Thèse soutenue

Modélisation des cellules solaires pérovskites, des dispositifs optoélectroniques III-V et de la microscopie à sonde de Kelvin

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Yong Huang
Direction : Jacky Even
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Photonique
Date : Soutenance le 14/03/2018
Etablissement(s) : Rennes, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Comue : Université Bretagne Loire (2016-2019)
Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes - XLIM - Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON
Université : Université de Rennes 1 (1969-2022)
Fondation : China scholarship council
Jury : Président / Présidente : Bernard Ratier
Examinateurs / Examinatrices : Jacky Even, Bernard Ratier, Peter Reiss, Zakaria Djebbour, Emmanuelle Deleporte, Claudine Katan, Alain Rolland
Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Reiss, Zakaria Djebbour

Mots clés

FR  |  
EN

Résumé

FR  |  
EN

Ce travail de thèse se concentre sur l'étude des modèles de type drift-diffusion. Des approches sont développées pour la modélisation de la Microscopie à sonde de Kelvin, des cellules solaires à base de matériaux pérovskites (PSCs), des cellules solaires tandem de type pérovskite/silicium et des îlots quantiques lll-V/GaP. Tout d'abord, l'approche de la modélisation de la sonde de Kelvin est examinée pour la surface de TiOx et l'absorbeur pérovskite MAPbI3 Ensuite, des mesures avec sonde de Kelvin et des simulations sont proposées pour des jonctions diffuses à base de silicium et pour des PSCs à base de TiOx mésa poreux. Les variations du potentiel interne sont étudiées ouvrant la voie à une amélioration supplémentaire des dispositifs. L'influence de l'état de surface des couches wo. sur des mesures à sonde de Kelvin est étudiée théoriquement. Différents facteurs à l'origine des pertes de tension de circuit ouvert (Voc) des PSCs sont discutés. L'effet anormal d'hystérésis dans les PSCs est également simulé, en tenant compte des étals de pièges d'interface et des ions mobiles. En outre, le design de cellules solaires tandem 2T pérovskite/silicium est étudié en détails. Une jonction tunnel à base de silicium entre les deux sous-cellules supérieure et inférieure est proposée pour assurer le bon fonctionnement des cellules en série. L'influence du profil de dopage dans la jonction tunnel est discutée. Au final, le transport des porteurs dans les îlots quantiques III-V/GaP est étudié dans le cadre plus général de l'intégration d'émetteurs lll-V sur silicium. Les caractéristiques électroluminescentes et électriques de ces structures sont simulées dans une approximation cylindrique.