Électrodéposition de couches minces de phosphure de zinc pour les applications solaires photovoltaïques

Les besoins mondiaux en électricité et en particulier les besoins en électricité photovoltaïque vont énormément croître jusqu'en 2050. Aujourd'hui la production de modules PV reste essentiellement basée sur le silicium cristallin et les couches minces. Or, le phosphure de zinc possède de bonnes propriétés pour constituer un panneau photovoltaïque à couches minces : une bande interdite à structure de bande directe et dont la valeur (1,5eV) est située dans la région optimale d'absorption du spectre solaire, ses constituants sont non toxiques et sont aussi très abondants sur terre. De plus, sa préparation par électrodéposition qui est une technique simple et reproductible à grande échelle constituerait un pas important vers sa plus grande commercialisation. Les travaux disponibles dans la littérature présentant l'électrodéposition de phosphure de zinc sont peu nombreux et ne conduisent à des dépôts ne contenant que du zinc mais pas de phosphore. Ce travail de recherche avait pour objectif l'étude de l'électrodéposition du phosphure de zinc et l'optimisation de ses conditions expérimentales d'électrodéposition. Cette étude s'est effectuée en milieu aqueux et basique, à partir de précurseurs de zinc et de phosphore et d'un additif : la glycine. Dans cette approche il a été considéré que la formation de Zn_3 P_2 procède par co-électrodéposition de Zn et de P suivie d'une réaction chimique entre les deux espèces. Dans un premier temps, nous avons étudié l'aspect théorique de l'électrodéposition du phosphure de zinc. Nous nous sommes intéressés à la stabilité thermodynamique du Zn_3 P_2 en établissant le diagramme de Pourbaix du système Zn-P-Glycine-H_2 O à l'aide du logiciel FACTSAGE pour différentes valeurs du ratio ([Zn])⁄(([Zn]+[P])) et pour différentes concentrations en glycine. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'électrodéposition du phosphure de zinc à partir de précurseurs de zinc et de phosphore, en milieux aqueux et basique sans glycine. Puis, nous avons étudié cette électrodéposition dans les mêmes conditions expérimentales mais cette fois-ci en présence de glycine. La comparaison de ces deux études nous permettra de tirer des conclusions sur l'influence de la glycine sur l'électrodéposition du phosphure de zinc. Les différentes réactions d'oxydo-réduction se déroulant lors de ces études ont été caractérisées par voltammétrie cyclique. Puis, les positions de ces pics ont été utilisées pour fixer les potentiels de dépôts potentiostatiques. Des dépôts potentiostatiques d'une heure ont ensuite été réalisés pour l'ensemble des échantillons. Ces échantillons ont ensuite été analysés à l'aide de la microscopie électronique à balayage couplée à la spectroscopie d'énergie dispersive (MEB+EDS) et par diffraction des rayons X (XRD).