1. INTRODUCTION
Les cellules photovoltaïques cristallines dominent largement le marché mondial depuis des années, grâce
notamment à leur bon rendement .Néanmoins, leur fabrication demande une quantité d’énergie importante, un
cout élevé et une forte quantité de matière. C’est ces inconvénients majeurs qui ont poussé les chercheur à
développer la technologie nécessitant moins de matériaux c'est-à-dire celle des couches minces. On compte ainsi
les cellules photovoltaïques au silicium amorphe, au CdTe, au tandem (cellule mixe au a-Si/mono C.Si) et au CIGS
(alliage du Cuivre, Indium, Galium, Sélénium) qui représente l’objet de notre travail.

2. 2) Structure et différentes architectures
□ Structure de la cellule CIGS

3. Les cellules CIGS sont constituées par empilement.
D’abord une couche métallique de Mo de 0 ,5 μm d’épaisseur
est déposée sur du verre (qui représente le substrat) pour
réaliser le contact arrière .Puis on vient déposer une couche de
CIGS (couche active) de 1,5μm à 2μm d’épaisseur. Suit une
couche de CdS ou de ZnS (sulfure de cadmium ou zinc sulfuré)
d’environ 50nm et enfin une couche de ZnO (oxyde de zinc ) de
1μm servant de contact avant conducteur.
Finalement la cellule est encapsulée sur une couverture
donnant une apparence noire

5. □ Différentes architectures de la cellule CIGS
On peut distinguer plusieurs configurations des cellules CIGS :
Verre/Mo/CIGS/CdS/ZnO
Verre/Mo/CIGS/ZnS/ZnO
Verre/Mo/CIGS/ZnS/ (Zn, Mg) O
Verre/Mo/CIGS/CdS/ (Zn, Mg) O
Verre/Mo/CIGS/Cds/Zn (S, O, OH)
Le verre peut être remplacé part d’autre substrat comme une
feuille métallique ou du plastique
Ainsi, le verre donne une structure rigide tandis que le
plastique ou la feuille métallique donne une structure souple.
Les meilleures performances sont obtenues avec les cellules
possédant une configuration du type verre/Mo/CIGS/CdS/ZnO.

6. 3) Mode de fabrication
Plusieurs méthodes sont utilisées pour assembler les couches de la cellule CIGS.
Le contact arrière la couche de Mo est déposée sur du verre par pulvérisation cathodique.
La couche absorbante (CIGS) est déposée par Co évaporation.
Le CdS est adjointe via un bain chimique.
Enfin la couche fenêtre de ZnO est déposée par pulvérisation.
La plupart de ces méthodes demande l’utilisation de hautes températures et l’obligation de travailler sous une
atmosphère protectrice à faible pression (environ 10-8mb). Ces quelques points font grimper les couts de fabrication.
Des méthodes plus économiques existent mais les cellules produites affichent des rendements moindres .
Ainsi les cellules peuvent être fabriquées par impression.
Dans ce cas les éléments requis sont immergés sous forme de nanoparticules dans une encre. Une imprimante
spécifique est alors employée pour déposer les différentes couches composant les cellules, à température ambiante et
dans un environnement classique (pas de vide, d’atmosphère inerte).
Enfin les différentes couches peuvent être déposées par frittage. Des nanoparticules sont étendues par un système
d’electropulverisation sur des précurseurs puis chauffées, mais sans que leur température de fusion soit atteinte. Elles
vont alors se souder entres elles, et ainsi assurer une cohésion dans les couches déposées.
Les structures déposées par impression affichent donc un rendement inférieur aux autres. Cependant, cette méthode
a l’avantage d’accélérer la production et de rentabiliser au mieux l’utilisation des matériaux

8. II) Principes de fonctionnement
Comme toute cellule photovoltaïque, le fonctionnement de la
cellule CIGS repose sur l’utilisation de la jonction P-N.
L’hétérojonction est formée entre CIGS et ZnO avec une fine
couche d’interface constituée de CdS et de ZnO. Le CIGS a un
dopage de type P alors que le ZnO est de type N grâce à
l’incorporation de Al. Ce dopage asymétrique est à l’origine de
la région de charge d’espace qui s’étend d’avantage dans CIGS
que dans ZnO.
La couche CIGS sert d’absorber avec une énergie de bande
interdite de 1,02eV. Le ZnO dopé N sert également de contact
supérieur pour collecter le courant
Choix de CdS
C’est une couche tampon située entre la couche
absorbante et la couche d’oxyde transparente .Si un contact
entre absorbante et ZnO est directement réalisée une jonction
photovoltaïque peut exister mais son rendement sera limité dû
à l’inadaptation des bandes interdites, des courants de fuite
dus à la présence des zones désordonnées aux joints de grains