Le diséléniure de cuivre-indium (CuInSe₂ ou CIS) est un matériau photovoltaïque polycristallin en couches minces contenant parfois du soufre et/ou du gallium (CIGS). Grâce à ses caractéristiques électriques et optiques avantageuses, la technologie des couches minces de CuInSe₂ est considérée comme prometteuse pour les cellules solaires depuis son développement. Il a été découvert par la suite que la bande interdite pouvait être augmentée d'environ 1.04 électronvolts (eV) pour les films de CIS à environ 1.68 eV pour les films de diséléniure de cuivre-gallium (CGS) en substituant le gallium (Ga) à l'indium (In). La substitution partielle de l'indium par le gallium a permis d'optimiser les dispositifs, ce qui a conduit à une amélioration significative du rendement global et à une bande interdite plus adaptée. Les cellules solaires en diséléniure de cuivre-indium-gallium [CuInSe₂ ou CIS] sont également appelées cellules solaires CIGS.
Quels sont les avantages du diséléniure de cuivre-indium ?
Les avantages du CuInSe2 sont :
- Haute absorption : Ce matériau à bande interdite directe présente la meilleure efficacité de toutes les technologies à couche mince, car il peut absorber un pourcentage important du spectre solaire.
- Conception en tandem : Les dispositifs Tandem CIGS sont possibles avec une bande interdite configurable.
- Couche tampon protectrice : Les films avec des tailles de grains inférieures à 1 micromètre peuvent être utilisés dans la fabrication de dispositifs car les limites des grains créent une couche tampon intrinsèque qui empêche la recombinaison de surface.
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Quelle est la technique de production du diséléniure de cuivre-indium ?
Dans les années 1980, deux des techniques de dépôt les plus économiques, permettant d'obtenir les meilleurs rendements pour les dispositifs et les modules, ont été développées. Ces approches sont :
- La co-évaporation implique redéposer des composants précurseurs sur un substrat chauffé après les avoir laissés sublimer dans un environnement sous vide poussé.
- Procédés de réaction précurseurs, dans lesquels l'une des nombreuses techniques, y compris la pulvérisation cathodique ou galvanoplastie, est utilisé pour déposer un précurseur comprenant du Cu et de l'In/Ga À basse température. Les films de CIGS sont ensuite créés par recuit réactif dans un composé de sélénium, tel que le séléniure d'hydrogène (H₂Se) ou le sélénium gazeux (Se). On parle également fréquemment de dépôt en deux étapes ; une variante de dépôt en trois étapes est également fréquemment utilisée.
