Thèse soutenue

Optimisation des interfaces de systèmes PV organiques encapsulés

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Auteur / Autrice : Sacha Juillard
Direction : Lionel FlandinÉmilie Planès
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
Date : Soutenance le 05/04/2018
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces (Grenoble ; 1995-....)
Jury : Président / Présidente : Jean-Charles Majeste
Examinateurs / Examinatrices : Solenn Berson, Muriel Matheron, Jean-Jacques Simon
Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Goubard, Bernard Ratier

Résumé

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En vue de limiter la dégradation par l’humidité et l’oxygène des dispositifs photovoltaïquesorganiques flexibles, les cellules solaires sont encapsulées entre des films barrières aux gaz.Malgré l’importance des procédés d’encapsulation et leur potentiel impact sur les performancesinitiales et lors du vieillissement des dispositifs, ils sont rarement étudiés dans la littérature. Enoutre, plusieurs études de vieillissement sur le terrain ont montré que la détérioration mécaniquelimitait la durée de vie des échantillons bien avant que leur stabilité photochimique ne soit miseen cause. L’adhésion entre les différentes couches composant les cellules est donc un facteurcritique afin d’obtenir des dispositifs flexibles fiables après leur mise en oeuvre et lors de leurutilisation.Dans ce travail, deux procédés d’encapsulation ont été étudiés : la lamination à rouleauxd’un adhésif sensible à la pression et la lamination sous vide d’un thermoplastique. Afin dequantifier l’adhésion de chacune des interfaces comprises dans les échantillons, la technique decaractérisation mécanique par pelage à 180° a été adaptée et ensuite appliquée aux dispositifsflexibles. De plus, des techniques de caractérisation des dispositifs par imagerie non-destructiveont été développées : la cartographie du courant induit par faisceau laser (plus courammentconnu sous l’acronyme anglais « LBIC ») et l’imagerie de luminescence sous excitation optiqueet électrique. Grace à ces techniques, l’hypothèse d’une dégradation mécanique des dispositifsdurant le procédé d’encapsulation par lamination à rouleaux a été émise. Des solutions permettantl’amélioration des interfaces identifiées comme mécaniquement faibles ont été recherchées etensuite évaluées par rapport aux performances photovoltaïques des dispositifs de référence.Les techniques d’imagerie développées précédemment ont également été appliquées durant levieillissement en condition accélérées des cellules encapsulées. Un mécanisme a été proposé,qui permet d’expliquer la localisation spatiale de la dégradation mais également le type dedégradation, optique ou électrique, survenu à chaque étape du vieillissement.