Tuning photovoltaic properties in ferroelectric materials

par Anatolii Makhort

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée

Sous la direction de Bohdan Kundys.

Le président du jury était Bernard Doudin.

Le jury était composé de Arnaud Fouchet, Roman Gumeniuk, Jean-François Dayen.

Les rapporteurs étaient Michel Viret, Sylvia Matzen.

  • Titre traduit

    Réglage des propriétés photovoltaïques des matériaux ferroélectriques


  • Résumé

    Les cellules photovoltaïques conventionnelles approchent leur limite fondamentale. Bien que les matériaux électriquement polaires offrent une solution alternative, la compréhension de leurs propriétés photovoltaïques, ainsi que la rareté des composés efficaces constituent un défi important. Cette thèse été consacrée à la recherche d'un composé photovoltaïque dit modèle et optimisation de sa performance. En conséquence, les propriétés photovoltaïques ont été découvertes dans le complexe PMN–xPT. Il est démontré l'existence d'une non-linéarité dans le photo-courant dans l'état de polarisation saturée qui peut également entraîner un effet de mémoire optique. Les études de l'influence de la température et de la déformation sur l'effet photovoltaïque ont été également menées. Les résultats globaux obtenus suggèrent fortement la nature hautement sensible et réglable des effets photovoltaïques et ouvrent les perspectives pour augmenter l'efficacité des cellules photovoltaïques et au-delà.


  • Résumé

    Conventional solar cells are ultimately approaching their fundamental limit. Although electrically polar materials provide an alternative solution, understanding their photovoltaic properties, as well as a scarcity of efficient compounds constitute an important challenge. Therefore, this thesis was devoted to finding a model photovoltaic compound and optimization of its performance. As a result, the photovoltaic properties were discovered in the PMN–xPT complex. It was shown a nonlinearity in the photocurrent in the saturated polarization state that also results in optical memory effect. The stress and temperature-dependent studies of the photovoltaicity were performed as well. The overall obtained results strongly suggest the highly tunable nature of photovoltaic effects and open the prospect for additional degrees of freedom to increase ferroelectric-based photovoltaic cells efficiency and beyond.

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