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Science et ingénierie des matériaux et des procédés
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Soutenance de Fatoumata SANTARA

Mis à jour le 20 octobre 2010
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"Cristallisation du silicium photovoltaïque sous induction électromagnétique : étude d’unne vanne de rétention et de la ségrégation sous brassage"

Le 6 Juillet 2010 Amphithéâtre CRAYA ENSE3 site Berges 1025 Rue de la Piscine 38400 Saint Martin d'Hères Thèse préparée dans le laboratoire SIMaP sous la direction de M.Yves DELANNOY Résumé Les travaux réalisés portent sur l'étude technique d'un prototype de laboratoire, précurseur d'un procédé pilote industriel innovant d'élaboration de silicium sous forme de ruban pour le photovoltaïque, et sur l'étude scientifique de la ségrégation des impuretés lors de la solidification du silicium sous un fort brassage électromagnétique. Des études numériques et expérimentales menées en parallèle ont permis la réalisation du prototype de laboratoire sans tirage de ruban. Nous avons mis au point le contrôle thermique de la cristallisation et le contrôle de la vanne électromagnétique de rétention, validés sur de l'étain puis du silicium liquide, en testant différentes géométries de creusets munis de fentes. Nous avons également validé expérimentalement les solutions techniques relatives à la ségrégation des impuretés à partir d'une charge de composition connue en P, Fe, Al et Cu. Des lingots et des plaques de silicium ont été cristallisés à des vitesses de l'ordre de 15 à 20cm/h, bien au-delà des vitesses habituellement utilisées en croissance cristalline. Les résultats d'analyses chimiques d'échantillons ont montré que l'écoulement turbulent, permet d'obtenir un coefficient de partage effectif keff=0,54 pour le phosphore, une des impuretés qui ségrégent mal dans le silicium en général (k0=0,3), pour une vitesse de cristallisation estimée à 15cm/h. Trois modèles de calcul du coefficient keff en régime turbulent on été développés en axisymétrique et en tridimensionnel. Les valeurs de keff données par les modèles sont localement voisines de nos résultats obtenus à partir de l'analyse chimique des échantillons cristallisés.

Membres du Jury M. . BULTEL Yann, Président M. COMBEAU Hervé, Rapporteur Mme. PERICHAUD Isabelle, Rapporteur M. DELANNOY Yves, Directeur de thèse M. EINHAUS Roland, Examinateu


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mise à jour le 20 octobre 2010

Univ. Grenoble Alpes