Elaboration et caractérisation d’électrodes tri-couches sans indium appliquées aux dispositifs photovoltaïques organiques

par Ahmad El Hajj

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique, Photonique et Systèmes

Sous la direction de Bruno Lucas et de Rémi Antony.

Soutenue en 2013

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce travail décrit l’élaboration et l’optimisation de nouvelles électrodes transparentes et conductrices exemptes d’indium pour application dans des dispositifs optoélectroniques et en particulier des cellules photovoltaïques organiques. Dans ce contexte, une nouvelle architecture d’électrode tri-couche (Oxyde/Métal/Oxyde) déposée par pulvérisation par faisceau d’ions (IBS) a été développée. L’utilisation de cette technologie, permettant des dépôts à température ambiante, rendent ces électrodes compatibles avec des substrats flexibles. De plus, l’absence de l’indium, élément rare et cher, ainsi que la réalisation d’une structure tri-couche diminuant la quantité de matériau utilisée, permettent une diminution considérable du coût de l’électrode. Dans ce travail, différents oxydes métalliques (ZnO, MoO3 et V2O5) et métaux (Ag et Cu) ont été étudiés. Les épaisseurs des différentes couches du système Oxyde/Métal/Oxyde ont tout d’abord été optimisées afin de déterminer le compromis optimal transmission optique/conductivité électrique des électrodes et d’expliquer le rôle de chaque couche. Ces électrodes optimisées ont ensuite été utilisées avec succès dans des cellules photovoltaïques organiques. Finalement, en déposant une de nos meilleures électrodes optimisées sur un substrat flexible, une cellule photovoltaïque organique flexible sans indium a été fabriquée.

  • Titre traduit

    Elaboration and characterization of indium-free tri-layer electrodes for organic photovoltaic devices


  • Résumé

    This work describes the development and optimization of new indium-free transparent and conductive electrodes for optoelectronic devices, especially for organic solar cells. In this context, a new architecture of tri-layer electrode (Oxide/Metal/Oxide) deposited by ion beam sputtering (IBS) has been developed. The use of this technology, which allows the deposition of electrodes at room temperature, makes these electrodes compatible with flexible substrates. In addition, the absence of indium, which is one of the rare and expensive materials, and the realization of the tri-layer structure which reduces the amount of used materials, allow a significant cost reduction of the electrode. In this work, different oxides (ZnO, MoO3 and V2O5) and metals (Ag and Cu) were studied. First of all, the thicknesses of various layers in the Oxide/Metal/Oxide system have been optimized to determine the optimal optical transmission/electrical conductivity compromise of the electrodes and to explain the role of each layer. Then, the optimized electrodes have been successfully used in organic solar cells. Finally, by using one of our best electrodes deposited on a flexible substrate, an indium-free flexible solar cell was fabricated.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (139 p.)
  • Annexes : Bibliographie 13 p.

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