Étude de matériaux convertisseurs de fréquence appliqués au photovoltaïque

par Antoine Guille

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Bernard Moine et de Antonio Pereira.

Soutenue le 20-12-2012

à Lyon 1 , dans le cadre de École doctorale de Physique et d’Astrophysique (Lyon) , en partenariat avec Laboratoire de physico-chimie des matériaux luminescents (laboratoire) .

Le président du jury était Alain Mermet.

Le jury était composé de Antonio Pereira, Veronique Jubera.

Les rapporteurs étaient Philippe Boutinaud, Alain Braud.


  • Résumé

    Dans le but d'augmenter le rendement des cellules solaires tout en conservant des coûts modérés, de manière à les rendre compétitives face aux énergies fossiles, plusieurs solutions sont envisageables. L'une d'elles, que nous allons étudier dans ce travail, consiste à déposer une couche mince d'un matériau convertisseur de fréquence à l'avant d'une cellule photovoltaïque. Cette couche doit pouvoir convertir chaque photon de la gamme UV-bleu en deux photons infrarouges, capables chacun de générer une paire électron-trou. Cette étude porte sur la synthèse et la caractérisation d'un tel matériau applicable aux cellules en silicium. Nous étudions la possibilité de mettre à profit un mécanisme de quantum-cutting avec le couple d'ions Pr3+-Yb3+. Ce phénomène est mis en évidence dans les matrices CaYAlO4 et NaLaF4. De plus, dans le but de rendre ce concept utilisable en couche mince, nous évaluons aussi la possibilité d'utiliser les ions Ce3+ et Eu2+ comme sensibilisateurs des niveaux 3Pj de l'ion Pr3+

  • Titre traduit

    Down-conversion materials for photovoltaics applications


  • Résumé

    In order to increase the efficiency of solar cells with limited costs, several solutions worth considering. One of them consists in the deposition a down conversion thin film in front of a silicon solar cell. This layer should convert each incident photon from the UV-blue range of the solar spectrum into two infrared photons, both able to generate an electron hole pair. This work is about the synthesis and the characterization of a down converting materials for silicon solar cells. We study the possibility to use a quantum-cutting mechanism within the Pr3+- Yb3+ couple. We give evidence of this phenomenon in CaYAlO4 and NaLaF4 matrices. Moreover, in order to make it suitable for thin film application, we also study sensitization of 3Pj levels of Pr3+ ion with Ce3+ and Eu2+ ions

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