Apport des couches interfaciales à base d'oxyde de zinc déposé par pulvérisation dans les performances des cellules photovoltaïques organiques compatibles avec des substrats flexibles

Contribution of interfacial layers based on zinc oxide deposited by sputtering in the performance of organic photovoltaic cells compatible with flexible substrates

• Auteur / Autrice : Youssef Jouane
• Direction : Yves André Chapuis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique, optoélectronique
• Date : Soutenance le 02/10/2012
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’électronique du solide et des systèmes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Aziz Dinia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexander Colsmann, Thomas Heiser
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Ratier, Jean-Christian Bernede

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dispositifs optoélectroniques

Couches minces semiconductrices

Semiconducteurs organiques

Effet photovoltaïque

Surfaces -- Propriétés optiques

Mots clés libres

Couches interfaciales

Ingénierie des interfaces

Photovoltaïque matériaux organiques

Pulvérisation cathodique

Lithographie douce

Électronique imprimée

Oxyde de Zinc (ZnO)

Ségrégation verticale des mélanges organiques

Interface layers

Interface engineering

Organic Photovoltaic materials

Sputtering

Soft lithography

Printed electronics

Zinc Oxide (ZnO)

Vertical segregation of organic mixtures

Résumé

L’exploitation des couches interfaciales à base de d’oxydes métalliques ouvre des perspectives nouvelles dans le domaine des cellules photovoltaïques organiques (PVOs).Cette thèse s’inscrit dans le développement, la caractérisation et l’analyse de couches interfaciales, à base d’oxyde de zinc (ZnO), déposées par pulvérisation cathodique, dans l’élaboration de dispositifs solaires compatibles avec des substrats flexibles et des procédés « roll-to-roll ». Après un état de l’art du domaine, une première étude sera consacrée à l'apport et à l’optimisation des dépôts par pulvérisation cathodique des films de ZnO sur des couches actives de P3HT:PCBM dans le cas de structures conventionnelles. Une seconde partie mettra en évidence l'importance des procédés de recuit des couches de ZnO déposées sur des substrats flexibles ou rigides à base d’ITO pour des structures inverses de cellules PVOs flexibles. Suite à ces études, l’élaboration de ces dispositifs sera testée et validée à partir de techniques inspirées de la lithographie douce. L’interfaçage des films de ZnO avec de nouveaux matériaux tel que le graphène sera également abordé dans ces recherches.

Exploring interfacial layers based on metal oxides opens new perspectives in the field of organic photovoltaic (OPV). This thesis takes place in development, characterization and analysis of Zinc Oxide (ZnO) based interfacial layers, deposited by sputtering in the preparation of solar cells devices compatible with flexible substrates and "roll-to-roll" process. After a state of art, the first study will focus on contribution and optimization of ZnO films sputtered on active layer (P3HT:PCBM) for conventional structures. A second study will highlight the importance of annealing processes of ZnO layers deposited on flexible and rigid substrates based on ITO for inverse flexible solar cells. Following these studies, the development of the devices will be tested and validated using printing techniques inspired from soft lithography. Finally, new materials as graphene will be interfaced with ZnO layers and discuss in this research.