Etude expérimentale et numérique de la précipitation d'impuretés et de la formation des grains dans le silicium photovoltaïque

• Main Author: Beaudhuin, Mickael
• Language: FRE
• Published: 2009
• Subjects: [CHIM:MATE] Chemical Sciences/Material chemistry; Silicium photovoltaïque; lévitation électromagnétique; surfusion de germination; précipitation; modélisation analytique; transition colonnaire facetté- équiaxe facetté
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00459549; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/45/95/49/PDF/These_Mickael_Beaudhuin_Compressed.pdf

L'évolution de la production mondiale de cellule photovoltaïque a entraîné une pénurie en silicium de haute pureté. Le silicium de qualité moindre provoque, lors de la cristallisation, l'apparition de morphologies indésirables (grits) dues à la précipitation de carbure et de nitrure de silicium. Cependant les paramètres physico-chimiques liés à ces phénomènes sont encore inconnus. Dans ce but, nous avons développé une expérience de lévitation électromagnétique sous ultra vide permettant de mesurer la surfusion de germination du silicium en présence de carbone et d'azote dans des conditions contrôlées. Les résultats ont montré une diminution drastique de la surfusion en augmentant la concentration en impureté. En parallèle un modèle de transition facetté-équiaxe a été développé. En s'appuyant sur des modèles analytiques, il permet de prédire les transitions colonnaires-grits au cours de la solidification d'un lingot ainsi que la répartition en taille des grains dans les zones de grits.