défauts dans le si cristallin pour les applications

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Défauts dans le Si cristallin pour les applications Photovoltaïques Appel visé dans le programme de travail Energie 2019-2020 d’Horizon 2020 Thématique (Energy Efficiency / Renewable energy solutions) Journée SHS/Energie dans Horizon 2020 Paris, le 11 avril 2019 1 11/04/2019 – Journée SHS-Energie

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Page 1: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

Défauts dans le Si cristallin pour les applications Photovoltaïques

Appel visé dans le programme de travail Energie 2019-2020 d’Horizon 2020

Thématique (Energy Efficiency / Renewableenergy solutions)

Journée SHS/Energie dans Horizon 2020Paris, le 11 avril 2019

111/04/2019 – Journée SHS-Energie

Page 2: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

Relier le fondamental

aux applications

dans nos domaines

d’expertise

Directeur de l’IM2NP:Prof. J.L. Autran

Directeurs adjoints de l’IM2NP:Prof. L. EscoubasProf. C. Girardeaux

Responsable de site IM2NP Toulon :Prof. H. Barthélémy

Page 3: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

UMR 7334, CNRS, Universités d’Aix-Marseille (AMU) et de Toulon (UTLN)

Structuration de l’unité

Analyse& Conceptiondes SystèmesElectroniques

Détection, Rayonnements

& Fiabilité

Physique à l’échelle

nanométrique

Modélisation desnano-dispositifs quantiques

Nanotechnologies et matériaux avancés

Nanostructures Environnement Energie

Microstructures de Croissance Auto-organisées

Microscopie et transport électroniques dans les nanostructures

Réactivité et Diffusion aux Interfaces

Micro-Capteurs Instrumentation

Optoélectronique et photovoltaïque

Effets des Radiations et Fiabilité Electrique

Mémoires

RFID et Objets Communicants

Conception de Circuits et Systèmes Intégrés

Signal et Tracking

Nanostructuration

Magnétisme

Matière Quantique, Théorie

Mécanique des Nano-Objets

Nanostructures fonctionnelles &

Nano-composants

Structure &Chimie desMatériaux

Page 4: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

UMR 7334, CNRS, Universités d’Aix-Marseille (AMU) et de Toulon (UTLN)

CrySaLIDCrystallisation of seeded Silicon, impact of Light Impurities and

DefectsProjet financé par l’ANR: (2015-2019)

Nathalie Mangelinck-Noël (coordinatrice)IM2NP CNRS UMR 7334

[email protected]

Page 5: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

UMR 7334, CNRS, Universités d’Aix-Marseille (AMU) et de Toulon (UTLN)

1. IM2NP UMR CNRS 7334, Person in charge: Nathalie Mangelinck-Noël, http://www.im2np.fr/

2. Emix / FerroAtlántica, Person in charge : Elodie Pereira

3. SIMAP UMR CNRS 5266, Person in charge : Kader Zaïdat, http://simap.grenoble-inp.fr/

4. ARMINES CEMEF, Person in charge : Charles-André Gandin, http://www.cemef.mines-paristech.fr/

5. SINTEF, Person in charge : Gaute Stokkan, http://www.sintef.no/

6. NTNU, Trondheim, Norvège, Person in charge : Marisa Di Sabatino Lundberg, http://www.ntnu.edu/

7. KAU, Karlstad, Suède, Person in charge : Markus Rinio, http://www.kau.se/en

CrySaLID partners : Consortium

Page 6: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

UMR 7334, CNRS, Universités d’Aix-Marseille (AMU) et de Toulon (UTLN)

Cost Czochralski (CZ) Cost directionalsolidification/ casting

Monocristalline / Multi-crystalline

PV efficiency >Conventional

fabrication process >

25 % commercial

cell

20,4 % commercial

cell

Proposed innovative alternativesKyropoulous NOC (Noncontact crucible) HP mcSi Mono – like

Si meltNOCCZ

K. Nakajima et al. JCG 468 (2017) 706-709

G. Chichinoud, K. Zaïdatet al

C. W. Lan et al, JCG 468 (2017) 17-23

A. Jouini et al, Progress. PV Res. Ap. 20 (2012) 735-746

Crystalline silicon fabrication processes

Page 7: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

UMR 7334, CNRS, Universités d’Aix-Marseille (AMU) et de Toulon (UTLN)

The structural defects can be electrically active and/or interact with impurities: Grains Twins and associated twin boundaries Dislocations

Impact of growth features on PV performance

K. Adamczyk et al. JAP 123 (2018) 055705

RAGB Σ27

<100>

<111>

<110>

100

514

441

Cutting plane[2]

M. Trempa et al. JCG 351 (2012) 131-140

Autruffe et al. J. Cryst. Growth 411 (2015)

Fujiwara et al. ScriptaMaterialia 69 (2013) 266-

269

Page 8: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

UMR 7334, CNRS, Universités d’Aix-Marseille (AMU) et de Toulon (UTLN)

Investigate the fundamental of growth mechanisms: structuraldefect generation and evolution, crystallographic orientation,grain structure and twinning boundaries

In situ and real-time X-ray imaging during growth

Originality of our work at IM2NP

Page 9: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

UMR 7334, CNRS, Universités d’Aix-Marseille (AMU) et de Toulon (UTLN)

Main achievements: CrySaLID project

𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

Σ9

Σ3

Σ3

Σ9

Σ27

a) b) c)

d) e) f) g)

Page 10: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

Notre idée de projet et/ou expertise• Etude de la croissance du silicium utilisé pour les

applications photovoltaïques• Influence des défauts et des impuretés:

perspective plus large incluant le recyclage• Plus largement à l’IM2NP: projet global incluant

les aspects matériaux, électriques et mécaniques

• Questionnement Sciences Humaines et Sociales: Attentes dans les différents pays (acceptation, coût / rendement, procédés locaux, isolement / réseau…)

1011/04/2019 – Journée SHS-Energie

Page 11: Défauts dans le Si cristallin pour les applications

CoordonnéesPersonne à contacter

Organisation IM2NP

Adresse IM2NP CNRS UMR 7334, Campus de Saint Jérôme, Case 142, 13397 Marseille Cedex 20

Téléphone 04 91 28 87 37

E-mail [email protected]

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