Thèse soutenue

Verres et céramiques luminescents pour améliorer le rendement des cellules solaires PV
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Auteur / Autrice : Bo Fan
Direction : Xiang Hua ZhangJean-Luc Adam
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance en 2012
Etablissement(s) : Rennes 1
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Odile Merdrignac, Richard Moncorgé, Annie Pradel
Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Bouazaoui, Stéphane Jobic

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Cette étude a pour objectif de développer des matériaux luminescents avec un rendement quantique supérieur à 100% permettant d’améliorer l’efficacité des cellules photovoltaïques. Ces travaux sont basés sur des sulfures avec une faible énergie de phonon. Les verres Ga₂S₃-GeS₂-CsCl dopés par des terres-rares sont d’abord étudiés. Il a été démontré qu’un photon visible peut être divisé en deux photons infrarouges par les couples d’ions Er³⁺/Yb³⁺ou Pr³⁺/Yb³⁺ Cependant, le rendement quantique mesuré avec une sphère intégrante est beaucoup plus faible que 100%. Ceci est attribué aux impuretés qui conduisent au désexcitation non-radiative, et à l’absorption du transfert de charge d’Yb³⁺ qui se situe dans le visible dans le cas des sulfures. Grâce à l’électronégativité plus élevée de l’oxygène par rapport au soufre, la bande de transfert de charge d’Yb³⁺ est repoussée vers l’UV dans des oxysulfures de terres-rares. Les oxysulfures très purs ont été préparés avec la méthode de combustion complétée par une sulfuration. La multiplication de photon dans l’IR a été observée dans La₂O₂S dopé par Pr³⁺/Yb³⁺, Er³⁺/Yb³⁺ ou Tb³⁺/Yb³⁺. Un rendement quantique supérieur à 100% est pour la première fois directement mesuré dans La₂O₂S :Er³⁺,Yb³⁺. Une structure «core-shell» est conçue pour sensibiliser des ions Er³⁺ dans les oxysulfures par des ions Ce³⁺ dans le YAG. Par une précipitation homogène, on a réussi à déposer du Y₂O₂S sur des poudres fines de YAG : Ce³⁺. Bien que la structure désirée ne soit pas encore obtenue due à la diffusion d’Er³⁺ dans le YAG, cette piste de recherche est intéressante pour développer des convertisseurs spectrales avec une bande d’absorption large et intense.