Synthesis and characterizations of p-type oxide semiconductors thin films by mild chemistry for photovoltaic applications

Des films minces d’oxyde de chrome (Cr2O3) ont été déposés par la méthode de spray pneumatique sur des substrats en verre afin d’obtenir de bonnes propriétés optoélectriques pour une utilisation dans le domaine photovoltaïque. Nous avons étudié l’effet de la concentration molaire du chlorure de chrome et du nitrate de chrome, de la température du substrat, du dopage à l’indium et du dopage au cuivre sur les propriétés structurelles, morphologiques, optiques et électriques (par diverses techniques DRX, MEB, EDS, UVVisible et la technique des quatre sondes) afin d’améliorer la qualité des films minces de Cr2O3. La caractérisation par diffraction des rayons X (DRX) montre que la cristallisation du chlorure de chrome est meilleure que celle du nitrate, avec une orientation préférentielle (110) dans la structure rhomboédrique. Les images MEB ont révélé que les films étaient bien adhérents, uniformes, sans pores ni fissures. La température optimale du substrat est de 500 °C, la transmittance moyenne des films est de l’ordre de 60 % (Eg varie de 3,46 à 3,58 eV), et la conductivité électrique est de 16,61(Ω.cm)-1. Les films non dopés et dopés à l’In et au Cu avec des pourcentages de dopant (0, 2, 4, 6, et 8 wt.%) ont été examinés. Les films dopés à l’indium ont révélé des améliorations de leurs propriétés optiques et électriques. Contrairement aux films dopés au Cu. Les films de Cr2O3 dopés à l’indium à 4 % en poids présentent la plus grande valeur de transmission (94 %) et une meilleure valeur de conductivité (79 Ω.cm)-1 avec le plus grand facteur de mérite (1,2× 10-3 (Ω-1)), ce qui en fait de lui un oxyde conducteur transparent de type p utilisable dans de nombreux dispositifs optoélectroniques et dans les systèmes photovoltaïques.