Contribution à l'optimisation des techniques de dépôts sous vide de cellules solaires organiques

Contribution to the optimization techniques of organic solar cell vacuum deposition

• Auteur / Autrice : Emilien Parbaile
• Direction : Bernard Ratier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces

Silicium -- Substrats

Photopiles

Mots clés libres

Purification par four à gradient de température

Pvd

Simulateur solaire

Ipce

Résumé

Les cellules organiques sont légères et particulièrement résistantes aux chocs (couche active et substrat en plastique). Elles conviendraient à des environnements difficiles tel que l’environnement militaire. De plus, la conformabilité de ces cellules permettrait de les intégrer à des téléphones portables et à d’autres appareils portables nécessitant de fortes autonomies. Les travaux de cette thèse ont consistés à étudier différentes structures de cellules, à améliorer la reproductibilité, à réaliser des cellules avec des matériaux purifiés et à réaliser des cellules sur des substrats souples notamment. La réalisation de cellules sur de tels substrats a permis de montrer que le passage d’un substrat rigide à un substrat souple ne modifie que faiblement les performances. Les cellules réalisées et caractérisées ont été principalement des cellules à base de CuPc et de C60. Les techniques de dépôt utilisées ont été la technique de dépôt par centrifugation et la technique de dépôt par évaporation thermique sous vide. En outre, des mesures de rendements quantiques externes (IPCE en anglais) ont permis de mettre en évidence que ceux-ci dépendent de la puissance lumineuse incidente. D’autres mesures d’IPCE ont permis d’estimer la durée de phosphorescence du C60 et de déterminer la mobilité des charges dans la CuPc. Le simulateur solaire a fait l’objet d’une étude de radiométrie qui avait pour but de pouvoir comparer les rendements des cellules avec ceux d’autres laboratoires. Une des méthodes mise en place permet d’approcher au maximum la norme d’éclairement AM1. 5G avec le simulateur.

Organic solar cells are low weight and particularly resistant to shocks (active layer and substrate in plastic). They are suitable for harsh environments such as military environment. Furthermore, conformability of these cells would permit to integrate them in mobile phones and other portable devices requiring high autonomies. The works of this thesis consisted to study different cell structures, improve reproducibility, realize cells with purified materials and make cells on flexible substrates in particular. The realization of cells on such substrates showed that the transition from a rigid substrate to a flexible substrate modifies only slightly the performance. The cells produced and characterized were mainly cells based on CuPc and C60. The deposition techniques used were spin coating and thermal vacuum sublimation. In addition, measurements of incident photon to current conversion efficiency (IPCE) showed that they depend on the incident light power. Other IPCE measurements permitted to estimate the phosphorescence time of C60 and determine the charge mobility in the CuPc. A radiometry study on the solar simulator was led in order to allow compare cell efficiencies with those of other laboratories. A method established permits to approach as close as possible the standard of illumination AM1. 5G with the simulator.