Amélioration des cellules PHJ-inverses à l’aide de l’introduction de la couche hybride bloqueuse des excitons KI/Alq3

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Cellules Photovoltaïques Organiques

Les matériaux organiques sont considérés comme des matériaux isolants jusqu’en 1906 où la photoconductivité a été observée dans les l’anthracène par Pochettino et al [12]. Cette découverte a ouvert la voie de recherche de nouveaux matériaux organiques semiconducteurs. Après 5 décennies, la première cellule photovoltaïque organique a été fabriquée par Kearns et Calvin en utilisant du phtalocyanine de magnésium (MgPc) comme couche active, ce dispositif a une faible tension de circuit-ouvert de l’ordre de 0.2 V [13].

En 1986, Tang et al ont travaillé sur deux matériaux semiconducteurs tels que le phtalocyanine de cuivre (donneur d’électrons) et le pérylène-tétracarboxylique (accepteur d’électrons) en forme de bicouches sublimées [13]. Ensuite, les cellules à hétérojonction en volume sont apparues après la réussite de synthétise du méthanofullerène dérivée soluble de C60 par Hummelen et al en 1995 [14],[15]. Toutes ces découvertes marquent le début de développement des cellules solaires organiques.

Semiconducteur organique

Les matériaux semiconducteurs organiques sont regroupés dans deux types de matériaux, les petites molécules et les polymères, les deux se caractérisent par un système p-conjugué qui leur donne des propriétés originales en comparaison des systèmes saturés.

Un système pi-conjugué désigne une alternance de simples liaisons et de doubles liaisons dans la molécule, cette alternance est à l’origine du caractère semiconducteur dans les matériaux organiques. Le carbone a une configuration électronique 1s2 2s2 2p2. A l’état stable, la couche externe possède 4 électrons de valence (2s2 2p2) répartissant sur l’orbitale atomique (OA) 2s et deux orbitales 2p (2px et 2py) la troisième orbitale 2pz est non occupée. A l’état excité l’électron de la couche externe va passer de l’orbitale 2s à l’orbitale 2p. Lors de la combinaison entre deux carbones, l’orbitale 2s se combine avec les deux orbitales 2px et 2py pour former 3 orbitales hybrides sp2, c’est ce que l’on appelle « l’hybridation » (Fig I.5a). Ces orbitales forment une géométrie trigonale avec des angles de 120°C entre elles et l’orbitale pz restante est orientée perpendiculairement au plan formé par les sp2. Les orbitales hybrides conduisent à la formation des liaisons covalentes ( ) et le recouvrement latéral entre les orbitales pz de chaque atome de carbone forme une liaison ( ) (Fig I.5b)[16].

Les électrons ( ) sont plus stables et constituent le squelette plan de la molécule organique, tandis que les électrons de la liaison ( ) sont faiblement liés et peuvent participer à la conduction de la molécule organique.

Lors de la formation d’une orbitale moléculaire (regroupement de deux OA), celle-ci a deux niveaux d’énergie distincts. L’orbitale liante ( ) se caractérise par une forte énergie d’extraction elle occupe la plus haute énergie HOMO (Highest des électrons, appelée potentiel d’ionisation,

Occupied Molecular Orbitals), l’orbitale anti-liante * appelée affinité électronique, elle occupe le niveau énergétique de plus basse énergie Orbitals). La différence énergétique entre LUMO et HOMO dans les semiconducteurs organiques est appelée bande interdite (Eg).

Cellules photovoltaïques organiques : Principe de fonctionnement

Les cellules photovoltaïques organiques sont principalement constituées de matériaux semi-conducteurs organiques sous forme d’une couche active où la conversion photon-électron se produit. Cette couche est introduite entre une électrode transparente de travail de sortie élevé (Indium dopé étain (ITO)) et une électrode de faible travail de sortie (Aluminium (Al) et Calcium (Ca)).
Le mécanisme de la conversion d’énergie lumineuse en énergie électrique dans une cellule photovoltaïque organique nécessite la mise en œuvre de quatre étapes importantes qui sont détaillées ci-dessous et schématisées dans la figure I.7.

Absorption de photons et génération des excitons

Lorsqu’un semiconducteur organique absorbe un photon, un électron subit une excitation photo-induite, il passe de l’HOMO vers la LUMO. La transition de l’électron vers le niveau LUMO entraine la génération d’une paire électron-trou appelée « exciton ». Il existe deux types d’excitons. Les excitons de type Mott-Wannier (rayon~100 à 400 Å) dont l’énergie de liaison est inférieure à 0.01 eV. On trouve ce type d’exciton lorsque la constante diélectrique du matériau est importante, ce qui est le cas des semiconducteurs inorganiques. Cependant, pour un exciton de type Frenkel (rayon < 10 Å) son énergie de liaison est de 0.1 eV à 1 eV, ils se produisent quand la constante diélectrique du matériau est faible c’est le cas des semiconducteurs organiques. Ces excitons sont donc particulièrement stables.

Diffusion des excitons vers l’interface Donneur/Accepteur (D/A)

Après absorption d’un photon dans un semiconducteur organique, l’exciton de type Frenkel créé possède une énergie de liaison importante ce qui entraine une difficulté à le dissocier à une température ambiante. C’est grâce à la présence d’un autre semi-conducteur, qui a un niveau d’énergie adapté, que la dissociation peut avoir lieu à l’interface des deux matériaux semiconducteurs (D/A), celui qui donne l’électron est appelé donneur d’électrons, tandis que celui qui le reçoit est appelé accepteur d’électrons.
Afin d’éviter les recombinaisons et la relaxation de l’exciton (l’électron retourne à son état fondamental), l’exciton doit atteindre l’interface (D/A) où se produit sa dissociation. Mais il diffuse sur une longueur de diffusion Ld dont la valeur est entre 10-20 nm [21], ce qui limite l’épaisseur active de la couche organique.

Dissociation des excitons et séparation des charges

Lorsque l’exciton arrive à l’interface D/A avant qu’il se sépare en porteurs de charge libres, il passe par une étape intermédiaire appelée état de transfert de charge, (CT state, Charge transfert state) ou paire de polarons. Cet état est produit lorsque l’écart entre les niveaux d’énergies LUMO du donneur et LUMO de l’accepteur a une énergie supérieure à l’énergie de liaison de l’exciton Δ (LUMOD- LUMOA) > Eex où Eex est l’Energie de liaison de l’exciton (Fig I.8). Ainsi, l’électron se dissocie du trou et passe de la LUMO du donneur, niveau plus bas en énergie, à la LUMO de l’accepteur, niveau plus bas en énergie, ce qui explique la nécessité d’utiliser la configuration de niveaux en cascade (Fig I.7). Bien que structurellement séparées, l’électron et le trou reste toujours liés entre eux par la force électrostatique (attraction coulombienne). L’énergie de liaison des excitons à transfert de charge est comprise entre 0.1 et 0.5 eV [22].
La configuration en cascade ne permet pas seulement la formation de l’exciton à TC, mais aussi à la séparation de ce dernier pour former des porteurs de charge libres. De plus, le champ électrique interne lié à la différence entre les travaux d’extractions des électrodes participe aussi à la dissociation de l’exciton à TC en charges positive et négative qui sont ensuite transportées à travers les phases donneur et accepteur, respectivement, jusqu’à leur électrode. Et lorsque l’exciton est généré au sein de l’accepteur d’électron, le même mécanisme a lieu où le trou passe de l’accepteur vers le donneur[21].

Différentes architectures des cellules photovoltaïques organiques

Afin d’améliorer le rendement de conversion photovoltaïque des cellules organiques, plusieurs structures ont été développées :

Structure à hétérojonction planaire (PHJ)

Ce type de cellules est constitué de deux couches de matériaux semi-conducteurs organiques, un matériau donneur et un matériau accepteur, placées en sandwich entre deux électrodes, l’électrode transparente est généralement de l’ITO et l’électrode réflective est un métal ayant un travail de sortie plus faible que l’ITO par exemple l’Aluminium (Al). La figure I.11 illustre une représentation typique d’une cellule solaire binaire classique. La séparation des charges dans ces cellules se produit à l’interface donneur/accepteur, sous l’effet de la différence entre l’affinité électronique et l’énergie d’ionisation [22].
Les couches d’interfaces dites couches tampons sont introduites pour éviter les recombinaisons aux interfaces électrodes/couche active. La couche interfaciale anode/donneur améliore l’extraction des trous, c’est pourquoi elle est appelée « couche transporteuse de trous (HTL, Hole transport layer) », la deuxième couche tampon placée entre la cathode/couche active sert à bloquer les excitons, la couche est donc appelée « couche bloqueuse des excitons (EBL, Exciton Blocking layer) » (Fig I. 11)[22],[17]. Les cellules PHJs peuvent être élaborées par la technique de sublimation thermique sous vide [27], les matériaux actifs utilisés dans les PHJs sont essentiellement à base de petites molécules [28].
Les rendements de ces cellules sont limités par la faible longueur de diffusion des excitons dans les semi-conducteurs organiques, ce qui limite l’épaisseur de la couche active car la longueur de diffusion des excitons n’est que de 10 à 20 nm alors qu’une couche active d’au moins 100 nm est nécessaire pour absorber toute la lumière [22]. Afin de pallier cet inconvénient, les recherches ne cessent d’exploiter de nouveaux matériaux pour transporter les excitons sur une plus longue distance, ainsi que l’étude de nouvelles structures telles que les cellules à hétérojonction en volume [29],[30].

Cellule classique vs cellule inverse (IOPV-PHJ)

La structure inverse d’une cellule OPV est conçue pour améliorer la stabilité des cellules photovoltaïques. Une structure inverse se diffère d’une cellule conventionnelle par la direction opposée des flux de trous et d’électrons comme le montre le schéma ci-dessous (Fig I.12).
Dans la structure PHJ-OPV inverse, l’électrode supérieure de faible travail de sortie (Al, Wf= – 4.3 eV) est utilisée comme anode tandis que l’électrode transparente ITO (Wf= 4.7 eV) est utilisée comme cathode pour l’extraction des électrons. La modification des électrodes par des couches d’interfaces (couches tampons) est aussi nécessaire pour permettre l’extraction sélective des électrons par la cathode (ITO) et un transport de trous vers l’anode (Al).

Structure à hétérojonction en volume (BHJ)

Dans les cellules à hétérojonction en volume (BHJ, Bulk hétérojonction Solar cell), les matériaux donneurs et accepteur sont mélangés pour former un réseau interpénétré, c’est pour cela qu’elles sont appelées structures à réseau interpénétré. La figure I.13 représente une configuration typique d’une cellule photovoltaïque organique BHJ. Les polymères conjugués représentent la principale classe des matériaux donneurs de ce type de cellules, les BHJs peuvent être divisées en : cellule photovoltaïques polymère/petites molécules (PSCs), cellules photovoltaïques tout-polymère (all-PSC), cellules constituées de petites molécules (SM-OSC)[31].
Au contraire à des cellules de configuration binaire planaire, cette configuration a une grande interface D/A ce qui est favorable à la dissociation des excitons, et réduit les pertes dues à la recombinaison des excitons [22],[28]. Les performances des cellules BHJs sont très sensibles à la nano-morphologie de la couche active [32]. Ceci est l’un des défis de ces structures. Néanmoins la morphologie des dispositifs BHJs peut être contrôlée via le contrôle de la température de recuit, et le traitement par des solvants additifs.
Récemment, un grand rendement de 19.5 % a été obtenu pour des cellules à base de polymère grâce au développement des accepteurs non-fullerènes (NFA) à faible bande interdite [33],[34].

Structure multi jonction « Tandem »

Une cellule à configuration tandem est constituée de deux cellules individuelles ou plus connectées entre elles par des nanoparticules métalliques (Fig I.14). Elles ont été rapportées la première fois en 1990 [35]. Cette configuration permet de surmonter les limites de la faible absorption de la couches active [24]. En bref, une cellule tandem est composée de deux cellules séparées par une couche intermédiaire conductrice, il est possible d’augmenter le spectre d’absorption, chaque cellule fonctionnant dans une région différente du spectre solaire [35],[36].
Cette configuration ajoute à la complexité et augmente les couts de fabrication ce qui limite leur utilisation à grande échelle.

Structure ternaire (T-OSC)

Les structures binaires classiques contenant un accepteur et un donneur peuvent difficilement couvrir une large gamme du spectre solaire, ce qui entraine une densité de courant Jsc et un rendement limité. Pour pallier cela, une nouvelle stratégie a été proposée. Elle consiste en l’utilisation de trois molécules pour former la couche active. Leurs niveaux d’énergies doivent être en cascade pour obtenir une cellule performante, ce type d’architecture est appelé cellules organiques ternaires ( T-OSCs, Ternary organic solar cells) [37],[38].
Le rendement peut dépasser 17% pour des cellules solaires ternaires en volume (BHJ) à base d’accepteur non-fullerène [37]. De même, de bonnes performances sont obtenues avec les cellules ternaires planaires PHJs [38],[39].
Les interfaces en cascade sont utilisées pour dissocier les excitons et les excitons à transfert de charge, afin d’empêcher les pertes par recombinaisons (Fig I.15) [40], [41],[40].
Cette configuration peut être une approche prometteuse pour dépasser les performances des cellules classiques binaires si un nombre de critères sont remplis. Ceci sera discuté en détail dans le Chapitre V.

Matériaux utilisés dans les OPVs de ce travail

Électrodes transparentes

L’électrode transparente joue un rôle très important dans les dispositifs optoélectroniques, en particulier, dans les OPVs l’électrode transparente permet :
• Le passage d’un maximum de photons vers la couche active grâce à sa transparence élevée afin d’obtenir un maximum de charges photo-générés au niveau de la couche active.
• D‘assurer la collecte des porteurs de charges grâce à sa bonne conductivité électrique
Un bon compromis entre la transparence et la conductivité électrique constitue l’un des paramètres critiques pour le choix d’une électrode transparente. L’oxyde de l’indium dopé étain (ITO) (Indium tin oxide) de formule chimique In2O3 : Sn, est parmi les électrodes transparentes et conductrices les plus utilisées dans les OPVs jusqu’à présent dû à ses excellentes propriétés tels que : une bonne transmission optique autour de 90% dans le visible et le proche infra-rouge, une faible résistivité électrique (3.3 .10-3 Ω.cm), un travail d’extraction élevé et une faible rugosité de surface [42],[43].
Dans les OPVs, le travail d’extraction (Wf) de l’électrode est un facteur qui n’est pas moins important que les facteurs susmentionnés voir critique pour la détermination de la hauteur de la barrière d’injection des porteurs de charges dans la couche active. L’ITO a un Wf de 4.4 à 4.7 eV, qui ne correspond pas au niveau énergétique HOMO du donneur ni la LUMO de l’accepteur ce qui entraine une barrière énergétique élevée à l’interface électrode/matériau organique [44]. De ce fait, plusieurs stratégies ont été adoptées pour modifier le travail d’extraction de l’ITO par exemple traitement chimique de surface, traitement par UV-ozone et insertion d’une couche interfaciale [45],[46]. Cette dernière sera détaillée dans la suite de cette section.
Il y a d’autres matériaux alternatifs qui ont été développés pour surmonter les inconvénients de l’ITO : La rareté de l’indium (In), un cout élevé de production, et la limite de sa flexibilité due à sa structure céramique [47],[48]. Parmi ces matériaux alternatifs on trouve les électrodes de structure multicouches (Ex :diélectrique/Métal/ diélectrique), les nanomatériaux à base de carbone (Ex : nanotube de carbone, Graphene), et des polymères conducteurs (Ex : le polyéthylènedioxythiophène : polystyrène sulfonate PEDOT :PSS) [47],[30].
Malgré les efforts consacrés au développement de nouvelles électrodes qui remplacent l’ITO, les meilleures performances jusqu’à maintenant sont obtenues avec des cellules déposées sur ITO.

Matériaux organiques de la couche active

Les OPVs à base de semiconducteurs organiques constituées de petites molécules ou de polymères permettent la conversion d’énergie solaire à faible cout et avec un bon rendement. Parmi les avantages des matériaux organiques notons la grande absorption de la lumière qui fait qu’une épaisseur de 100 nm permet une absorption satisfaisante.
Une amélioration du rendement de cellules organiques a été obtenue grâce aux efforts déployés dans :
• L’optimisation des architectures des dispositifs ;
• L’optimisation des couches d’interfaces electrodes/couche active ;
• Le contrôle de la morphologie de la couche active ;
• Le développement de nouveaux matériaux accepteur d’électrons et donneur d’électrons
En ce qui concerne le développement des matériaux actifs organiques, les cellules BHJs sont considérées parmi l’une des cellules organiques les plus efficaces dont le rendement est passé de moins de 5% avec des matériaux classiques tels que le P3HT (donneur) et le PC61BM (accepteur) à un rendement de 19.5% avec un matériau accepteur non-fullerène (NFs) (Fig I.16) [49],[50]. Néanmoins, il est difficile d’obtenir des résultats reproductibles à cause de la difficulté de contrôle de la morphologie du mélange D/A.
De ce fait, nous nous sommes intéressés à la technologie de dépôt sous vide des cellules solaires planaires PHJs. Cette technologie est basée sur l’utilisation des petites molécules organiques chimiquement stables, avec une structure bien définie, une pureté élevée et dont l’épaisseur peut être contrôlée avec précision ce qui permet d’obtenir une bonne reproductibilité des résultats. Dans cette section, nous présentons les principaux matériaux donneurs et accepteurs utilisés durant le présent travail.

Matériaux accepteurs d’électrons

Les matériaux accepteurs d’électrons sont constitués principalement de matériaux fullerènes et non-fullerènes. Les non-fullerènes sont développés plus dans la structure BHJ [51]. Pour les cellules PHJ planaires, il existe des exemples rares des accepteurs non-fullerène, par exemple le cas des accepteurs SubNc et SubPc et le AlPcCl dans des structures binaires avec le α-6T comme donneur [52],[53].
Dans ce travail, le C60 est le principal matériau accepteur utilisé avec le CuPc comme donneur pour les cellules PHJ-inverse. De plus, le PTCBI dérivés de pyrelène est aussi utilisé comme accepteur d’électrons dans les cellules ternaires.
Depuis sa découverte en 1985, le buckminsterfullerène C60 est le matériau le plus utilisé comme accepteur dans les cellules solaires organiques due à sa capacité à capter et à transporter les électrons [54].
Le C60 a une bande interdite d’environ 1.6 eV (HOMO = 6 eV, LUMO= 4.4 eV) mais présente une absorption faible dans le visible. Cependant, il possède une mobilité électrique élevée de 10-4 à 10-3 cm2 V-1 s-1 grâce à sa structure 3D qui forme des niveaux LUMOs délocalisés. Il se dépose parfaitement par sublimation sous vide ce qui rend son utilisation très répandue dans les cellules PHJs,
Le choix de C60 comme matériau accepteur est basé sur ses propriétés mentionnées ci-dessus. De plus, il possède des niveaux d’énergies LUMO et HOMO adaptés avec de nombreuses petites molécules utilisées dans ce travail comme donneuses d’électrons [55],[56].
Famille de perylène :
Ce sont des matériaux semiconducteurs organiques à caractère accepteur d’électrons. Parmi ces dérivés on trouve le PTCBI (3,4,9,10-pérylène tétra-carboxylique bis benzimidazole).
Sa structure chimique et celle des autres dérivés sont illustrées dans la figure I.18. Ces matériaux ont une bande interdite entre 1.5 et 1.6 eV.

Matériaux donneurs d’électrons

Au contraire des matériaux accepteurs, il y a un large choix des matériaux à caractère donneurs d’électrons pour les cellules solaires PHJ.
Le choix d’un matériau donneur se base sur un ensemble de critères tels que :
• Une bonne absorption dans le domaine du visible
• Une structure de bande adaptée avec celle de l’accepteur et le travail d’extraction de l’électrode.
• Une grande stabilité thermique pour la mise en œuvre par sublimation sous vide
Le CuPc est le matériau donneur d’électron utilisé dans l’étude des cellules PHJ-inverses de ce travail. En ce qui concerne les cellules ternaires, de nombreuses petites molécules ont été utilisées et nous pouvons les classer en deux : les matériaux donneurs d’électrons et les matériaux ambipolaires (couche centrale) (Fig I.19).

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela chatpfe.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : Etat de l’art
I. Généralités
I.1. Contexte énergétique
I.2. Energie photovoltaïque
I.2.1. Effet photovoltaïque
I.2.2. Technologies photovoltaïques
II. Cellules Photovoltaïques Organiques
II.1. Semiconducteur organique
II.2. Cellules photovoltaïques organiques : Principe de fonctionnement
II.3. Caractérisation des cellules photovoltaïque organiques
II.3.1. Circuit électrique équivalent d’une cellule photovoltaïque
II.3.2. Caractéristiques courant-tension (J-V)
II.4. Différentes architectures des cellules photovoltaïques organiques
II.4.1. Structure à hétérojonction planaire (PHJ)
II.4.2. Cellule classique vs cellule inverse (IOPV-PHJ)
II.4.3. Structure à hétérojonction en volume (BHJ)
II.4.4. Structure multi jonction « Tandem »
II.4.5. Structure ternaire (T-OSC)
III. Matériaux utilisés dans les OPVs de ce travail
III.1. Électrodes transparentes
III.2. Matériaux organiques de la couche active
III.2.1. Matériaux accepteurs d’électrons
III.2.2. Matériaux donneurs d’électrons
IV. Couches d’interfaces Electrode/Couche organique
IV.1. Couche tampon cathodique transporteuse d’électrons (ETL)
IV.2. Couche tampon anodique transporteuse de trous (HTL)
V. Etat de l’art sur le MoS2 et l’hybride MoO3:MoS2
V.1. Dichalcogénures des métaux de transitions : Disulfure de molybdène (MoS2)
V.1.1. Propriétés physico-chimiques de MoS2
V.1.2. Techniques de croissance de MoS2 en couche mince
V.1.3. Domaines d’applications
V.2. MoS2 et MoO3:MoS2 en couche mince dans les OVPs
V.2.1. MoS2 comme couche tampon anodique
V.2.2. MoO3:MoS2 comme couche tampon anodique
VI. Problématique de la thèse
VII. Conclusion
Références Bibliographiques
Chapitre. II : Méthodes et techniques expérimentales
I. Introduction
II. Protocole expérimental de la synthèse de MoS2 et de l’hybride MoO3:MoS2
II.1. Exfoliation en Phase Liquide de MoS2 (LPE)
II.2. Oxydation partielle de MoS2 et obtention de l’hybride MoO3:MoS2
II.3. Dépôt par centrifugeuse
III. Technique d’élaboration des OPVs
III.1. Technique de dépôt thermique sous vide
III.1.1. Conditions expérimentales et processus d’élaboration des OPVs
V. Techniques de caractérisation
V.1. Caractérisations électriques des cellules : caractéristiques J-V
V.2. Techniques de caractérisation des couches minces
VI. Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre III: Synthèse et caractérisation de l’hybride MoO3:MoS2 et de MoS2 en couches minces
I. Introduction
II. Oxydation partielle de nanopoudre de MoS2 en MoO3
II.1. Effet de la lumière
II.2. Effet du temps de réaction
III. Exfoliation en Phase Liquide de MoS2
III.1. Analyses par Diffraction des Rayons X
III.2. Caractérisation morphologique par MEB
IV. Oxydation partielle de MoS2 exfolié
IV.1. Résultats de l’analyse chimique XPS
IV.2. Résultats de la cartographie de rayons X à dispersion d’énergie (EDX)
IV.3. Etude de l’évolution de la reaction en fonction du temps
IV.4. Mécanisme de la réaction d’oxydation
V. Etude des propriétés structurales, optiques et morphologiques de l’hybride
V.1. Résultats des analyses DRX et MET
V.2. Résultats de l’absorption optique de MoS2 avant et après oxydation
V.3. Analyse par AFM : Application de l’hybride MoO3:MoS2
VI. Conclusion
Références bibliographies
Chapitre IV: Amélioration des cellules PHJ-inverses à l’aide de l’introduction de la couche hybride bloqueuse des excitons KI/Alq3
I. Introduction
II. Etude de l’effet de l’épaisseur de KI
II.1. Caractéristiques courant-tension (I-V)
II.1.1. Couche tampon KI/Alq3
II.1.2. Couche tampon Alq3/ KI
III. Etude du rendement quantique externe (EQE)
IV. Résultats de la caractérisation par AFM et XPS
IV.1. Caractérisation morphologique par AFM
IV.2. Résultats de l’analyse XPS
IV. Effet de KI/Alq3 sur la couche active C60/CuPc
IV.1. Etude morphologiques par MEB
IV.2. Etude structurale par DRX
IV.3. Propriétés optiques : résultats d’absorption UV-visible
V. Effet de KI : Alq3 sur le C60
V.1. Résultats du MEB
V.2. Résultats de l’étude AFM
VI. Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre V: Etude des performances des cellules photovoltaïques organiques binaires et leur amélioration via l’utilisation des structures en configuration ternaire
I. Introduction
II. Étude de la cellule ternaire CuPc/SubPc/C60
II.1. Caractéristiques courant-tension (J-V)
II.2. Étude de l’EQE de l’OPV ternaire CuPc/SubPc/C60, et des OPVs binaires CuPc/C60 et SubPc/C60
II.3. Impact de l’interface CuPc/SubPc
II.3.1. Effet de l’orientation des molécules : Réalisation de la cellule avec HTL : MoO3/CuI …111
II.3.2. Etude de l’OPV binaire CuPc/SubPc en structure inverse
II.3.3. Etude des propriétés électroniques et morphologiques
III. Discussion des résultats : Etude comparative entre CuPc/SubPc/C60 et CuPc/DBP/C60
IV. Cellules ternaires : Effet de la configuration des structures de bandes d’énergie
IV.1. Configurations des niveaux d’énergie en cascade
IV.2. Configurations des mêmes niveaux d’énergie HOMO de D et DA
IV.3. Configuration non-conventionnelle
V. Discussion des résultats
VI. Conclusion
Références bibliographiques