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Concept
Cellule CIGS
Résumé
Le sigle CIGS (pour les éléments chimiques cuivre, indium, gallium et sélénium) désigne à la fois :
une technique d'élaboration des cellules photovoltaïques en couches minces et de haute performance.
le matériau semiconducteur fait d'un alliage permettant de réaliser ces cellules.
Dans le CIGS, la concentration d'indium et de gallium peut varier entre du séléniure de cuivre et d'indium (CIS) pur, et du séléniure de cuivre et de gallium (CGS) pur. C’est un semi-conducteur à structure de chalcopyrite.
L'alliage CIGS entre principalement dans la fabrication d'une cellule photovoltaïque utilisée sous forme d’une couche mince polycristalline, comme dans les cellules de première génération issues du silicium, elles utilisent le principe de la jonction PN.
La différence est que la structure du CIGS forme une jonction complexe constituée de matériaux de natures différentes (hétéro-jonction) de type CIGS(p)/CdS(n)/ZnO(n) dans les dispositifs à plus haut rendement.
La communauté scientifique travaille depuis déjà quelques années au remplacement de la couche de CdS par un film plus écologique, ne contenant plus de cadmium toxique, les matériaux les plus prometteurs étant des composées communs (Zn, Mg)(O, S) ou de sulfure d'indium (métal plus rare).
Les couches CIGS peuvent être réalisées par différentes méthodes :
Le procédé le plus commun consiste à co-évaporer (par voie physique), sous vide, du cuivre, du gallium et de l’indium en surpression de sélénium
Un autre procédé, ne faisant pas appel à la technologie du vide, consiste à « étaler » des nanoparticules des matériaux précurseurs sur le substrat et de les fritter ou co-fritter.
Les cellules CIGS peuvent donc être fabriquées directement sur un substrat en verre, de façon très économique. Il existe au début du une demande pour le silicium qui excède l’offre, surtout en matière de silicium pour le photovoltaïque, ce qui incite au développement de technologies alternatives.
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