Fonctionnalisation de surfaces et d'interfaces dans les cellules solaires organiques imprimées

par Martin Schirr-Bonnans

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Sous la direction de Bernard Ratier et de Thierry Trigaud.

Soutenue en 2014

à Limoges , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018) , en partenariat avec XLIM (laboratoire) .

Le président du jury était Roberto Lazzaroni.

Les rapporteurs étaient Jörg Ackermann, Thomas Heiser.


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre l'entreprise DISASOLAR et l'Université de Limoges pour développer un savoir-faire dans l'impression de cellules photovoltaïques organiques sur substrats plastiques. Les cellules organiques à l'architecture classique présentent certaines limitations en termes de durée de vie. Elles sont liées à la fois à la structure en elle-même et aux matériaux utilisés, en particulier au PEDOT:PSS. Le premier objectif est de remplacer ce polymère d'interface par des oxydes métalliques tels que les oxydes de Tungstène, de Vanadium ou de Molybdène. Ils sont d'abord testés en cellule par évaporation pour être ensuite intégrés via un dépôt par voie liquide (sol-gel ou dispersion de nanoparticules) pour préparer leur impression. Le second objectif est d'adapter chaque étape du procédé d'élaboration des cellules pour les rendre compatibles avec un substrat plastique. Pour améliorer la robustesse du procédé et la stabilité des cellules, nous introduisons la structure inversée. Cependant, les cellules sur plastique conservent des performances plus faibles que leur équivalent sur verre. Pour palier cela, nous portons notre regard vers l'intégration de couches dipolaires dans le but d'améliorer les transferts de charges entre les différents matériaux. En choisissant judicieusement le sens et l'intensité du moment dipolaire d'une molécule greffée, nous améliorons jusqu'à 25 % le rendement de conversion de nos cellules sur plastique.

  • Titre traduit

    Surfaces and interracial functionalization in printed organic solar cells


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    This work is part of a partnership between the company DISASOLAR and the University of Limoges (whose common goal is to develop. . . ) in the development of a know-how in the printing of organic photovoltaic solar cells on plastic substrates. Organic solar cells with a classic structure show certain life-time limitations due to the structure itselfs as well as to the materials used, in particular PEDOT:PSS. Thus, the first goal is to replace this interfacial polymer with metallic oxides like Tungsten, Vanadium or Molybdenum oxides. In order to do so, they are tested in cells by evaporation before being integrated via a liquid coating (sol-gel or nanoparticles dispersion) to prepare for their printing. The second goal is to adapt each step of the production process to make them compatible with a plastic substrate. To improve the reliability of the process and the cell's stability, we introduce the inverted structure. However, the performance of solar cells on plastic subtrates remains weaker than their counterparts on glass substrates. To reduce this difference, we look to the integration of dipolar layer in order to improve the charge transfer between the different materials. By carefully choosing the direction and the intensity of the grafted molecule's dipolar momentum we increase the power conversion efficiency of our solar cells on plastic substrates by up to 25%.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (164 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'au 3 juin 2017
  • Annexes : Références bibliographiques : 184 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
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