Ingénierie chimique pour la synthèse de couches pérovskites très stables appliquées à des cellules solaires performantes

Chemical engineering for the synthesis of highly stable perovskite films applied to efficient solar cells

• Auteur / Autrice : Marie Cresp
• Direction : Thierry PauportÉ
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Inscription en doctorat le 03/10/2022
• 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
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Matériaux pour la Photonique et l'Opto-Électronique (MPOE)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Chimie ParisTech / École Nationale Supérieure de Chimie de Paris (ENSCP)

Mots clés

Mots clés libres

Perovskite hybride

Opto-électronique

Photovoltaïque

Cellules solaires

Formation de couches

Hybrid perovskite

Optoelectronics

Photovoltaics

Solar cells

Film formation

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'élaborer des nouvelles pérovskites, efficaces pour une application en cellules solaires et plus stables que celles actuellement employées. Les cellules solaires à pérovskites halogénées (PSCs) constituent la technologie photovoltaïque la plus récente et elles atteignent des performances proches de celles de technologies silicium. Une grande force des PSCs est que leurs couches fonctionnelles, la couche pérovskite, sont préparées à relativement faible température et à partir de solutions de précurseurs de formulations modulables. En effet, deux catégories de composés sont à distinguer dans ces solutions : (i) les éléments et les composés formant la couche finale, et, (ii) ceux qui sont éliminés lors de la synthèse, principalement lors du recuit de la couche mais étant très importants pour atteindre les performances et la stabilité souhaitée. Lors de cette thèse, un travail sera effectué sur la formulation chimique de ces solutions précurseurs de pérovskite et sur la synthèse de couches pour contrôler le processus de cristallisation, en augmentant la taille des grains et le taux de cristallinité de la couche, en éliminant la formation de défauts et en stabilisant les joints de grains.

The purpose of this thesis is to develop new perovskites, efficient for a solar cell application and more stable than those currently used. Halide perovskite solar cells (PSCs) are the most recent photovoltaic technology used and they reach performances close to the one of silicon technologies. A great strength of PSCs is that its functional layers, the perovskite layer, are prepared at mild temperature and from adjustable perovskite precursor solutions. Indeed, two categories of compounds are to be distinguished in those solutions: (i) elements and compounds leading to the final layer, and, (ii) those which are eliminated upon synthesis, in particular upon annealing of the layer, but which are very important to reach the targeted performances and stability. During this thesis, a work will be carried out on the chemical formulation on those perovskite precursor solutions and on the layer synthesis to control the crystallisation process by increasing the grain size and the degree of crystallinity, by suppressing default formation and by stabilising grain boundaries.