Réglage des propriétés photovoltaïques des matériaux ferroélectriques

Tuning photovoltaic properties in ferroelectric materials

• Auteur / Autrice : Anatolii Makhort
• Direction : Bohdan Kundys
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance le 20/11/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Doudin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Fouchet, Roman Gumeniuk, Jean-François Dayen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Viret, Sylvia Matzen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Semiconducteurs à bande interdite étroite

Ferroélectricité

Effet photovoltaïque

Mots clés libres

Ferroélectrique

Photovoltaïque

Réglage

Erroelectric

Photovoltaic

Tuning

Résumé

Les cellules photovoltaïques conventionnelles approchent leur limite fondamentale. Bien que les matériaux électriquement polaires offrent une solution alternative, la compréhension de leurs propriétés photovoltaïques, ainsi que la rareté des composés efficaces constituent un défi important. Cette thèse été consacrée à la recherche d'un composé photovoltaïque dit modèle et optimisation de sa performance. En conséquence, les propriétés photovoltaïques ont été découvertes dans le complexe PMN–xPT. Il est démontré l'existence d'une non-linéarité dans le photo-courant dans l'état de polarisation saturée qui peut également entraîner un effet de mémoire optique. Les études de l'influence de la température et de la déformation sur l'effet photovoltaïque ont été également menées. Les résultats globaux obtenus suggèrent fortement la nature hautement sensible et réglable des effets photovoltaïques et ouvrent les perspectives pour augmenter l'efficacité des cellules photovoltaïques et au-delà.

Conventional solar cells are ultimately approaching their fundamental limit. Although electrically polar materials provide an alternative solution, understanding their photovoltaic properties, as well as a scarcity of efficient compounds constitute an important challenge. Therefore, this thesis was devoted to finding a model photovoltaic compound and optimization of its performance. As a result, the photovoltaic properties were discovered in the PMN–xPT complex. It was shown a nonlinearity in the photocurrent in the saturated polarization state that also results in optical memory effect. The stress and temperature-dependent studies of the photovoltaicity were performed as well. The overall obtained results strongly suggest the highly tunable nature of photovoltaic effects and open the prospect for additional degrees of freedom to increase ferroelectric-based photovoltaic cells efficiency and beyond.