Auteur / Autrice : | Liam Gollino | |
Direction : | Thierry Pauporté | |
Type : | Projet de thèse | |
Discipline(s) : | Chimie Physique | |
Date : | Inscription en doctorat le | Soutenance le 04/01/2023 |
Etablissement(s) : | Université Paris sciences et lettres | |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre | |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de Recherche de Chimie Paris | |
Equipe de recherche : Matériaux pour la Photonique et lOpto-Électronique (MPOE) | ||
établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de chimie (Paris) | ||
Jury : | Président / Présidente : Ilaria Ciofini | |
Examinateurs / Examinatrices : Thierry Pauporté, Thierry Toupance, Christophe Tenailleau, Nicolas Mercier | ||
Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Toupance, Christophe Tenailleau |
Mots clés
Résumé
Au cours de cette décennie, les cellules solaires à pérovskites (CSP) se sont imposées comme une technologie extrêmement prometteuse pour concurrencer les cellules solaires en silicium. Cependant, les CSPs souffrent dune toxicité inhérente à la présence de plomb ainsi que dune forte instabilité. Dans cette thèse, nous avons développé la préparation de couches minces pour les CSPs dune nouvelle famille de pérovskites : les d-HPs (pour « Lead and Iodide Deficient Halide Pérovskites) afin de réduire leur teneur en plomb et daméliorer leur stabilité. Le chapitre I présente le contexte dans lequel sinscrit cette thèse, le fonctionnement dune CSP ainsi quune revue détaillée de létat de lart sur la substitution du plomb par dautres éléments moins toxiques. Le chapitre II présente lensemble des optimisations apportées au système d-MAPI-HEA (pérovskite MAPbI3 déficiente avec cation hydroxyethylammonium HEA+). Le Chapitre III montre létude de la pérovskite d-FAPI-TEA (pérovskite FAPbI3 déficiente avec cation thioethylammonium TEA+), qui démontre une stabilité bien supérieure comparée à la pérovskite FAPbI3 classique. Dans le chapitre IV, après avoir constaté une forte hystérèse au sein des deux pérovskites précédentes, nous révélons, à laide de mesure GD-OES (Glow-Discharge Optical Emission Spectroscopy) la coexistence de la migration des iodures et des ions TEA+ au sein de la même pérovskite. Le phénomène est interprété par la présence de canaux de migrations à lintérieur des d-HPs permettant une migration plus aisée des cations caractéristiques des d-HPs. Cette étude révèle un problème qui semble intrinsèque aux d-HPs. Au chapitre V, nous introduisons un nouveau dication, le 2-propanol 1,3-diammonium (DAP2+) permettant de fabriquer la d-HP d-MAPI-DAP. Cette pérovskite a atteint une efficacité record pour les d-HPs de 13% et une stabilité élevée. Enfin, dans le chapitre VI, nous dévoilons deux nouvelles pérovskites : d-MAPI-EA et d-FAPI-Cyst basées sur les cations ethylammonium EA+ et cystaminium Cyst2+.