Contribution à l’étude des propriétés physiques des matériaux chalcostibites et emplectites : Applications Photovoltaïques
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Date
2022
Authors
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Publisher
université msila
Abstract
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
Description
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