Croissance, report, soulèvement (epitaxial lift-off) et fabrication de cellules solaires InGaAs permettant le recyclage du substrat d'InP pour le photovoltaïque concentré (CPV)

Cette these de doctorat traite de la mise en œuvre du procede de soulevement epitaxial (ou ELO pour epitaxial lift-off) a partir d'un substrat d'InP permettant le detachement des couches actives et le recyclage du substrat afin de rendre economiquement competitive la fabrication de cellules solaires multi-jonctions pour le photovoltaique concentre. Ce procede, qui consiste a sous-graver selectivement une couche sacrificielle comprise entre le substrat et les couches actives, est bien connu et maitrise sur un substrat de GaAs avec l'utilisation d'une couche sacrificielle d'AlAs d'epaisseur voisine de 5 nm, ce qui n'est pas possible sur un substrat d'InP en raison du fort desaccord de maille cristalline existant entre l'AlAs et l'InP. Pour l'adapter a un substrat d'InP, le developpement d'une couche sacrificielle specifique basee sur un super-reseau AlAs/InAlAs a ete realise, ce qui permet de contourner les problematiques liees au desaccord de maille et a la croissance de materiaux contraints. Apres optimisation des conditions de croissance de ce super-reseau, les epaisseurs atteintes et donc les vitesses de sous-gravure obtenues en utilisant ce type de couche sacrificielle ont satisfait aux exigences du procede ELO. Ensuite, le report et le soulevement de structures actives de cellules solaires InGaAs en couches minces cristallines ont ete developpes. Les cellules solaires ainsi fabriquees ont montre des performances semblables a celles realisees par epitaxie standard sur un substrat d'InP, voire meilleures sous concentration en raison d'effets de confinement optique. Finalement, le recyclage du substrat d'InP realise avec un procede utilisant seulement deux etapes de nettoyage par voies chimiques humides, a permis de produire des surfaces d'InP de qualite suffisante pour realiser une reprise d'epitaxie satisfaisante.