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LA.M.E ***************** Mémoire de DEA de Physique présentée par M. Bernard ZOUMA *****************. DETERMINATION DES PARAMETRES DE RECOMBINAISON D’UNE PHOTOPILE BIFACIALE AU SILICIUM A PARTIR DE LA REPONSE SPECTRALE. PLAN. INTRODUCTION. ETUDE THEORIQUE. METHODES DE CARACTERISATION.

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Presentation Transcript

  1. LA.M.E***************** Mémoirede DEA de Physiqueprésentée parM. Bernard ZOUMA *****************

  2. DETERMINATION DES PARAMETRES DE RECOMBINAISON D’UNE PHOTOPILE BIFACIALE AU SILICIUM A PARTIR DE LA REPONSE SPECTRALE

  3. PLAN • INTRODUCTION • ETUDE THEORIQUE • METHODES DE CARACTERISATION • RESULTATS ET DISCUSSIONS • CONLUSION ET PERSPECTIVES

  4. PRESENTATION D’UNE PHOTOPILE BIFACIALE Figure 1: Schéma de la photopile bifaciale

  5. (1) (2) (3) Face avant : G(x,) = Face arrière : G(x,) = • Densité des porteurs minoritaires de charge en excès : (x,) • Équation de continuité (régime statique) D : coefficient de diffusion ; L : longueur de diffusion  : longueur d’onde • Taux de génération : G(x,) 0(): Flux incident ; (): coefficient d’absorption du Si

  6. (4) (5) k  b pour la base k  e pour l’émetteur  : épaisseur de la zone considérée (6) • Face avant : • Face arrière : (7) avec • Conditions aux limites • A l’interface base-émetteur : • Sur la face externe : • Solution générale (électrons)

  7. (8) • Face avant : (9) • Face arrière : avec • Solution générale (trous)

  8. (10)  = 1(électrons) ;  = -1(trous) ; q: charge élémentaire • Face avant : (11) • Face arrière : é ù é ù é ù é ù H D H [ ] [ ] - a l + × - - a l - a l - D ( ) Sb ch exp ( ) H ( ) SbL n sh ê ú ê ú ê ú ê ú n n L L L ë û ë û ë û ë û [ ] n n n = - a l J qK Sf exp ( ) H b + g n 2 n n n n (12) é ù é ù D L H et g = + SbSf sh n n où ê ú ê ú n n L D L ë û ë û n n n • Densités de photocourant • Base

  9. Face avant : (13) • Face arrière : (14) et où • Densités de photocourant • Émetteur

  10. Figure II.2a : Densité de photocourant en fonction de Sfn1 pour différents λ H=159µm;Sb1=6.106cm/s;Ln=120µm;Dn=35cm2/s Figure II.2b : Densité de photocourant en fonction de Sb1 pourdifférents λ H=159µm;Sfn1=3.103cm/s;Ln=120µm;Dn=35cm2/s • Densités de photocourant dans la base • Éclairement parlaFace avant

  11. Figure II.3b:Densité de photocouranten fonction Sb2 pour différents λ H=159µm;Sfn2=4.104cm/s;Ln=120µm;Dn=35cm2/s Figure II.3a :Densité de photocouranten fonction Sfn2 pour différents λ H=159µm;Sb2=2.102cm/s;Ln=120µm;Dn=35cm2/s • Densités de photocourant dans la base • Éclairement parlaFace arrière

  12. Figure II.4b:Densité du photocourant en fonction de Sfp1 pour différents λ W=1µm; Se1=4.104cm/s ;Lp=0,8µm;Dp=4,44cm2/s Figure II.4a : Densité de photocourant en fonction de Se1 pour différents λ W=1µm; Sfp1=4.104cm/s;Lp=0,8µm;Dp=4,44cm2/s • Densités de photocourant dans l’émetteur • Éclairement parlaFace avant

  13. Figure II.5b: Valeur absolue de la densité de photocourant en fonction de Se2 pour différents λ W=1µm;Sfp2=4.104cm/s;Lp=0,8µm;Dp=4,44cm2/s Figure II.5a: Densité de photocourant en fonction de Sfp2 pour différents λ W=1µm ;Se2=4.104cm/s;Lp=0,8µm; Dp=4,44cm2/s • Densités de photocourant dans l’émetteur • Éclairement parlaFace arrière

  14. (15) (16) (17.a) (17.b) (17.c) • Vitesses de recombinaison dans la base • Éclairement parlaFace avant

  15. (18.a) (18.b) (18.c) • Vitesses de recombinaison dans la base • Éclairement parlaFace arrière

  16. (19.a) (19.b) (19.c) • Vitesses de recombinaison dans l’émetteur • Éclairement parlaFace avant

  17. (20.a) (20.b) (20.c) • Vitesses de recombinaison dans l’émetteur • Éclairement parlaFace arrière

  18. (21) (22) • RENDEMENTS QUANTIQUES • Rendement quantique externe: • Rendement quantique interne:

  19. Figure III.1a: Rendement quantique interne de la photopile Q37C en fonction de λ H=159 µm; Ln=36µm; W=1µm; Lp=0,08µm Figure III.1b : Rendement quantique interne de la photopile Q68C en fonction de λ H=149 µm; Ln=89 µm; W=1µm; Lp=0,08 µm • RENDEMENTS QUANTIQUES • Éclairement par la Face avant

  20. Figure III.2a: Rendement quantique interne de la photopile Q37C en fonction de λ H=159 µm; Ln=36µm; W=1µm; Lp=0,001µm Figure III.2b: Rendement quantique interne de la photopile Q68C en fonction de λ H=149 µm; Ln=89 µm; W=1µm; Lp=0,09 µm • RENDEMENTS QUANTIQUES • Éclairement par la Face arrière

  21. (23) (24) (25) • METHODES DE DETERMINATION DES PARAMETRES DE RECOMBINAISON • Programme de calcul • Ajustement linéaire: Eclairement par la face avant Eclairement par la face arrière

  22. photopile Q37C photopile Q68C photopile Q7C Leff(µm)experimental 36 89 200 □ Tableau III.1.a : Paramètres de recombinaison obtenues par la methode d’algorithme de calcul   σ 0,018 0.043 0,057 Ln(µm) 41 86 190 Lp(µm) 0,08 0,08 0,08 τn(µs) 0,48 2 10 τp(µs) 14.10-6 14.10-6 14.10-6 Sb(cm.s-1) 3000 200 200 Se(cm.s-1) 5.105 8.108 8.108 • RESULTATS : METHODE D’ALGORITHME DE CALCUL • Eclairement par la face avant

  23. photopile Q37C photopile Q68C photopile Q7C Leff(µm)experimental 36 89 200 □ Tableau III.1.b : Paramètres de recombinaison obtenues par la methode d’algorithme de calcul σ 0.016 0.029 0.072 Ln(µm) 31 95 193 Lp(µm) 0.01 0.01 0,6 τn(µs) 0,8 2,5 11 τp(µs) 0,2.10-6 22.10-6 914.10-6 Sb(cm.s-1) 5.105 4.104 349 Se(cm.s-1) 10 10 3000 • RESULTATS : METHODE D’ALGORITHME DE CALCUL • Eclairement par la face arrière

  24. Intervalles de longueurs d’onde Intervalles de longueurs d’onde Q37C (L=36 µm) Q37C (L=36 µm) Q68C (L=89 µm) Q68C (L=89 µm) Q7C (L=200 µm) Q7C (L=200 µm) R R Ln (µm) Ln (µm) R R Ln (µm) Ln (µm) R R Ln (µm) Ln (µm) □Tableau III.2.a : Longueurs de diffusion effectives et corrélation R par la méthode d’ajustement linaire 0,84 µm ‑ 0,96 µm 1,00 µm – 1,04 µm 0,99901 0,99904 36,69 59,13 0,99981 0,9956 84,03 145,56 0,99981 0,99542 149,47 321,54 1,06 µm – 1,10 µm 0,92 µm – 1,00 µm 0,99114 0,99733 51,46 48,12 0,98952 0,99261 131,75 88,65 0,99565 0,99859 227,27 202,49 □Tableau III.2.b : Longueurs de diffusion effectives et corrélation R par la méthode d’ajustement linaire • RESULTATS : METHODE D’AJUSTEMENT LINEAIRE • Eclairement par la face avant • Eclairement par la face arrière

  25. Photopiles Photopiles Leff(µm)théorique Leff(µm)théorique Lneff(µm) Lneff(µm) τn (µs) τn(µs) Sb1(cm.s-1) Sb2(cm.s-1) Sfn1(cm.s-1) Sfn2(cm.s-1) Q37C Q37C 36 36 37 51 0,4 0,8 9500 7,2.105 6,6.104 6,6.104 □ Tableau III.3.a : Valeurs des paramètres de recombinaison obtenues pour un éclairement par la face avant Q68C Q68C 89 89 84 89 2,0 2,2 4426 1,7.105 6,6.104 6,6.104 Q7C Q7C 200 200 202 227 14,8 11,8 4,0.104 3157 6,6.104 6,6.104 □ Tableau III.3.b : Valeurs des paramètres de recombinaison obtenues pour un éclairement par la face arrière • CALCUL DES PARAMETRES DE RECOMBINAISON • Eclairement par la face avant • Eclairement par la face arrière

  26. CONLUSION ET PERSPECTIVES • Etude théorique • Algorithme de calcul • Paramètres de recombinaison avec prise en compte de l’émetteur • Champ magnétique • Réponse spectrale pour un éclairement simultané

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