Fonctionnalisation de surfaces et d'interfaces dans les cellules solaires organiques imprimées

Surfaces and interracial functionalization in printed organic solar cells

• Auteur / Autrice : Martin Schirr-Bonnans
• Direction : Bernard Ratier, Thierry Trigaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Roberto Lazzaroni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jörg Ackermann, Thomas Heiser

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sol-gel, Procédé

Nanoparticules

Oxydes métalliques

Cellules solaires organiques

Mots clés libres

Substrats plastiques

Couches dipolaires

Résumé

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre l'entreprise DISASOLAR et l'Université de Limoges pour développer un savoir-faire dans l'impression de cellules photovoltaïques organiques sur substrats plastiques. Les cellules organiques à l'architecture classique présentent certaines limitations en termes de durée de vie. Elles sont liées à la fois à la structure en elle-même et aux matériaux utilisés, en particulier au PEDOT:PSS. Le premier objectif est de remplacer ce polymère d'interface par des oxydes métalliques tels que les oxydes de Tungstène, de Vanadium ou de Molybdène. Ils sont d'abord testés en cellule par évaporation pour être ensuite intégrés via un dépôt par voie liquide (sol-gel ou dispersion de nanoparticules) pour préparer leur impression. Le second objectif est d'adapter chaque étape du procédé d'élaboration des cellules pour les rendre compatibles avec un substrat plastique. Pour améliorer la robustesse du procédé et la stabilité des cellules, nous introduisons la structure inversée. Cependant, les cellules sur plastique conservent des performances plus faibles que leur équivalent sur verre. Pour palier cela, nous portons notre regard vers l'intégration de couches dipolaires dans le but d'améliorer les transferts de charges entre les différents matériaux. En choisissant judicieusement le sens et l'intensité du moment dipolaire d'une molécule greffée, nous améliorons jusqu'à 25 % le rendement de conversion de nos cellules sur plastique.