Contribution à l’étude des propriétés physiques des matériaux chalcostibites et emplectites : Applications Photovoltaïques - KETFI Mohammed Elamin (université msila, 2022)
En raison de leurs propriétés physiques utiles, les matériaux chalcogenides à base de cuivre sont depuis peu prometteurs pour de nombreux domaines technologiques émergents. Dans le domaine du photovoltaïque, la découverte et la conception de matériaux appropriés pour les cellules solaires constituent un défi technique majeur. Les propriétés structurelles, électriques, optiques et thermoélectriques de CuYSe2 et CuYTe2 dans la phase hexagonale, ainsi que de CuYS2 dans la phase orthorhombique, ont été étudiées à l'aide d'une technique numérique Full Potential-Linearized Augmented Plane Wave (FP-LAPW) basée sur la théorie de la fonction de densité (DFT). Pour calculer les propriétés structurelles, l'approximation de la densité locale (LDA) et l'approximation du gradient généralisé (PBE-GGA) ont été utilisées comme potentiels d'échange-corrélation. D'autre part, la méthode de Becke-Johnson modifiée (mBJ) a été utilisée pour calculer les propriétés optoélectroniques avec un degré de précision plus élevé. Nos calculs ont révélé que ces trois composés ont des bandes interdites indirectes dans la gamme de 0,6 eV à 2,1eV. De plus, de nombreuses qualités thermoélectriques des composés étudiés ont été estimées en fonction de l'énergie chimique à différentes températures en utilisant la théorie du transport de Boltzmann semi local. Les résultats montrent un coefficient Seebeck plus élevé pour CuYS2 par rapport à CuYZ2 (Z = Se et Te) jusqu'à 2,7 mV/K pour CuYS2 à 300 K, avec des valeurs acceptables de conductivité thermique et électronique. Le modèle quasi-harmonique est utilisé pour examiner les propriétés thermodynamiques telles que la capacité thermique à pression et volume constants, l'entropie, la température de Debye et le coefficient d'expansion thermique sous l'influence de la pression et de la température. Suite à cette étude, CuYS2, CuYSe2 et CuYTe2 sont des matériaux prometteurs pour les dispositifs optoélectroniques, notamment comme matériaux photovoltaïques dans les cellules solaires. Nous avons réalisé la simulation numérique. Nous optimisons les paramètres physiques et électriques tels que les épaisseurs pour chaque couche de la cellule afin de voir leurs influences sur la caractéristique électrique des structures ZnO/CdS/CuSb(S/Se)2. L'efficacité des cellules solaires a été observée en faisant varier l'épaisseur et les concentrations de dopage des couches de TCO, des couches tampon et des couches d'absorption. De plus, les rendements maximaux obtenus sont d'environ 18,84% et d'environ 14,19%, pour les cellules solaires à base de CuSbS2 et de CuSbSe2, respectivement
Keywords: TB-mBJ, coefficient de Seebeck, coefficients de conductivité électrique et thermique, fonction diélectrique, coefficient d'absorption, réflectivité, capacité thermique, coefficient de dilatation thermique, wx-AMPS-1D