Stage M2 CNRS GeePs: Microscopies à sonde locale pour l’étude des matériaux photovoltaïques (PVs)

Laboratoire laboratoire de Génie électrique et électronique de Paris (GeePs)

Institut Photovoltaïque d’Ile-de-France (IPVF)

Candidatures à envoyer à: José Alvarez (chercheur CNRS ; jose.alvarez@geeps.centralesupelec.fr; tel : 0169851643), Jean-Paul Kleider (chercheur CNRS ; Jean-paul.Kleider@geeps.centralesupelec.fr; tel : 0169851645) ;  et Clément Marchat (étudiant en thèse, clement.marchat@ipvf.fr)

 

Durée: 6 mois à partir de mars 2019

Description

 

Ce sujet s’inscrit dans les activités de recherche et de développement menées au sein du laboratoire GeePs et de l’IPVF dans le domaine des matériaux et dispositifs PVs. Plus particulièrement, il s’agit d’études réalisées à l’échelle micro/nano par le biais d’une métrologie par microscopie à force atomique (AFM). Dans ce domaine nous exploitons concrètement les extensions électriques C-AFM (AFM à pointe conductrice) et KPFM (microscopie à sonde de Kelvin) pour étudier et explorer les propriétés locales de différentes briques technologiques dans un dispositif PV.

 

Les objectifs prioritaires de ce stage seront dans une première phase :

 

(i) d’effectuer un travail de bibliographie sur l’instrumentation C-AFM et KPFM, et  en particulier leurs applications à l’étude des matériaux et dispositifs PVs.

 

(ii) de se former à l’instrumentation, et tout particulièrement à l’acquisition et au traitement des données.

 

Dans une deuxième phase l’étudiant(e) mettra à profit sa formation instrumentale pour l’appliquer à des filières en cours de développement à l’IPVF:

– les contacts dits “passivants et sélectifs” pour des absorbeurs en silicium cristallin (c-Si). Ces contacts se composent d’une très fine couche d’oxyde de silicium (<2 nm) recouvert par une couche de polysilicium fortement dopé (~10-20 nm). Cette brique technologique offre l’avantage de minimiser les pertes par recombinaison en surface du fait qu’elle évite le contact direct entre le métal el le c-Si. Les propriétés de transport électronique à travers ces couches passivantes sont aujourd’hui très mal connues et font l’objet de travaux avancés de caractérisation par plusieurs groupes de recherche à travers le monde. Les résultats de cette étude devraient permettre d’apporter des informations complémentaires sur les mécanismes de transport, et en particulier sur la conduction électrique de type tunnel avec ou sans présence de « pinholes ».

– les matériaux perovskites. Ceux-ci ont connu un essor d’une rapidité sans précédent et permettent aujourd’hui de réaliser des cellules PV avec des rendements de conversion supérieurs à 20%. L’IPVF s’intéresse particulièrement à l’interface entre perovskite et silicium. Des mesures KPFM seront effectuées sur différents types d’interface (perovskite sur silicium dopé n ou dopé p) afin notamment d’étudier le dopage ou les courbures de bandes provoqués par le substrat de silicium sur le matériau perovskite.

 

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