescence des cellules solaires photovoltaïques à base de Cu(In,Ga)Se2. En particulier, nous explorons et revisitons ses dépendances temporelles, spectrales et spatiales. Cela a abouti dans un premier temps à la mise au point de nouvelles méthodes de caractérisation basée sur la luminescence de cette technologie PV en particulier. Nous montrons d’abord que par l’intermédiaire d'une méthode sans contact toute optique, nous sommes en mesure de détecter et de localiser les métastabilités de cette technologie. En utilisant une approche numérique basée sur des résultats expérimentaux de photoluminescence résolue en temps (TRPL) nous avions réussi à quantifier la densité des défauts de piégeage qui sont derrière ces métastabilités. Une fois quantifiée, nous traduisons cette densité en pertes absolues de performance PV de la cellule solaire. Ensuite, en explorant la dépendance spatiale de la luminescence des cellules solaires à base de Cu(In,Ga)Se2, nous avions corrélé avec succès, ses aspects temporels et spectrales en se basant sur la microscopie confocale à balayage et l’imagerie hyperspectrale. Cela nous a permis de généraliser nos résultats précédents à l'échelle globale des cellules solaires. Cette partie de la thèse nous a aidés à mieux comprendre une des origines fondamentales derrière l’inhomogénéité spatiale de la luminescence de ce type de dispositifs photovoltaïques.La dernière partie de la thèse était essentiellement technique et exploratoire. En particulier, nous introduisons une nouvelle technique optique dans le domaine de la caractérisation des dispositifs PV. Cette technique est dédiée à l’imagerie résolue en temps du temps de vie de fluorescence (TR-FLIM). Le principe de cette technique consiste essentiellement en acquisition d'images de luminescence du dispositif PV qui sont résolues temporellement. Avec ce nouveau dispositif expérimental, nous sommes maintenant en mesure de résoudre spatialement, et en temps réel la dynamique des porteurs de charge d'une technologie photovoltaïque donnée et accéder à ses propriétés électroniques clés. Une première démonstration a été faite sur une cellule solaire à base de GaAs, et pour laquelle nous avions extrait optiquement, la longueur de diffusion, la mobilité et le temps de vie de ses porteurs. De plus, nous avions pu estimer le coefficient de diffusion du matériau et son taux de dopage.
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Thèse
Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2016. English. 〈NNT : 2016PA066604〉
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Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : lundi 18 décembre 2017 - 01:05:24
Dernière modification le : samedi 17 février 2018 - 01:19:50

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Gilbert El Hajje. Development of characterization methods for thin film solar photovoltaics using time-resolved and hyperspectral luminescence imaging. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2016. English. 〈NNT : 2016PA066604〉. 〈tel-01666039〉

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