MEMOIRE DE DEA PRESENTE PAR MOUSTAPHA THIAME

1. UNIVERSITÉ CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR FACULTÉ DES SCIENCES ET TECHNIQUES DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE MEMOIRE DE DEA PRESENTE PAR MOUSTAPHA THIAME SUJET: « ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DES VITESSES DE RECOMBINAISON DANS LA BASE D ’UNE PHOTOPILE AU SILICIUM POUR DIFFERENTS MODES D ’ECLAIREMENT ET DE REGIME DE FONCTIONNEMENT»  1

2. PLAN LES DEFAUTS ETUDE A UNE DIMENSION (statique, dynamique) ETUDE A TROIS DIMENSIONS EN REGIME STATIQUE CONCLUSION ET PERSPECTIVES 2

3. PRESENTATIONDE LAPHOTOPILE Figure 1: schéma de la photopile 3

4. Figure 3: Dislocation hélis ou vis Figure 2: Dislocation coin Les défauts *Les impuretés *Les défauts cristallographiques -Les dislocations 4

5. Figure 4: Joint de grain de torsion Figure 5: Joint de grain de flexion -Les joints de grain -Les Sous-joints -Les surfaces 5

6. Mode d’éclairement m   par la face avant 1 1 0 par la face arrière 2 0 1 (1) (2) (3) Régime statique Taux de génération 2-Équation de continuité 6

7.  En x=0 (4)  En x=H (5) (6) (7) 3-Conditions aux limites 7

8. (8) (9) (10) Vitesses de recombinaison à la face arrière Éclairement monochromatique 8

9. (12) (11) (13) Éclairement Polychromatique 9

10. Figure 7: Vitesse de recombinaison en face arrière en fonction de la longueur d’onde  pour un éclairement par la face arrière de la photopile (D = 35cm2.s-1; H = 150 µm ; L = 89 µm). Figure 6: Vitesse Sb1 en fonction de la longueur d’onde  pour différentes longueurs de diffusion L lorsque la photopile est éclairée par sa face avant (D = 35 cm2.s-1 ; H = 150µm ).  Effet de la longueur d ’ondesur Sb1 et Sb2 10

11. Figure 8: Schéma illustratif de la polarisation du semiconducteur de type P (14) (15) (16) (17) Vitesse de recombinaison en fonction du champ électrique (régime statique) Équation de continuité 11

12. (20) (18) (19) Vitesses de recombinaison à la face arrière(avec polarisation) 12

13. Figure 10:Vitesse de recombinaison en face arrière en fonction du champ électrique : (éclairement par la face arrière) : (L=0.02 cm; H=0.03 cm; D=26cm2/s ; μ=103 cm2/Vs-1.) Figure 9: Vitesse de recombinaison en face arrière en fonction du champ électrique : (éclairement par la face avant ) ; (L=0.02 cm; H=0.03 cm; D=26cm2/s ; μ=103 cm2/Vs-1) . Allures des vitesses de recombinaison Sb en fonction du champ électrique E 13

14. (21) (22) Vitesses de recombinaison à la jonction Éclairement monochromatique 14

15. (24) (23) (25) Éclairement Polychromatique 15

16. Figure 11:Vitesse Sf1 en fonction de la longueur d’onde  pour un éclairement par la face avant de la photopile (D = 35 cm2.s-1; H = 150 µm ; L = 89 µm).  Figure 12:Vitesse Sf2 en fonction de la longueur d’onde  pour différentes longueurs de diffusion L l’orsque la photopile est éclairée par sa face arrière (D = 35cm2.s-1; H = 150 µm) Effet de la longueur d ’onde sur Sf1etSf2 16

17. Coefficient de diffusion (26) Figure 13: structure d’une photopile bifaciale au silicium de type n+-p-p+ soumis à un champ magnétique B. Vitesses de recombinaison en fonction du champ magnétique 17

18. Sf1,Sb2 Figure 14 Vitesses de recombinaison Sf1et Sb2 en fonction de l’intensité du champ magnétique( H=300µm, =10-5s) Effet du champ magnétique sur les vitesses de recombinaison(régime statique) 18

19. Sb3,Sb1 Sf3,Sf2 Figure 16: vitesses de recombinaison Sb1 et Sb3 en fonction de l’intensité du champ magnétique ( H=300µm,  =10-5 s ) • Figure 15:Vitesses de recombinaison Sf2 et Sf3 en fonction de l’intensité du champ magnétique • ( H = 300µm,  =10-5 s ) 19

20. (27) (28) (29) (31) (30) (32) (33) Vitesses de recombinaison (méthode de la réponse spectrale) 20

21. (34) (35) (36) (37) Régime dynamique transitoire (par variation du point de fonctionnement) Équation de continuité Partie spatiale Équation transcendante Vitesses de recombinaison à la face avant Sf 21

22. Tableau 1 : Valeurs propres ω3,n de l’équation transcendante pour B =0T. n 0 1 2 3 4 3 ,n(s-1/2) 670 1357 2065 2794 3558 c , 3, n (µs ) 1,490 0,484 0,223 0,125 0,077 Tableau 2 : Quelques valeurs propres 3,n pour B = 0,1 T  n 0 1 2 3 4 3 ,n (s-1/2 ) 8 16 24 32 40 c , 3, n (µs ) 4,449 4,495 4,488 4,479 4,468 Effet du champ magnétique sur Sf (régime dynamique transitoire) 22

23. (39) (38) (40) (41) (42) (43) Régime dynamique fréquentiel 1-Taux de génération 2-Équation de continuité 23

24. Figure 17 Vitesse de recombinaison à la base en fonction de la fréquence pour différentes longueurs d’onde : 1) λ=0.45μm ;2) λ=0.55μm ;3) λ=0.65μm ; 4) λ=0.90μm 5) λ=1.04μm; (D=26cm2.s-1;H=0.03cm ;L=0.02cm) Figure 18 Vitesse de recombinaison intrinsèque à la jonction(Sf02) en fonction de la fréquence pour différentes longueurs d’onde :1) λ=0.45μm ; 2) λ=0.9μm ; 3)λ=1.04μm (D=26cm2.s-1 ;H=0.03cm ; L=0.02cm) Allures des vitesses de recombinaison en fonction de la fréquence pour différentes longueurs d’onde Pour Sb1 et Sf02 24

25. Figure 19: Vitesse de recombinaison à la jonction(Sf01) en fonction de la fréquence pour différentes longueurs d’onde: 1) λ=0.45μm; 2) λ=0.71μm; 3) λ=0.85μm (D=26cm2.s-1; H=0.03cm ;L=0.02cm) Figure 20: Vitesse de recombinaison( Sb2) en fonction de la fréquence  pour différentes longueurs d’onde :1) λ=0.45μm ;2) λ=0.76μm 3) λ=0.9μm;4) λ=1.04μm (D=26cm2.s-1.; H=0.03cm; L=0.02cm) Pour Sf01et Sb2 25

26. Figure 22 Vitesse de recombinaison à la face arrière de la base (Sb3) en fonction de la fréquence pour différentes longueurs d’onde : 1) λ=0.45μm; 2) λ=0.71μm; 3) λ=1.04μm (D=26cm2/s; H=0.03cm; L=0.02cm) Figure 21 Vitesse de recombinaison intrinsèque à la jonction (Sf03) en fonction de la frequence pour différentes longueurs d’onde : 1) λ=0.45μm; 2) λ=0.71μm;3) λ=1.04μm (D=26cm2/s; H=0.03cm; L=0.02cm) Pour Sf03 et Sb3 26

27. (46) (47) (45) (44) ETUDE A TROIS DIMENSIONS EN REGIME STATIQUE Équation de continuité  Solution Conditions aux limites Aux joints de grain 27

28. (51) (48) (49) (50) A la jonction et à la face arrière Vitesse de recombinaison en face arrière Sous éclairement monochromatique 28

29. (52) (54) (53) Sous éclairement polychromatique 29

30. (55) (56) Vitesse de recombinaison à la jonction Sous éclairement monochromatique Sous éclairement polychromatique 30

31. Figure 24 : Profil de la vitesse de recombinaison à la face arrière Sb en fonction de la longueur d’onde  pour différentes tailles de grain ; Sgb=103cm.s-1 Figure 23: Profil de la vitesse de recombinaison à la face arrière Sb en fonction de la longueur d’onde  pour différentes vitesse de recombinaison aux joints de grain; g=0.05 cm Effet des joints de grain et de la longueur d'onde sur Sb et Sf Sous éclairement monochromatique (31)

32. Figure 25: Vitesse de recombinaison à la face arrière en fonction de la vitesse de recombinaison au joints de grain pour différentes tailles de grain, Figure 26: Allure de Sf en fonction de la vitesse de recombinaison Sgb pour différentes tailles de grain sous éclairement polychromatique Sous éclairement polychromatique (32)

33. CONCLUSION ET PERSPECTIVES Effet de la longueur d’onde Effet de la fréquence Effet de B et E Effet des joints de grains Étude de la photopile à trois dimensions : effet du champ électrique sur les paramètres de recombinaison. Étude de la photopile à trois dimensions : effet du champ magnétique sur les paramètres de recombinaison. 33

34. Merci de votre Attention