LASES-FST1 Université Cheikh Anta Diop Faculté des Sciences et Techniques Laboratoire des...

LASES-FST 1

Université Cheikh Anta Diop

Faculté des Sciences et TechniquesLaboratoire des Semi-conducteurs

et d’Énergie Solaire(LASES)

Étude en modélisation d’une photopile bifaciale en régime statique sous

éclairement multispectral constant et sous l’effet d’un champ

magnétique:contribution de l’émetteur.

Mémoire de DEA présenté par:

BABOGUEL ALAYE Koumakoy

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Présentation de la photopile bifaciale

Conclusion et Perspectives

Étude en modélisation

Plan

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Figure1: La photopile bifaciale au silicium sous éclairement et sous l’action du champ magnétique

Présentation de la photopile

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Équation de continuité

3

1

))(exp()exp()(i

iii xHbxbanxG

Mode d’éclairement

Face avant 1 1 0

Face arrière 2 0 1

Simultané 3 1 1

(2)

Densité des porteurs minoritaires

D

xG

L

x

x

x )()()(22

2

(1)

3

1i))xH(ibexp()xibexp(p)

pLx(shB)

pLx(chA)x(p

3

1i))xH(ibexp()xibexp(n)

nLx(sh'B)

nLx(ch'A)x(n

(3)

(4)

Solution générale

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Condition aux limites Pour les trous

Pour les électrons

0x 0x)x(pSav

0xx

)x(ppD

dx dx)x(pSfe

dxx

)x(ppD

(5)

dx

(6)

dx)x(nSf

dxx

)x(nnD

(7)

Hx Hx)x(nSb

Hxx

)x(nnD

(8)

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Figure 2: Densité des trous en fonction de la profondeur dans l’émetteur : Face avant,ps, d=1m,Sfe1=3.103cm.s-1

Sav1=2.102cm.s-1

Figure 3: Densité des trous en fonction de la profondeur dans l’émetteur : Face arrière, d=1m,ps,

Sfe2=3.103cm.s-1 Sav2=2.102cm.s-1

Profils des densités des porteurs

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Figure 4: Densité des trous en fonction de la profondeur dans l’émetteur : éclairement simultané des deux faces, ps,

d=1m, Sfe3=3.103cm.s-1 Sav3=2.102cm.s-1

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Des électrons

Figure 5: Densité des électrons en fonction de la profondeur dans la base : Face avant, n=10-5s,

H0=300m Sf1=3.103cm.s-1 Sb1=2.102cm.s-1

Figure 6: Densité des électrons en fonction de la profondeur dans la base : Face arrière, n=10-5s, H0=300m Sf2=3.103cm.s-1

Sb2=2.102cm.s-1

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Figure 7: Densité des électrons en fonction de la profondeur dans la base : éclairement simultané des deux faces,n=10-5s, H0=300m

Sf3=3.103cm.s-1 Sb3=2.102cm.s-1

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dxx

xDqJ

)(

(9)

Forme générale:

Densité de courant

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Des trous

Figure 8:Densité de photocourant des trous en fonction de la vitesse de recombinaison à la jonction, ps,

Sav1,2,3=2.102cm.s-1

Figure 9:Densité de photocourant des trous en fonction en fonction de la vitesse de recombinaison à la jonction, ps,

Sav1,2,3=2.102cm.s-1

Profils des densités de photocourant

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Figure 10:Densité de photocourant des trous en fonction de la vitesse de recombinaison à la face avant, ps, Sfe1,2,3=2.102cm.s-1

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Des électrons

Figure 11:Densité de photocourant des électrons

en fonction de la vitesse de recombinaison à la jonction, n=10-5s, Sb1,2,3=2.102cm.s-1

Figure 12:Densité de photocourant des électrons en fonction de la vitesse de recombinaison à la jonction, n=10-5s,

Sb1,2,3=2.102cm.s-1

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Figure13: Densité de photocourant des électrons en fonction de la vitesse de recombinaison à la face arrière, n=10-5s, Sf1,2,3=2.102cm.s-

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Des trous

Figure14:Vitesses de recombinaisonintrinsèques des trous à la jonction en fonction du

champ magnétique, ps

Figure15:Vitesses de recombinaisondes trous à la face avant de l’émetteur en

fonction du champ magnétique, ps

(10) (11)0=410αSavαSav

αJp

≥∂

∂ 0=410αSfeαSfe

αJp

≥∂

∂

Vitesses de recombinaison

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Des électrons

Figure16: Vitesse de recombinaison intrinsèque des électrons à la jonction en fonction du champ magnétique, n=10-5s

Figure17: Vitesse de recombinaison intrinsèque des électrons en fonction

du champ magnétique, n=10-5s

(12) (13)0=410αSbαSb

αJn

≥∂

∂0=

410αSfαSfαJn

≥∂

∂

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Figure18:Vitesses de recombinaison des électrons à la face arrière en fonction du champ magnétique, ps,

H0=300m

Figure19:Vitesse de recombinaison des électrons à la face arrière en fonction du

champ magnétique, n=10-5s,

H0=300m

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Figure 20:Phototension dans l’émetteur en fonction du champ magnétique,

ps , d=1m

Figure21:Phototension dans la base en fonction du champ magnétique,n=10-5s

H0=300m

)dx(2in

N1lnTVV (14)

Phototension

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LES RESISTANCES

Figure22:Caractéristique courant-tension de l’émetteur.

Figure23:Caractéristique courant-tension de la base.

Résistance Série

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Figure24:Modèle électrique équivalent de l’émetteur ou la base

en circuit ouvert

)Sf(Jph

)Sf(V,coVRs

(15)

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Figure25:Caractéristique courant-tension de l’émetteur

Figure26:Caractéristique courant-tension de la base.

Résistance Shunt

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)Sf(Jph, ccJ

)Sf(VRsh

(16)

Figure27:Modèle électrique équivalent de l’émetteur et la base en court-circuit

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Profil de la résistance shunt:

Figure 28:Résistance shunt dans l’émetteur en fonction du champ

magnétique,éclairement face avant

et simultané, ps, d=1m

Figure 29:Résistance shunt dans l’émetteur en fonction du champ

magnétique,éclairement face arrière, ps, d=1m

Émetteur

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Base

Figure 30:Résistance shunt dans la base en fonction du champ magnétique,n=10-5s, H0=300m

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Profil de la résistance sérieÉmetteur

Figure 31:Résistance série dans l’émetteur en fonction du champ magnétique,d=1m,ps

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Base

Figure 32:Résistance série dans la base en fonction du champ

magnétique,éclairement face avant et simultané, n=10-5s, H0=300m

Figure 33:Résistance série dans la base en fonction du champ

magnétique,éclairement face arrière, n=10-5s, H0=300m

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Effet du champ magnétique.

Contribution de l’émetteur.

Paramètres électriques de la photopile sous influence du champ magnétique et électrique-en régime dynamique transitoire et fréquentiel.

Photopile bifaciale sous l’effet des agents chimiques ou électrochimiques.

Conclusion et Perspectives

410αpJαnJ

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Merci de votre

aimable attention!!