Caractérisation d’absorbeurs en CZTS par spectroscopie Raman - Archive ouverte HAL Access content directly
Conference Poster Year : 2016

Caractérisation d’absorbeurs en CZTS par spectroscopie Raman

(1, 2) , (1, 2) , (2, 3, 4) , (2, 3, 4) , (2) , (1, 2, 5)
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Abstract

Le composé quaternaire Cu2ZnSnS4 (CZTS) présente plusieurs caractéristiques intéressantes en tant qu’absorbeur de cellule photovoltaïque : il possède un bon coefficient d’absorption ( 104 cm−1 [1]) et une énergie de gap adaptée ( 1.5 eV [1]). Le cuivre, l’étain, le zinc et le soufre ont en outre l’avantage d’être des éléments abondants et non-toxiques. Le domaine de stabilité du CZTS étant restreint [2], une ou plusieurs phases secondaires peuvent se former au cours de la synthèse du CZTS. La présence de ces phases secondaires dans l’absorbeur limiterait les performances de la cellule finale. La spectroscopie Raman permet d’identifier les phases secondaires présentes à la surface ( 100 nm) de l’absorbeur. L’évaluation de la quantité de phase secondaire se fait de manière standard à l’aide d’une cartographie μ-Raman point par point de la surface de l’échantillon. Il est ensuite possible de représenter  = IPhase secondaire/(IPhase secondaire + IPhase principale) en fonction de la position, comme présenté figure 1a, où le SnS2 est la phase secondaire. Les grandes valeurs de  indiquent alors les zones riches en SnS2 tandis que les petites valeurs de  indiquent les zones riches en CZTS. La représentation figure 1a en échelle de couleur continue donne un bon aperçu qualitatif de la répartition de la phase secondaire au sein de l’absorbeur ; il est cependant difficile de quantifier la présence de celle-ci avec ce type de représentation continue. Nous avons donc développé une méthode qui permet d’effectuer une analyse quantitative des cartographies obtenues. Cette méthode consiste à utiliser une échelle discrète bicolore, figure 1b. Lorsque  > e = 0.5, on considère que la phase secondaire est majoritaire ; lorsque  < e = 0.5, on considère que la phase principale est majoritaire. Cette représentation permet de définir une frontière entre la phase secondaire et la phase principale. Il est alors possible d’évaluer la quantité de phase secondaire présente via le rapport de la surface occupée par la phase secondaire sur la surface totale de la cartographie. Cela permet également d’effectuer des analyses morphologiques propres aux images binaires comme la granulométrie. La représentation de la figure 1b a été utilisée pour caractériser une série d’absorbeurs en CZTS déposés sur du molybdène et sur du silicium. Il est alors possible de mettre en évidence et quantifier la présence de ZnS et de SnS2 dans ces absorbeurs.
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Dates and versions

hal-01418229 , version 1 (16-12-2016)

Identifiers

  • HAL Id : hal-01418229 , version 1

Cite

Pierre Rousse, Alexandre Jaffré, Corentin Berthier, Romain Bodeux, Giovanni Altamura, et al.. Caractérisation d’absorbeurs en CZTS par spectroscopie Raman. Journées Nationales du Photovoltaïque 2016 (JNPV 2016), Nov 2016, Dourdan, France. , 2016. ⟨hal-01418229⟩
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