Numerical Simulation of the Cu₂XYS₄ Structure:

Abstract

La demande croissante de technologies d'énergie renouvelable efficaces et de systèmes avancés de détection des rayonnements a stimulé des recherches approfondies sur les matériaux à base de chalcogénures quaternaires, notamment le Cu₂XYS₄, en raison de leurs propriétés exceptionnelles pour les applications photovoltaïques et astrophysiques. Dans un premier temps, l'étude se concentre sur la conception, l'optimisation des performances et l'analyse comparative des cellules solaires à base de Cu₂SrSnS₄. À l'aide du logiciel de simulation 1-D SCAPS, la recherche examine systématiquement l'impact de paramètres critiques tels que l'épaisseur de la couche tampon, les concentrations de dopage et les températures de fonctionnement sur le rendement et la stabilité des cellules solaires. Les résultats de la simulation démontrent que la configuration ZnO/MoS₂/Cu₂SrSnS₄ atteint un rendement impressionnant de 35,6 %, soulignant l'importance du choix de la couche tampon et de l'optimisation des paramètres pour maximiser le potentiel des cellules solaires Cu₂SrSnS₄. Par la suite, la thèse étend son champ d'application à l'adaptation des matériaux structurés Cu₂XYS₄ aux applications nucléaires, notamment comme détecteurs de rayons gamma en astrophysique nucléaire. Une simulation Geant4 modélise l'interaction du rayonnement gamma avec un cristal Cu₂BaPbSe₄, évaluant l'efficacité de la détection et étudiant les spectres générés pour ¹³⁷Cs et ⁶⁰Co. Les résultats positionnent le Cu₂BaPbSe₄ comme un candidat prometteur pour les futures missions d'astrophysique gamma, alliant haute résolution, compacité et alternative économique aux matériaux commerciaux, notamment pour les applications embarquées dans les environnements spatiaux.