Soutenance mémoire
Étude des propriétés des matériaux organiques semiconducteurs polymères et pérovskites pour applications photovoltaïques
Introduction
Les systèmes à base d’oxydes transparents ZnO/MgxZn1-xO sont très prometteurs pour des applications très spécifiques dans le domaine des composants transparents et flexibles de l’optoélectronique UV et de l’électronique ultrarapide comme les LED, les Lasers, les photodétecteurs, les capteurs, les transistors, et les cellules photovoltaïques [1,2]. Comparés aux autres oxydes transparents comme SnO2, ITO, TiO2, le système ZnO/MgxZn1- xO présente des propriétés avantageuses, en particulier, pour les applications photovoltaïques comme suit : – un grand gap s’étendant sur la gamme d’énergie 3.37eV EG 7.8eV couvrant une bonne partie du spectre ultra-violet (UV) correspondant à 0.159μm0.368 μm [3].
nanostructurées par de nombreuses méthodes et techniques de croissance cristalline très variées selon les applications : ablation laser (pulsed laser deposition), magnétron sputtering, dépôt chimique en phase vapeur (CVD), chemical bath deposition, pulvérisation, sol-gel, dip-caoting, roll-to-roll, etc…[7] – Ces systèmes ZnO/MgxZn1-xO peuvent être réalisés sous forme d’hétérostructures où l’on peut contrôler les désalignements de bandes (band-offsets) de l’hétérostructure, et le confinement des porteurs [1] ce qui offre la possibilité de réaliser une très grande variété de systèmes : – système massifs (bulk systems) à 3 dimensions (3D) ou – de faible dimensionnalité (low dimensional systems) à 2D (Puits quantiques), à 1D (Nanofils quantiques) ou à 0D (boîtes quantiques) – Ils peuvent être déposés sur différentes type des substrats, en particulier sur des substrats souples tels que les polymères, par des méthodes simples, à faible température et à faible coût [1] – Ils peuvent également et surtout être combinés avec des polymères pour former des cellules hybrides organiques-inorganiques du type ZnO/MgxZn1-xO/polymère ce qui induit toute une série de nouveaux avantages pour ces systèmes : – Leur faible coût et leur très bon rendement économique. – Ils sont transparents, flexibles, souples et légers – Ils permettent la fabrication de larges films minces pour des applications en grand surface dans les milieux urbains et domestiques comme les toitures, les fenêtres et les murs d’immeubles des villes intelligentes (smart Cities) – Ils permettent également des applications en petite surface comme en électronique flexible et transparente comme dans les écrans tactiles (portables, montres, sacs, vêtements, tableaux de bord, etc…) – Ils peuvent être fabriqués par des techniques de croissance simples et peu coûteuses comme solgel, dip-caoting, roll-to-roll printing [7]. Très longtemps et jusqu’au début des années 2010, ces photopiles solaires en film mince ont souffert d’un faible rendement 2% et ce, malgré les efforts qui ont été développés afin d’améliorer leurs performances [8]. De nombreuses tentatives d’amélioration de ces systèmes ont été essayées utilisant différentes combinaisons et structures de matériaux très divers élaborées par différentes techniques comme les cellules hybrides et les cellules à colorant. Ce faible rendement de ces photopiles solaires était dû à plusieurs facteurs dont : la qualité des matériaux constitutifs des hétérostructures ainsi que l’hétérostructure elle-même et, en particulier, les problèmes à l’interface entre le polymère et le semiconducteur. Ces problèmes d’interface sont constitués non seulement par un mauvais bandoffset, mais également par l’apparition de centres pièges et défauts à l’interface dus aux désaccords structurels et cristallins entre les deux types de matériaux. Ces phénomènes se traduisent par un mauvais transfert des charges, des processus de recombinaisons des porteurs et des courants de fuite vers les bords et vers le substrat. Il y a également et surtout les problèmes d’instabilité des polymères et de la faible absorption de photons par la photopile solaire [8]. Vers 2010, l’émergence de nouveaux matériaux organiques de type pérovskites insuffla des progrès fulgurants permettant à ces photopiles solaires hybrides d’atteindre des rendements très élevées de l’ordre 22-26% actuellement [9], comparables sinon meilleurs que ceux des meilleures cellules Si. L’origine de cette amélioration fait toujours l’objet d’une recherche active à cause de la complexité des phénomènes. Cependant, il est très probable que cette amélioration soit due à une meilleure interface organique-inorganique ainsi que des propriétés supérieures de la couche pérovskite beaucoup plus absorbante et beaucoup plus conductrice grâce à un transfert de charge de nature ambipolaire excitonique.
Cellules solaires photovoltaïques à films minces transparents à base d’oxydes : SnO2, TiO2, ZnO
Les oxydes transparents ZnO, TiO2, SnO2 sont des matériaux qui présentent de très bonnes propriétés optiques combinées avec de très bonnes propriétés électroniques [10] telles : Transparence élevée supérieure à 80% dans le spectre électromagnétique visible allant de 400 nm à 860 nm [11,12] – Grand conductivité électrique [11] – Faible résistivité inférieure à 2 10-4Ω cm. [11]
Avec la possibilité de les fabriquer en films minces [10] par différentes techniques et sous différentes morphologies, déposés sous différentes types des substrats [1], en particulières les polymères, ces matériaux sont très utilisés dans la fabrication des cellules photovoltaïques en film minces, flexibles, transparentes, et à faible coût. Ceci permet de réduire l’épaisseur de la couche absorbante, d’améliorer leur stabilité et de diminuer les pertes optiques dans les photopiles solaires
[11]. Ils sont utilisés dans diverses applications utilisant des cellules à film minces de différents types telles que : les cellules à colorants de Graëtzel, les cellules hybrides organiques-inorganiques et les cellules pérovskites fabriquées sous différentes formes nanostructurées [13]. L’objectif est d’augmenter leur rendement en améliorant la séparation et le transport des porteurs de charges électrons et trous vers les électrodes de sorties des cellules photovoltaïques. Cependant ZnO, est très souhaitable, car il peut être élaboré sous une grande variété de nanostructures, par des méthodes simples, et à basse température, en effet les cellules pérovskite a ETL a base de SnO2 ont montrées des rendements de 18% [1], et celle à base de ZnO un rendement de 18.9% [14]. Ils sont aussi utilisés comme des électrodes transparentes, et conductrices pour la collecte du courant alternatif à L’ITO [11,4]. Des couches texturées comme contact avant et contact arrière, afin d’augmenter l’absorption de la lumière, et minimiser les pertes par réflexions, comme dans le cas de Si amorphe en couche mince, cellules CdTe ultra mince, et les cellules hybrides [15]. Des couches tampons, transparentes, conductrices, et à faible résistance sont utilisées dans les photopiles solaires fabriquées en couche par couche, qui permet de minimiser l’épaisseur de la couche absorbante, et réduire les pertes de courant [15]. Et comme des substrats ou couche transparente windows dans les cellules à film mince, qui permet aux photons d’atteindre la couche active, et qui servent aussi comme électrode [16], et aussi comme cathode à couche tampon (CBL), et anode à couche tampon(ABL) pour améliorer la collection et l’extraction des porteurs [1].
L’oxyde transparent ZnO, est plus souhaitable que l’ITO est SnO2 pour des applications dans ces cellules photovoltaïques, comme les cellules à colorant, les cellules hybrides organiques inorganiques, et les cellules hybrides pérovskites, car il possède des propriétés très intéressantes énuméré ci-avant : – Il est très abondant dans la nature, et il n’est pas cher, contrairement à L’ITO et SnO2 [5,1]. – Il est plus stable, par conséquent il ne réagit pas avec le matériau en contact (polymère), ce qui n’est pas le cas pour L’ITO, et SnO2. – Il est très adapté avec les polymères, car il est facile à déposer par des méthodes simples à faible températures comme, Roll-to-Roll, printing, dip-caoting, sol-gel, pulvérisation, qui est très souhaitables dans les matériaux organiques [7]. – Il peut former des films transparents dopés, comme ZnO:Ag (AZO), ZnO : G (GZO), qui présentent une conductivité électrique proche de celle de l’ITO [11], et montrent une résistivité comparable à celle de l’ITO, et une transmittance légèrement supérieure ce qui constitue un candidat prometteurs alternatif à l’ITO [12]. – Il peut être combiné avec d’autres oxydes comme MgO, pour former l’alliage MgxZn1-xO qui permet de réaliser des hétérostructures, où l’on peut contrôler le gap, les bandes offset, la contrainte, et la polarisation, par conséquent il est mieux que TiO2 tous seul [6]. – Il peut être fabriqué sous différentes formes nanostructures : les nonorodes, nano-fils, nanotiges, nano-shed [14]. De faite il est constitué un matériau compétitif à TiO2 pour application comme couche à transport des électrons dans les cellules à colorant, car il permet d’augmenter la surface de contact avec le colorant, et fournit des voies directes pour le transport des électrons vers l’électrode respective [14].
Films minces de ZnO pour applications optoélectroniques (LED, Laser, FET)
Grâce aux propriétés intéressantes de ZnO en film mince, il constitue un matériau très prometteur, complémentaire, et alternatives aux nitrures, pour des applications : en optoélectronique qui opèrent dans le bleu et le proche UV comme les LED, OLED et Lasers. Et en électronique comme les transistors (TTFT), pour le développement des dispositifs électroniques, flexibles, et transparents. les LEDs, OLEDs a base de ZnO : ZnO est un matériau attractif pour la fabrication des LEDs qui émettent dans le spectre ultraviolet [17]. Les première LEDs à hétérojonction np à base de ZnO sont fabriquées sur différents substrats de type p, à cause de la difficulté de fabrication de ZnO type p de bon qualité [17,5]. Ces substrats type p peuvent être des matériaux inorganiques comme Si, GaAs, Sic, GaN, AlGaN. Ces derniers (GaN, et AlGaN ) sont des très bon candidats pour les LEDs Nanoscience, Nanotechnologie, Nanométrologie, LEMOP,à base de ZnO [17,5]. Ou bien des matériaux organiques ce qui a permet de développer des LEDs à structure hybride organique inorganique appelé OLEDs [17]. Ils peuvent être fabriquées aussi en structure Pin comme n (ZnO)/i(ZnO)/p(GaN) [5], ou bien en structure à puits quantique avec ZnO, et leur alliages : BexZn1-xO, MgxZn1-xO, CdxZn1-xO [18]. En outre ZnO dopé fabriqué en film mince comme : ZnO : Al (AZO), est très utilisé comme électrode, et anode dans les LEDs, et OLEDs [19, 20,21]. Car il possède un potentiel d’ionisation souhaité, une très bonne mobilité des électrons, et une très bonne stabilité [19,20]. Cependant il constitue une alternative à L’ITO, qui est chère, et instable à température réduite [21]. Les lasers à base de ZnO : l’oxyde de zinc ZnO est un matériau a grand gap, et a forte liaison excitonique, qui assure des émissions excitonique dans le bleu, et le violet , de cout il est utilisé pour la fabrication des lasers qui émet dans le bleu au proche UV, en utilisant des systèmes ZnO/MgxZn1-xO, ZnO/BexZn1-xO, ZnO/CxdZn1-xO, dans des structures en puits quantique, ou bien en super réseau [6]. Le première laser base de ZnO, il a été réalisé en 1997, en cavité résonante, fabriquée par la MBE assisté par plasma, sur des substrats en saphir, et par la suite des lasers à base des microstructures, en poudres, et des nanofils ont été reportés [6].
Les transistors à base de ZnO : ZnO film mince à contribuer aussi dans le développement des transistors. Ils sont utilisés dans les transistors à effet de champ MESFET, pour améliorer la mobilité de canal, en utilisant un canal à puits quantique à 2DEG comme MgxZn1-xO / ZnO/ MgxZn1-xO [18]. Il a permis de développer aussi des transistors transparents à couche mince (TTFT) où tous les composants de dispositif (canal ,grille , électrode, et substrat) sont transparents [17], avec un canal qui offre une combinaison d’une grande mobilité des électrons ce qui conduit à des courant de commande très élevés, et des vitesses de fonctionnement plus rapides [21], et une grande transparence dans le visible [21,18]. Ces transistors TTFT, sont très prometteurs pour des applications en électronique flexible, et transparente. Le canal TFT peut être à base de ZnO seul ou bien combiné avec d’autres matériaux comme IZO, IGZO [22,17]. Il peut être fabriquée par plusieurs techniques en particulières le dépôt par couche atomique (ALD) qui permet le contrôle précis de l’épaisseur et de la composition de la couche, et la possibilité déposer des couche mince sur une grand surface à faible températures.
Cellules solaires photovoltaïques à films minces de ZnO et à colorants ou cellules de Graëtzel
Les cellules solaires dye sensitized de Graëtzel [23], ce sont des cellules flexibles, à grand Nanoscience, Nanotechnologie, Nanométrologie, LEMOP, surface, et à faible coût. Basées sur la conduction ambipolaire [24], conçue à base des oxydes semiconducteurs nanostructureés comme ZnO, TiO2, SnO2, sensibilisé par des colorants organiques, ou inorganiques [24, 25]. Pour augmenter leurs absorption dans le visible et améliorer leurs surface de contact [24], on distingue deux types de ces cellules solaires, les cellules solaire à électrolyte liquide, et les cellules solaire à colorant tous solide.
Les cellules solaires à électrolyte liquide : Ce sont des cellules ou les films nano-poreux des Oxydes semiconducteurs, sensibilisés par des pigments du colorant, sont plongés dans un électrolyte liquide à couple redox généralement le (I/I3), appelé aussi cellules photoélectrochimique . Sous illumination les électrons photogénérés par le colorant, sont injectés dans la bande de conduction d’oxyde semi-conducteur nanostructurée, laissant un colorant a l’état oxydé [23, 24, 25]. Ce colorant est ensuite régénéré par l’électrolyte liquide à couple redox, qui injecte les électrons, et transfert les trous vers l’électrode respective .
Les cellules à colorant tous solides : Les cellules à colorant tous solides ce sont des cellules conçues à base d’un semiconducteur nanostructurés, sensibilisé par des pigments de colorants, recouvert d’un polymère conducteur de trous comme : Spiro-OMeTAD, pentacens, poly(triphenyldiamine), polythiophene, poly(3- hexylthiophne)(P3HT), qui régénère le colorant [30], et qui remplace électrolyte traditionnel pour améliorer le transport des trous, et la stabilité de la photopile solaire [8,9].Formant ainsi des cellules hybrides organiques inorganiques sensibilisées par des colorants [30]. Ces cellules ont contribuée à l’amélioration des cellules hybride toute en améliorant l’absorption des photons, par l’introduction des colorants dans la couche active, et d’améliore ainsi la surface de contact entre le polymère, et le semiconducteur [30]. ZnO sous ces différentes formes nanostructurées (nanotubes, nanowires, nanodisques, …ect), est le plus employé dans ces photopiles, car il offre une grande surface pour l’ancrage de colorant, il fournit des voies directes pour le transport des électrons vers l’électrode respective [30, 31], il peut être déposé par des méthodes simples et à faible température comme pulvérisation spin-coating, sol-gel, et il est mieux adapté avec les matériaux organiques [13]. L’utilisation de colorant dans ces cellules hydrides à ZnO a montré une amélioration de rendement, mais qui reste toujours faible comparé aux cellules à électrolyte liquide, à cause de recombinaison des porteurs à l’interface [32]. Le tableau suivant montre le rendement de quelques exemples de ces photopiles solaires, où il montre que le colorant améliore le rendement des cellules hybrides.
Cellules solaires photovoltaïques hybrides ZnO/Polymère : (PDOT, P3HT)
Les cellules solaires photovoltaïques hybrides (CSPVH) ZnO/polymères, ce sont des cellules flexibles, à faible coût, et à grand surface. Elles combinent les propriétés importantes de ZnO à grand mobilité des électrons, à celles des polymères 🙁 PDOT, P3HT, ..), à grand flexibilité, et à faible coût [13, 33]. Forment ainsi la couche active, ou ZnO type n acte comme une couche à transport des électrons (ETL), et le polymère type p acte comme couche à transport des trous (HTL), donc donneurs des électrons [13]. Le dépôt de ZnO lors de la fabrication de ces photopiles solaires se fait par des méthodes simple, et à faible températures, ce qui le rend un matériau le plus souhaitable dans ce type de cellules solaires photovoltaïques par rapport aux autres semi-conducteurs [13]. Le principe de fonctionnement de ces cellules solaires photovoltaïques hybrides (CSPVH) ZnO/polymère est similaire à celui des photopiles solaires organiques : en effet sous illumination, la couche active génère des excitons, qui diffusent avec une certaine longueur de diffusion généralement de l’ordre de 5-20 nm à travers le polymère, vers l’interface ZnO/polymère [13]. Où ils seront dissociés par l’effet de champ, et transportés ensuite vers les électrodes respectives. Les électrons par la couches ETL, et les trous par la couche HTL, pour générer un courant externe [13]. L’efficacité de séparation, et de transport des charge dépend fortement de la longueur de diffusion, et du parcours des excitons dans la couche active, et aussi de l’interface ZnO/polymères [13]. De faite différentes structures avec plusieurs variétés de nanostructures de ZnO, combinées avec différents polymères, ont été envisagées afin d’améliorer l’efficacité de ces photopiles solaires [13] .malgré les efforts qui ont étés menés afin d’améliorer leurs efficacité. Ce qui peut-être dû en effet à la mauvaise qualité de l’interface entre ZnO et le polymère, qui présente des agrégations, à cause de la mauvaise infiltration du polymère dans ZnO, ce qui diminue la mobilité, et la durée de vie des excitons, et augmente les recombinaisons non radiatives, des charges à transfert des excitons (CTE) [13], à l’interface ZnO/polymère.
Cellules solaires photovoltaïques hybrides ZnO/pérovskite/polymère
Les cellules solaires photovoltaïques hydrides ZnO/ pérovskite /polymères, sont des cellules hybrides pérovskites organiques inorganiques de type Graëtzel. Elles sont flexibles, à faible coût, à grand surface, et à haut rendement [7]. Leur couche active est constituée : d’un matériau pérovskite utilisé à la fois comme absorbeur de lumières, et conducteur. D’une couche ZnO pour l’extraction, et le transport des électrons (ETL), et d’une couche à transport des trous (HTL) le polymère type p [7]. L’idée des photopiles solaires pérovskites organiques inorganiques au début, est de remplacer le colorant organique utilisé dans les cellules électrochimiques de Graëtzel, par un matériau pérovskite à fort coefficient d’absorptions, et à grand stabilité, afin d’améliorer à la fois l’absorption de la lumière, et la stabilité de ces photopiles solaires [34].
dans les applications photovoltaïques solaires à films minces transparents et souples il a montré des rendements de 3.81% pour MAPbI3 [34,35], et 3.13% pour MaPbBr3 [34,35]. Cependant ces cellules sont instables, et dégrade rapidement à cause de la dissolution, et de la décomposition de matériaux pérovskites dans l’électrolyte liquide [36]. En 2012, Graëtzel et son équipe ont employé un conducteur de trous à la place de l’électrolyte liquide ce qui a amélioré le rendement à 9.7%, tout en améliorant la stabilité de la photopile. Qui a très vite passé à 16% en 2013 [34]. Par la suite ils ont constaté que le matériau pérovskite, participe à la conduction, ils l’ont ensuite introduit comme couche active à la fois absorbante, et conductrice. Depuis, ces cellules on connut un grand intérêt, dans le développement des photopiles solaires flexibles, et à grande surface. Plusieurs recherches ont été menées afin d’améliorer d’avantage leurs efficacités toute, en améliorant les propriétés des matériaux pérovskites, et en utilisant différents matériaux semiconducteurs comme couche ETL, et différentes polymères type p comme couche HTM. Ce qui a permet de booster le rendement de 15% en 2013, à 22% en 2017[7], et actuellement il est de 32% [9]. Nous montrons dans la figure I.3, le diagramme des énergies des matériaux les plus utilisent dans les cellules pérovskites.
il est facile à traiter en solution par des méthodes simples à basse température comme spin-caoting, sol-gel, dépôt électrochimique, ALD, Roll-To-Roll…., pour donner des structure sous différentes morphologies [14]. Il peut être dopé pour modifier ces propriétés électroniques, et optiques, comme ZnO dope Al (AZO), et ZnO dopé Ga (GZO), qui sont des excellents oxydes transparents, à faible cout, excellente transmission optique, et à grand mobilité par rapport à ZnO pur [7]. Il peut être allié avec MgO, ce qui permet d’ajuster ainsi les bandes offset à l’interface de ZnO/pérovskite, pour avoir un meilleurs alignement des bande HUMO et LUMO de pérovskite, par rapport au bande de conduction, et de valence de ZnO [7]. Ceci peut améliorer l’efficacité de séparation, d’injection, et de collection des porteurs photo-générés, et peut aussi réduire les recombinaisons à l’interface ZnO/pérovskite, et les fuites des courants.
– La structure mésoscopique : cette structure est adaptée avec une couche à transport des électrons ( ETL) de ZnO nanostructurées à 1D, et à 2D, dans laquelle le matériau pérovskite peut s’infiltrer. Les cellules à base de cette structure ont attient un rendement de 17,30 % rapporté par S.Li et al (2017).
– la structure planaire : cette structure est adaptée avec une couche à transport des électrons (ETL) de ZnO en nanoparticules, où le matériau pérovskite est en sandwich entre cette dernière et une couche HTL. Et aussi avec des films nanocomposite de ZnO en structure bicouche comme la couche ETL à structure bicouche TiO2/ZnO développé par (Xu et al, 2015), élaborée par la technique sol gel, qui à attient un rendement de 17,17%.
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Table des matières
Introduction
Chapitre 1: Etat de l’art sur la nanostructure ZnO/MgxZn1-xO dans les applications photovoltaïques solaires à films minces transparents et souples
1. Introduction
2. Cellules solaires photovoltaïques à film mince d’oxyde transparent : SnO2, TiO2, ZnO
3. Films minces mono-matériaux de ZnO pour applications optoélectroniques
4. Cellules solaires photovoltaïques à films minces de ZnO (Dye sensitized solar cells)
5. Cellules solaires photovoltaïques hybrides ZnO/Polymère : (PDOT, P3HT)
6. Cellules solaires photovoltaïques hybrides ZnO/pérovskite/polymère
7. Motivation et choix de notre hétérostructure : ZnO/MgxZn1-xO/pérovskite/polymère
8. Conclusion
Chapitre 2: Etude des propriétés des matériaux semiconducteurs inorganiques II-VI ZnO, MgO et MgxZn1-xO et de leur hétérostructure ZnO/MgxZn1-xO en vue des applications photovoltaïques
1. Introduction
2. Étude des propriétés des semiconducteurs inorganiques ZnO, MgO et MgxZn1-xO
2.1. Propriétés structurales
2.2. Propriétés électroniques
2.3. Propriétés diélectriques et optiques
2.4. Propriétés élastiques
2.5. Propriétés de polarisation interne
3. Étude des propriétés de l’hétérostructure ZnO/MgxZn1-xO
3.1. Propriétés de l’hétérostructure 2D ZnO/MgxZn1-xO
3.1.1. Étude des énergies de désalignement de bandes (band-offsets)
3.1.2. Effets des désaccords de maille et structuraux à l’interface
3.1.3. Effets de la polarisation interne à l’interface
3.2. Propriétés de l’hétérostructure 3D ZnO/MgxZn1-xO
3.2.1. Profil de bandes et diagramme d’énergie de l’hétérojonction 3D
3.2.2. Étude des effets du dopage sur le transport d’électrons et de trous
3.2.3. Étude des effets de contrainte interne
4. Conclusion
Chapitre 3: Étude des propriétés des matériaux organiques semiconducteurs polymères et pérovskites pour applications photovoltaïques
1. Introduction
2. Étude des propriétés des matériaux organiques semiconducteurs polymères
2.1. Classification et propriétés des matériaux polymères semiconducteurs
2.2. Propriétés des matériaux organiques polymères de type PDOT
2.3. Propriétés des matériaux organiques polymères de type P3HT
3. Étude des propriétés des matériaux semiconducteurs pérovskites
3.1. Structure cristalline des matériaux pérovskites
3.2. Propriétés électroniques des matériaux pérovskites
3.3. Propretés optiques et diélectriques des matériaux pérovskites
4. Intérêt et potentiel du système ZnO/MgxZn1-xO/pérovskite/polymère dans les applications
5. Conclusion
Chapitre 4: Étude de simulation/optimisation des cellules photovoltaïques solaires à base de l’hétérostructure inorganique ZnO/MgxZn1-xO
1. Introduction
2. Étude combinée Schrödinger-Poisson et ab-initio des effets de polarisation interne sur l’hétérostructure à puits quantique (PQ) 2D de ZnO/MgxZn1-xO
2.1.1. Étude des effets de polarisation interne spontanée et piézoélectrique
2.1.2. Détermination du champ électrique interne par la méthode de Schrödinger-Poisson
2.1.3. Détermination de la polarisation interne spontanée et piézoélectrique
3. Étude combinée Schrödinger-Poisson et ab-initio des effets de polarisation interne
3D de ZnO/MgxZn1-xO
3.1.1. Profil de bandes et diagramme d’énergie de l’hétérojonction 3D
3.1.2. Étude des effets de polarisation interne spontanée et piézoélectrique
3.1.3. Modélisation de la caractéristique I=f(V) de l’hétérojonction ZnO/MgxZn1-xO
3.1.4. Modèle d’hétérojonction pour la caractéristique I=f(V) (diode Esaki)
3.1.5. Rôle de la polarisation interne spontanée et piézoélectrique
4. Étude d’optimisation de la cellule solaire photovoltaïque à base de l’hétérojonction inorganique
4.1. Caractéristique I=f(V) sans et sous éclairement sans effets de polarisation
4.2. Détermination des principaux paramètres de la photopile solaire
4.2.1. Courant de court-circuit, et la tension de circuit ouvert
4.2.2. Fill factor
4.2.3. Rendement
5. Conclusion
Chapitre 5: Étude de simulation/optimisation des CSPV à base d’hétérostructures hybrides
organiques/inorganiques:ZnO/MgxZn1xO/PolymèreP3HTetZnO/MgxZn1xO/PérovskiteCH3NH
1. Introduction
2. Étude de l’interface ZnO/Polymère et MgxZn1-xO/Polymère
2.1 Différentes types d’interactions à l’interface Semiconducteur/Polymère
2.2 Diagramme de bandes d’énergie de ZnO/polymère et MgxZn1-xO/Polymère
2.3 Influence des effets de contraintes à l’interface
2.4 Influence des effets de polarisation interne à l’interface
3. Modélisation de la caractéristique I=f(V) de l’HS ZnO/MgxZn1-xO/Polymère
3.1 Etude d’optimisation de la cellule solaire photovoltaïque à base de l’hétérostructure hybride
3.1.1 Caractéristique I=f(V) sous éclairement et sans effets de polarisation
3.1.2. Détermination des principaux paramètres de la photopile solaire
3.1.2.1. Courant de court-circuit, et la tension de circuit ouvert
3.1.2.3. Fill factor
3.2.2. Rendement
3.2 Etude d’optimisation de la cellule solaire photovoltaïque à base de l’hétérostructure Hybride
3.2.1 Caractéristique I=f(V) sous éclairement et sans effets de polarisation
3.2.2 Détermination des principaux paramètres de la photopile solaire
3.2.2.1. Courant de court-circuit, et la tension de circuit ouvert
3.2.1.3. Fill factor
3.2.1.2. Rendement
3.3 Analyse
4. Conclusion
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