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Soutenance de thèse de Doctorat en Physique :  Rafika DJEBIEN

Soutenances

Mme. HAZMOUNE Samira soutiendra une thèse de Doctorat en sciences en informatique intitulée :"Etude structurale, Optique et Electrique des couches d'Oxydes de cuivre en vue de leurs application dans les cellules photovoltaïques. "

Membres du jury:
                       Président:              Abdenour Kabir                       Prof        Université 20 août 1955-Skikda
                       Rapporteur:           Bouzid Boudjema                       Prof        Université 20 août 1955-Skikda

                       Examinateur:         Abdelmalik Djekoun                     Prof         Université Badji Mokhtar Annaba
                       Examinateur :        Lakhdar Bechiri                     Prof         Université Badji Mokhtar Annaba
                       Examinateur :        Hocine Sfardjella                   Prof         Université 20 août 1955-Skikda
                       

                                 


Résumé Arabe

من أجل ضمان طاقة نظيفة وآمنة مستقبلا، أبدى المجتمع الدولي اهتمامًا كبيرًا بمجال الطاقة الشمسية

في السنوات الأخيرة. الشمس أزلية لا تنضب، تزود الكون بطاقة أكثر مما تحتاجه البشرية. لهذا الغرض
استغلت وسخرت لإنتاج طاقة كهربائية بديلة. صادفت تقنية التحويل الكهروضوئي مشاكل جمة في فهم
المشاكل التي تواجه تصميم وتطوير الخلايا الشمسية بشكل أفضل. إذ تعتمد أساسا على المواد شبه ناقلة
ذات خصائص متميزة. وتوالت الأبحاث من أجل الحصول على هذه المواد بطرق غير مكلفة وتتمتع بنطاق
طاقي ممنوع ضيق يؤهلها لامتصاص الأشعة الشمسية في نطاق ما فوق البنفسجية-المرئية. ولهذه
الأسباب ارتكز موضوع هذا البحث على دراسة أكاسيد النحاس بشكل طبقات رقيقة عرفت حديثا لتطبيقها
في الخلايا الكهروضوئية.
في هذا البحث، تم تحضير طبقات رفيعة نحاسية بنقاوة 99.99 ٪ بطريقة التبخير بمفعول جول على
مساند من الزجاج. أخضعت الطبقات النحاسية للأكسدة الحرارية عند الدرجة 033 درجة مئوية في الهواء
الجوي. كشف التحليل البلوري XRD ظهور أكسيد النحاس المتعدد البلورات CuO ، ذو الاتجاه المفضل
.)111(
تم التأكد من التشكيل المباشر ل CuO بواسطة مطيافية Raman . وتبين أن تغير الوسائط البلورية
بدلالة زمن التسخين ناتج عن تواجد الإجهادات الذاتية والحرارية. واتضح أن الإنتشار السطحي للمسامات
يتحكم في نمو الحبيبات البلورية.
يظهر التحليل بواسطة المجهر الإلكترونى للمسح بنية مرفلوجية متجانسة. كما يُظهر التحليل الكيميائي
بواسطة EDX تغير النسبة الذرية O / Cu بين 3.0 و 1.11 التي تعكس البنية غير الستوكيومترية
لأفلام CuO .
من جهة أخرى أظهر التحليل الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية والقياسات الكهربائية أن تغير طاقة
النطاق الممنوع و المقاومية الكهربائية يتعلق أساسا بحجم البلورات والبنية اللاستوكيومترية لأفلام
CuO 1 و 2 .. . تتراوح طاقة النطاق الممنوع بين 0 eV بينما تراوحت المقاومية الكهربائية بين .. 2
و 5.1 kΩ ₓ cm


 Résumé Français

Afin d’assurer un avenir énergétique propre et sûr sur le globe terrestre, la communauté internationale s’intéresse beaucoup ces dernières années au domaine de l’énergie solaire. Des études ont montré que le soleil fournit à la terre plus d’énergie que les besoins de l’humanité, d’où l’intérêt d’exploiter cette source par conversion directe de l’énergie radiative solaire en énergie électrique continue. Cette transformation de l’énergie solaire en électricité représente un intérêt majeur pour l’humanité. Pour mieux comprendre les problèmes rencontrés dans la conception et l’élaboration de cellules solaires, beaucoup de travaux ont été entamé. La conversion photovoltaïque dépend éventuellement d’un semi-conducteur possédant un gap énergétique qui peut absorber le rayon solaire dans l’uV-visible. Pour cela, on s’est intéressé à étudier un nouveau matériau semi-conducteur sous forme de couche mince connu récemment en vue de l’utiliser en photovoltaïque.
Dans la présente recherche, des films minces de cuivre de pureté 99.99% ont été obtenues à partir de l’évaporation sous vide par effet de Joule sur verre. Dans un four à moufle, les couches de cuivre ont subi une oxydation thermique à la température 300°C sous air atmosphérique. L’analyse cristallographique par XRD a révélé l’apparition de l’oxyde de cuivre CuO et qui possède une structurepoly cristalline monoclinique avec une orientation préférentielle le long des plans (111).
La formation directe de CuO a été confirmée par la spectroscopie Raman. La variation des paramètres cristallographiques en fonction du temps de chauffage a été interprétée par une action collective de contraintes intrinsèques et thermiques. Il s’est avéré que la croissance des cristallites est contrôlée par la diffusion superficielle des pores.
L'image SEM montre la formation d'une structure homogène.
L’analyse chimique par EDX montre la variation du rapport atomique O / Cu entre 0,8 et 1,15 qui reflète la non-stoechiométrie des films de CuO.
La spectroscopie UV-visible et les mesures électriques ont montré que l'énergie de la bande interdite et les variations de résistivité électrique étaient influencées par la taille des cristallites et la non-stoechiométrie des films de CuO. L'énergie de la bande interdite variait entre 1,73 et 2 eV tandis que la résistivité électrique variait entre 2,7 et 6,5 kΩ cm.


 Résumé Anglais

In order to ensure a clean and secure energy future on earth, the international community has shown great interest in the field of solar energy in these recent years. Many studies have shown that the sun provides the earth with more energy than mankind needs, hence the interest in harnessing this source by directly converting solar radiant energy into continuous electrical energy. This transformation of solar energy into electricity is of great interest to humanity. To better understand the problems encountered in the design and development of solar cells, many researchs works has been started. Photovoltaic conversion may depend on a semiconductor with an energy gap that can absorb the solar ray in the UV-visible. For this, we were interested in studying a new semiconductor material in the form of a thin film known recently for application in photovoltaics.
In the present research, thin copper films of 99.99% purity were obtained from Joule vacuum evaporation on glass. In a muffle furnace, the copper layers have undergone thermal oxidation at a temperature of 300 ° C in atmospheric air. XRD crystallographic analysis revealed the appearance of copper oxide CuO, which has a monoclinic polycrystalline structure with preferential orientation along the planes (111).
The direct formation of CuO was confirmed by Raman spectroscopy. The variation of the crystallographic parameters as a function of the heating time was interpreted by intrinsic and thermal stresses. The growth of crystallites has been found to be controlled by surface diffusion from the pores.
The SEM image shows the formation of an homogeneous structure.
Chemical analysis by EDX shows the variation of the O / Cu atomic ratio between 0.8 and 1.15 which reflects the non-stoichiometry of CuO films.
UV-visible spectroscopy and electrical measurements showed that the bandgap energy and variations in electrical resistivity were influenced by the size of crystallites and the non-stoichiometry of CuO films. The energy of the forbidden band varied between 1.73 and 2 eV while the electrical resistivity varied between 2.7 and 6.5 kΩ cm.