Growth and characterization of cuprous oxide absorbers for photovoltaics

Croissance et caractérisation d'absorbeurs à base d'oxyde cuivreux pour le photovoltaïque L’oxyde cuivreux (Cu2O) est un candidat prometteur comme absorbeur photovoltaïque. Dans ce travail, nous avons tout d’abord optimisé les conditions de dépôt de films de Cu2O purs sans phase parasite de CuO par ablation laser pulsé (PLD) et pulvérisation cathodique RF. Nous avons également optimisé l’oxydation thermique de feuilles de cuivre pour obtenir Cu2O. Nous avons montré que la stœchiométrie des films peut être contrôlée en variant les conditions de dépôt. Les propriétés des films en tant qu’absorbeur ont été investiguées en détail avec différentes techniques structurales, optiques et électriques. Pour étudier l’influence de la technique de croissance de Cu2O sur les propriétés en tant qu’absorbeur, les films de Cu2O optimisés par PLD et pulvérisation cathodique ont été comparés aux feuilles de Cu2O oxydées thermiquement. La réponse photovoltaïque de ces absorbeurs préparés via les différentes techniques a été mesurée en élaborant des cellules solaires à base d’hétérojonctions adaptées. Une tension de circuit ouvert de 0.56 V a été mesurée à partir de films épitaxiés par PLD avec une hétérojonction à base de Nb:SrTiO3. Le meilleur courant a été obtenu avec des cellules solaires de feuilles de Cu2O oxydé thermiquement, fournissant une densité de courant de 1.90 mA/cm2. Les cellules solaires à base de Cu2O obtenu par pulvérisation cathodique offrent également une réponse photovoltaïque intéressante. Pour finir, la variation des performances des différents absorbeurs de Cu2O a été analysée en utilisant des techniques de caractérisation avancées comme l’absorption transitoire et la technique de TCSPC (Time-Correlated Single Photon Counting). Nous montrons que la présence de défauts ou pièges influence le temps de vie des porteurs dans les films obtenus par PLD et pulvérisation cathodique, ce qui affecte l’efficacité de la séparation des porteurs de charge dans les cellules solaires.