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Réalisation et caractérisations optoélectroniques de cellules photovoltaïques organiques : étude dynamique du rendement quantique externe

HOJEIJ Wassim
Résumé : 

Ce travail porte sur la réalisation par dépôt physiques et la caractérisation de cellules photovoltaïques à base de petites molécules organiques. Le développement de ces cellules constitue une alternative bas coût aux cellules solaires à base de silicium. Elles peuvent être fabriquées sur substrat souple, ce qui leur permettra une intégration facile dans les appareils nomades tels que les téléphones et les ordinateurs portables. Une étude des paramètres photovoltaïques de ces cellules solaires organiques est réalisée en fonction des différents paramètres d?élaboration tels que la vitesse de dépôt, l?épaisseur des différentes sous-couches constituant la couche active. Plusieurs architectures ont été proposées : structure bi-couche donneur-accepteur d?électrons, structure interpénétrée, et enfin structure multicouche donneur-accepteur. Les résultats ont été interprétés en fonction de la morphologie supposée de ces diverses structures. Une optimisation des cellules photovoltaïques organiques bi-couches à base du couple donneur-accepteur phthalocyanine-fullerène a conduit à un rendement de conversion en énergie de 1,9 %, à l?état de l?art au niveau européen. Enfin, une étude a été menée sur l?influence de la surface des cellules solaires sur les paramètres photovoltaïques, en réalisant des dispositifs de différentes dimensions. Une modélisation a permis de dégager les facteurs pénalisant l?obtention de rendements élevés pour les cellules de grande surface. Une géométrie appropriée a ainsi été déduite de cette étude pour franchir la loi d?échelle entre les cellules de laboratoire et les cellules solaires commercialisables et revêt un caractère primordial.