Soutenance de thèse 19/10/2023 - Torkia Braik - Etude de la solidification dirigée du silicium photovoltaïque par la méthode du champ de phase

Annonce de soutenance de thèse

Mlle. Torkia BRAIK

(ED N°352 : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : MATIERE CONDENSEE et NANOSCIENCES)

Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

Etude de la solidification dirigée du silicium photovoltaïque par la méthode du champ de phase

Dirigé par : Jean-marc DEBIERRE  (Département MATER, équipe MCA)

Le jeudi 19 octobre 2023 à 10h30, salle des thèses, Faculté des Sciences de St Jérôme

Resumé

Dans cette étude, nous avons réalisé des simulations de champ de phase pour suivre quantitativement la morphologie de l’interface solide-liquide durant la solidification dirigée du silicium sur plusieurs échelles de longueur et de temps en recalibrant les fonctions d’anisotropie précédemment proposées pour l’énergie de surface et d’attachement cinétique. Nous avons simulé la formation de facettes {111} dans plusieurs orientations cristallographiques donnant lieu à des différences qualitatives qui ont été observées et analysées. Nous avons également établi et résolu un modèle analytique décrivant l’interface solide-liquide. Dans l’ensemble, les résultats obtenus apportent des informations précieuses et un solide soutien aux études expérimentales in situ de la solidification du silicium à l’aide de l’imagerie X. Ils valident également le modèle de champ de phase proposé qui utilise des fonctions d’anisotropie basées sur des études expérimentales. L’accord très quantitatif obtenu entre les résultats des expériences, des simulations et du modéle analytique ouvre de nouvelles perspectives à la présente étude pour réaliser des simulations quantitatives de la solidification du silicium dans des systèmes régis par des conditions physiques plus complexes.

Abstract

In the present study, we performed phase-field simulations of directional solidification to follow quantitatively the morphology of the silicon solid-liquid interface over several length and time scales by re-calibrating previously obtained anisotropy functions for the surface energy and for the kinetics attachment. We simulated the formation of {111} facets in different crystallographic orientations where qualitative differences between the growth directions are observed and analysed. We also established and solved an analytical model that describe the solid-liquid interface. Altogether, the present results bring valuable pieces of information and strong support to experimental studies of silicon solidification through in situ X-ray imaging. Moreover they also validate the proposed phase-field model that uses anisotropy functions based on experimental studies. The very quantitative experiment-simulation- analytical agreement obtained in the present study opens new perspectives to perform quantitative simulations of silicon solidification in systems governed by more complex physical conditions.

 Mots clés: 

Silicium, Solidification dirigée, Champ de phase, Facettes .

Keywords: 

Silicon, Directional solidi cation, Phase- field, Facets.

Composition du jury :