Amélioration des performances de la cellule solaire pérovskite par dopage optimisé des transporteurs d'électrons : (TiO SnO ) et ingénierie des interfaces
Les cellules solaires à base de pérovskites sont apparues comme la technologie qui présente le plus de potentiel pour l avenir du photovoltaïque (PV), notamment en raison de leurs excellentes propriétés optoélectroniques, de la diversité de leurs applications et de leur attractivité économique. Cepe...
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| 1. Verfasser: | |
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| Weitere Verfasser: | , , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Sprache: | Français |
| Veröffentlicht: |
2025.
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1086_va.pdf https://theses.fr/2025ORLE1086/abes https://theses.hal.science/tel-05665177 |
| Anmerkung: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : CEMHTI - Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Anne Migan-Dubois (Président du jury) ; Thomas Fix, Lionel Trojman, Jacques Botsoa, Dieuseul Prédélus, Nathalie Batut (Membre(s) du jury) ; Thomas Fix, Lionel Trojman (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Improvement of perovskite solar cells performances through optimized doping of electron carriers :, (TiO SnO ) and interface engineering |
| Zusammenfassung: | Les cellules solaires à base de pérovskites sont apparues comme la technologie qui présente le plus de potentiel pour l avenir du photovoltaïque (PV), notamment en raison de leurs excellentes propriétés optoélectroniques, de la diversité de leurs applications et de leur attractivité économique. Cependant, bien que très prometteuses, elles présentent de nombreuses faiblesses, notamment une durée de vie qui reste très faible. Cette thèse s intéresse à deux de ces axes d amélioration : le dopage optimisé des transporteurs d électrons (TiO -SnO ) et l ingénierie des défauts. Les propriétés des matériaux, dioxydes de titane et d étain, dopés respectivement par l étain et le titane, ont été étudiées par différentes approches. Dans un premier temps, les calculs DFT et des simulations SCAPS-1D ont été réalisés. Ce qui nous a permis d obtenir une structure pérovskite optimisée. Par la suite, ces couches ont été élaborées par ablation laser pulsée et pulvérisation magnétron réactive. Les différentes caractérisations réalisées par différentes techniques (Raman, UV-Visible, DRX, EDS, MEB, RBS, AFM, mesure de la résistivité) ont montré que la transmittance du TiO dopé par le Sn a été améliorée de 14 % par rapport au TiO non dopé. De même le dopage du SnO par Ti a amélioré cette même transmittance de 6 %. La résistivité a été diminuée dans les deux cas. Ces améliorations obtenues essentiellement dans le cas de la pulvérisation magnétron sont assez prometteuses pour des applications dans les pérovskites. L incorporation d une fine couche de carbone pour l ingénierie de l interface HTL/Pérovskite a permis d augmenter le rendement de la cellule pérovskite de 2,3 %, via notamment une amélioration de la tension en circuit ouvert et le facteur de forme. Pour terminer, nous avons pu déterminer l effet bénéfique des additifs biosourcés (embelin, mesquitol et chlorophylle) sur l absorption de la pérovskite. Perovskite-based solar cells have emerged as the technology with the greatest potential for the future of photovoltaics (PV), particularly due to their excellent optoelectronic properties, the diversity of their applications, and their economic attractiveness. However, although very promising, they present numerous weaknesses, including a very short lifespan. This thesis focuses on two of these areas of improvement: optimized doping of electron carriers (TiO -SnO ) and defects engineering. The properties of the materials, titanium and tin dioxides, doped with tin and titanium, respectively, were studied using different approaches. Initially, DFT calculations and SCAPS-1D simulations were performed, allowing us to obtain an optimized perovskite structure. These layers were then developed using laser ablation and reactive magnetron sputtering. The various characterizations carried out using various techniques (Raman, UV-Vis, XRD, EDX, SEM, RBS, AFM, resistivity measurement) showed that the transmittance of Sn-doped TiO was improved by 14 % compared to undoped TiO . Similarly, doping SnO with Ti improved this same transmittance by 6 %. Resistivity was decreased in both cases. These improvements obtained mainly in the case of reactive magnetron sputtering are quite promising applications in perovskites. The incorporation of a thin layer of carbon for the engineering of the HTL/perovskite interface increased theefficiency of the perovskite solar cell by 2.3 %, notably through an improvement in the open-circuit voltage (Voc) and the fill factor (FF). Finally, we were able to determine the beneficial effect of bio-based additives (Embelin, mesquitol, and chlorophyll) on perovskite absorption. |
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| Beschreibung: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : CEMHTI - Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Anne Migan-Dubois (Président du jury) ; Thomas Fix, Lionel Trojman, Jacques Botsoa, Dieuseul Prédélus, Nathalie Batut (Membre(s) du jury) ; Thomas Fix, Lionel Trojman (Rapporteur(s)) |
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