Thèse Doctorat M.Benaicha

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Ferhat Abbas de Sétif
Faculté des Sciences de L’ingénieur
Département de Génie des Procédés
Thèse
Présentée Par :
Mohamed BENAICHA
Pour l'Obtention du diplôme de
DOCTORAT D’ETAT
Option : Génie Electrochimique
THEME
Elaboration de couches minces ternaires
par voie électrochimique. Caractérisation Physico-
chimique et électrique
Soutenue le 14 Novembre 2010
Devant la commission d’examen:
Dr. A. SEKKI Professeur Université F. Abbas –Sétif Président
Dr. N. BENOUATTAS Professeur Université F. Abbas –Sétif Rapporteur
Dr. L. OUAHAB Professeur Université Rennes1 (France) Co-Rapporteur
Dr. F.NAAMOUNE Professeur Université F. Abbas –Sétif Examinateur
Dr.A. BOUKEROUI Maître de Conférences, Univ. A. MIRA –Béjaia Examinateur
Dr.A. DAKHOUCHE Maître de Conférences, Univ. M. BOUDIAF –M’sila, Examinateur

Avant-propos
Le travail qui constitue cette thèse a été effectué conjointement au sein du Laboratoire
d’Energétique et d’Electrochimie du Solide (LEES), du Laboratoire d’Etude des Surfaces et
Interfaces des Matériaux Solides (LESIMS) de l’université F.ABBAS et du Laboratoire des
Sciences Chimiques de Rennes, UMR CNRS 6226 de l’université de Rennes 1(France), fruit
d’un échange constant avec tous leurs représentants.
Mes remerciements vont tout d’abord au Professeur N. BENOUATTAS (Université de
Setif) pour m’avoir accepté dans son groupe de recherche et pour m’avoir laissé une grande
liberté de manœuvre lors de mes travaux. Son éternelle bonne humeur et la façon avec laquelle il
m’a fait partager ses expériences scientifiques, ses conseils et son soutien constant, ont été la clef
maîtresse de ma réussite. Chanceux sera le thésard qui me succèdera, et de ce fait bénéficiera de
son encadrement.
Je souhaite vivement associer à ces remerciements le Professeur L. OUAHAB (Université
de Rennes). Je lui suis reconnaissant du merveilleux accueil qu’il m’a réservé au sein de son
groupe de recherche et du soutien si précieux qu’il n’a pas cessé de m’apporter tout au long de ce
travail. Sa compétence scientifique et sa disponibilité m’on beaucoup servi.
Ma reconnaissance s’adresse également aux autres membres de l’équipe pour leur soutien
permanent, et plus particulièrement Yann LEGAL, ingénieur de laboratoire et Sandra CASALE
ingénieur au Centre de Microscopie Electronique à Balayage et Microanalyse pour leur
gentillesse et pour les nombreux services qu’ils m’ont rendus.
Je n’oublierai de remercier Natalia STRATIEVA et Maxim GANCHEV du Laboratoire
des énergies renouvelables de l’académie des sciences de Bulgarie, qui m’ont accueilli dans leur
laboratoire à plusieurs reprises et m’ont fait profiter de leur savoir faire dans le domaine de
l’énergétique photovoltaïque.
Je remercie Dr. Abdelkrim SEKKI et Dr. Farid NAAMOUNE, Professeurs à l’université
Ferhat Abbas (Setif), Dr. Achour DAKHOUCHE de l’université de M’sila et Dr. Abdelhamid
BOUKERROUI de l’université de Bejaia, pour l’intérêt qu’ils ont manifesté pour mon travail en
acceptant d’en être les examinateurs.
J’aimerai remercier amis et collègues, membres du département du génie des procédés
notamment D. CHEBLI, Y. BENGUERBA, F. RIAHI, M.CHIBANE, A. BOUGUETTOUCHA
et N. KEROUANI pour avoir contribué à rendre l’ambiance de l’équipe si chaleureuse.
Que ceux ou celles que j'ai pu momentanément oublier aujourd'hui, veuillent bien me
pardonner. Ils me reviendront nécessairement à ma mémoire et me feront regretter mon
ingratitude momentanée ☺ !
Med Benaïcha

Dédicaces
A ma mère, à ma femme et à mes enfants ……
Mes tendres pensées d’amour et d’affection …
Pour leur patience et leur compréhension !
Mohamed

« Prenez intérêt, je vous en conjure, à ces demeures sacrées que
L’on désigne du nom expressif de laboratoire. C’est là que
l’humanité grandit, se fortifie et devient meilleure »
Louis PASTEUR- Paris, 1868

Chapitre I
Approche bibliographique
Introduction …………………………………………………………………………. 3
I.1. Filières du photovoltaïque …………………………………………………….. 3
I.1.1. Filière du silicium cristallin ………………………………………………….. 3
I.1.2. Filière de l’arséniure de galium (GaAs) ……………………………………... 4
I.1.3. Filière des cellules organiques ………………………………………………. 4
I.1.4. Filière des couches minces …………………………………………………... 4
a) Silicium amorphe ………………………………………………………………. 4
b) Tellurure de Cadmium …………………………………………………………. 5
c) Di- séléniure de cuivre et d’indium CuInSe2 et ses dérivés …………………… 5
I.2. La cellule solaire en couches minces à base de CuInSe2 ……………………. 5
I.2.1. Anatomie de la cellule ……………………………………………………….. 5
I.2.2. Fonctionnement de la cellule ………………………………………………… 6
I.3. Propriétés de la couche absorbante CuInSe2 ………………………………… 9
I. 3.1. Introduction ………………………………………………………………….. 9
I. 3.2. Une Stabilité remarquable …………………………………………………... 10
I. 3.3. Coefficient d’absorption …………………………………………………….. 10
I.3.4. Structure cristalline ………………………………………………………….. 11
I.3.5. Influence du sodium …………………………………………………………. 12
I.4. Procédés de préparation du CuInSe2 ………………………………………… 16
I.4.1. Introduction ………………………………………………………………….. 16
I.4.2. Les différentes méthodes de déposition ……………………………………… 16
I.5. La méthode de déposition électrochimique ………………………………….. 19
I.5.1. Introduction ………………………………………………………………….. 19
I.5.2. Principe de la déposition électrochimique …………………………………… 19
I.5.3. Mécanismes d’électrodéposition …………………………………………….. 20
a) Le transfert de masse …………………………………………………………… 20
b) Le transfert de charge ………………………………………………………….. 20
c) La cristallisation ……………………………………………………………….. 20
I.5.4. Phénomènes de co-déposition dans l’élaboration des alliages ……………… 22