Contribution à l'étude des propriétés optoélectroniques des couches hybrides polymère-nanoparticule : application à la conversion photovoltaïque

Contribution to the study of optoelectronic properties of hybrid thin films polymer- nanoparticle : application to photovoltaic’s

• Auteur / Autrice : Aïda Benchaabane
• Direction : Andréas Zeinert, Mohamed Mejatty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance le 20/01/2015
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andréas Zeinert, Mohamed Mejatty, Hafedh Ben Ouada, Guy Louarn, Najoua Kamoun Turki, Mohamed-Abdou Djouadi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hafedh Ben Ouada, Guy Louarn

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conversion photovoltaïque

Dispositifs optoélectroniques

Matériaux hybrides

Composites polymères

Semiconducteurs

Nanoparticules

Mots clés libres

Cellule photovoltaïque

Polymère

Nanoparticules inorganiques

Milieu effectif

Résumé

Nous avons étudié dans ce travail l’effet de l’incorporation des nanoparticules semi-conductrices dans une matrice polymère, dans le but d’améliorer les performances des dispositifs optoélectroniques susceptibles d’être réalisés à partir des systèmes hybrides organique/inorganique. Il a été établi, en effet, qu’il est possible d’initier dans ces systèmes un transfert d’excitations du polymère aux nanoparticules qui peut, à cause du confinement des porteurs et des excitons dans ces nanoparticules, contribuer à une augmentation du nombre des porteurs et donc de la conductivité. Cet effet est d’autant plus efficace que les énergies de gap des deux matériaux sont voisines. Après avoir présenté les propriétés générales des polymères et des nanoparticules et l’état de l’art sur les systèmes hybrides , nous avons synthétisé des nanoparticules de séléniure de zinc (ZnSe) et de séléniure de cadmium (CdSe) et élaboré deux systèmes hybrides en couches minces à base de polymères : le PVK/ZnSe et le P3HT/CdSe. L’étude des propriétés optiques, structurales et vibrationnelles de ces systèmes en fonction de la concentration des nanoparticules a montré une nette amélioration de leur caractère semi-conducteur et leurs performances dans la conversion photovoltaïque.

We incorporated semi-conductive nanoparticles in a polymer matrix in order to improve the performance of optoelectronic devices that may be made from the organic/inorganic hybrid systems. It has been established that it is possible to initiate in these systems, a transfer of excitations from the polymer to the nanoparticles, due to the confinement of the carriers and excitons in these nanoparticles, which can contribute to an increase in the number of carriers, and therefore that of the conductivity. This effect is even more efficient than that of the energy gap, as this energy is similar in the two materials.After presenting the general properties of polymers and nanoparticles and the state of art of hybrid systems, we synthesized nanoparticles of zinc selenide (ZnSe) and cadmium selenide (CdSe) and developed two hybrid thin layer systems based on polymers: PVK / ZnSe and P3HT / CdSe.The study of optical, structural and vibrational properties of these systems, depending on the concentration of the nanoparticles, showed a clear improvement of their semi-conductor behavior and their performance in photovoltaic conversion.