Improving the performance of binary and ternary planar organic photovoltaic solar cells through the synthesis and the characterization of hybrid buffer layers : MoO3MoS2 and MoO3/CuI
Amélioration des performances des cellules photovoltaïques organiques à hétérojonction planaire binaires et ternaires via la réalisation et la caractérisation des couches tampons hybrides : MoO3MoS2 et MoO3/CuI
Résumé
The present thesis work consists of improving the performances of organic photovoltaic solar cells based on planar heterojunction: Alpha-Sexithiophene (α-6T)/Fullerene(C60) by using hybrid anode buffers layers MoO3:MoS2 and MoO3/CuI. The main problem of this thesis work was the synthesis of the MoO3:MoS2 hybrid buffer layers at a relatively low temperature (< 300°C) to prevent the degradation of the materials constituting the cell. In this regard, we have proposed in this study to synthesize the hybrid layer MoO3:MoS2 using an original sulfuration technique called "RTA-CVD" of a thin film of MoO3. The XPS results analysis showed that it is possible to obtain hybrid films of MoO3:MoS2 by a heat treatment at 220°C for 5 min. The insertion of the hybride layers : MoO3:MoS2 in the cells shows an improvement in their performances. The second part of this thesis was the study of the effect of the MoO3/CuI anode buffer layer on the performances of the solar celles based on the hetejojunction α-6T/C60. The results showed that the double anodic buffer layer MoO3/CuI(1.5 nm) provides a considerable improvement in cells performances. This has been explained through different characterizations of the α-6T layer. In order to improve more the performances of this cell, we opted for the «ternary strategy» by using a third active layer of the AlPcCl to widen the absorption domain of the cell. The results show a significant improvement in the the power conversion efficiency compared to the studied binary cells.
Le présent travail de thèse consiste à améliorer les performances des cellules photovoltaïques organiques à base de l’hétérojonction planaire : Alpha-Sexithiophene (α-6T)/Fullerène(C60) via l’utilisation des couches tampons anodiques hybrides MoO3:MoS2 et MoO3/CuI. La première partie de ce travail de thèse est consacrée à la synthèse des couches tampons hybrides MoO3:MoS2 à une température relativement basse (< 300 °C) pour éviter la dégradation des matériaux constitiant la cellule. A ce propos, nous avons proposé dans cette étude de synthétiser les couches hybrides MoO3:MoS2 en utilisant une technique originale de sulfuration dite "RTA-CVD" d'un film mince de MoO3. Les résultats de l’analyse par XPS ont montré qu'il est possible d'obtenir des films hybride de MoO3:MoS2 par un traitement thermique à 220 °C pendant 5 min. L’application des couches MoO3:MoS2 dans les cellules montre une amélioration en performances. Le deuxième volet de cette thèse quant à lui s’intéresse à l’étude de l’effet de la couche tampons MoO3/CuI sur les performances de la cellule α-6T/C60. Les résultats ont montré que la double couche tampon anodique MoO3/CuI(1.5 nm) permet d’obtenir une amélioration considérable dans les performances des cellules. Ceci a été expliqué via differentes caractérisations de la couche de α-6T. A fin de mieux améliorer le rendement de la cellule α-6T/C60 nous avons opté pour la « stratégie ternaire » en utilisant une troisième couche active d’AlPcCl pour élargir le domaine d’absorption de la cellule. Les résultats obtenus montrent une amélioration significative de rendement de ces cellules par rapport aux cellules binaires étudiées.
Origine : Version validée par le jury (STAR)