Ingénierie des interfaces pour des cellules solaires tandem stables

Engineering Interfaces for stable tandem solar cells

• Auteur / Autrice : Huriye Ertay
• Direction : Philip Schulz
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 06/11/2023
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Photovoltaïque d'Île-de-France

Mots clés

Mots clés libres

Cellules solaires

Pérovskite

Interfaces

Solar cells

Perovskite

Interfaces

Résumé

Les cellules solaires se sont imposées comme une technologie de premier plan dans le secteur de l'énergie renouvelable, les pays s'efforçant d'atteindre une consommation nette zéro de combustibles fossiles. Bien que les cellules solaires offrent une solution durable de production d'énergie, il reste une demande pour des cellules solaires plus efficaces. Les cellules en tandem sont un excellent moyen de combiner deux jonctions p-n ou plus, chacune avec des bandes interdites différentes pour absorber différentes parties du spectre lumineux. Les pérovskites, avec leur faible coût, leur efficacité élevée de conversion d'énergie et leur bande interdite ajustable, en font d'excellents candidats pour fabriquer des cellules en tandem Si/Pérovskite, CiGS/Pérovskite. Lorsque vous assemblez différents matériaux, les charges se transférant d'un matériau à un autre peuvent se recombiner. Cela réduit à son tour l'efficacité d'une cellule solaire. Dans le cadre du projet PERP TASE IOTA, le sujet de doctorat se concentre sur l'ingénierie et la caractérisation des interfaces entre les pérovskites semi-transparentes et les couches de transport de charge pour les cellules solaires en tandem. Le projet implique l'étude de la formation et de la cristallisation des pérovskites, l'alignement des bandes du dispositif avec des interfaces conçues. Le projet implique également la mesure des propriétés optiques de la pérovskite avec l'interface conçue et tente de comprendre l'effet des conditions changeantes sur l'interface. Tout au long du projet, des techniques telles que la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage et la spectroscopie optique seront utilisées pour la caractérisation. Le projet se déroulera à l'IPVF (Institut Photovoltaïque d'Ile-de-France), mais impliquera également la réalisation d'expériences dans des instituts partenaires, y compris Paris Saclay (Institut Lavoisier de Versaille pour UPS/XPS, GeePs pour la microscopie à force de sonde Kelvin, Institut de Materiaux Jean Rouxel Nantes pour la production de couches) et dans le cadre de collaborations internationales (UC Berkeley, pour GIWAXS, HZB Berlin pour des échantillons combinatoires).

Solar cells have emerged as a prominent technology in the renewable energy sector, as countries strive to achieve net zero fossil fuel consumption. While solar cells provide a sustainable energy generation solution, there remains a demand for more efficient solar cells. Tandem cells are a great way of combining two or more p-n junctions, each with different band gaps to absorb different parts of the light spectrum. Perovskites with their low cost, high power conversion efficiency and tunable band gap make them a great candidate to make Si/Perovskite, CiGS/Perovskite tandem cells. When you nestle different materials together, as charges transfer from one material to another, they can recombine. This in turn reduces the efficiency of a solar cell. As part of the PERP TASE IOTA project, the PhD subject focuses on engineering and characterising interfaces between semi transparent perovskites and charge transport layers for tandem solar cells. The project involves study of perovskite formation and crystallisation, the band alignment of the device with engineered interfaces. The project also involves measuring optical properties of the perovskite with the engineered interface and trying to understand the effect of changing conditions on the interface. Throughout the project, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, optical spectroscopy techniques will be used for the characterisation. The project will take place in the IPVF (Institut Photovoltaïque d'Ile-de-France) but will also involve carrying out experiments in partner institutes including Paris Saclay (Institute Lavoisier de Versaille for UPS/XPS, GeePs for Kelvin Probe Force Microscopy, Institut de Materiaux Jean Rouxel Nantes for layer production) and within international collaborations (UC Berkeley, for GIWAXS, HZB Berlin for combinatorial samples).