Améliorer le rapport coût-efficacité des cellules solaires de nouvelle génération utilisant des nouveaux nanoarchitectures préparés par des méthodes chimiques souples et évolutives

par Cesar Masse De La Huerta

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de David Munoz-rojas et de Daniel Bellet.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire des matériaux et du génie physique (laboratoire) depuis le 03-10-2016 .


  • Résumé

    Dans le projet, le fabrication, etude et optimisation de nouvelles cellules photovoltaiques conformales avec nouvelles arquitectures et baseés à nanofils de ZnO et en utilisant techinuqes de Spatial Atomic Layer Deposition (SALD comme un outil clé. SALD est une nouvelle approche de ALD capable de travailler à pression ambiante et qui est à deux ordres de grandeur plus rapide que ALD conventionnelle. Alternativement à la plupart des efforts de recherche actuels, qui abordent le développement de matériaux nouveaux et de meilleure qualité, ce nanoarchitecture met l'accent sur un comportement dans lequel l'absorption de la lumière et de transport de charge et de collecte sont découplés dans des directions orthogonales dans la cellule, permettant ainsi l'optimisation indépendante de ces deux processus clés. Bien que l'extraction de la charge accrue et absorption de la lumière auront un impact direct sur l'efficacité des cellules, l'aspect des coûts sera abordée par le choix des matériaux non toxiques abondantes, la réduction de la quantité de matériaux utilisés dans les architectures proposées et, enfin, à l'aide basse température des procédés chimiques évolutifs tels que le dépôt de bain chimique et SALD. L'objectif du projet est donc de développer et d'optimiser le concept de cellule conformationnelle pour permettre la fabrication de cellules solaires rentables oxyde tout-nanoarchitecturés.

  • Titre traduit

    Improving the cost-efficiency ratio of new generation solar cells using novel cell nanoarchitectures prepared by soft and scalable chemical methods


  • Résumé

    In the present project I propose the study and optimization of the novel conformal architecture for photovoltaic cells, based on ZnO nanorod arrays, using spatial atomic layer deposition (SALD) as a key tool. SALD is a new approach to ALD capable of working at ambient pressure and which is up to two orders of magnitude faster than conventional ALD. Alternatively to most of the current research efforts, which tackle the development of new and better materials, this nanoarchitecture focuses on a behavior in which light absorption and charge transport and collection are decoupled in orthogonal directions within the cell, thus allowing the independent optimization of these two key processes. While enhanced charge extraction and light absorption will have a direct impact on the efficiency of the cells, the cost aspect will be addressed by selecting abundant non-toxic materials, the reduction of the amount of materials used in the proposed architectures and, finally, using low temperature scalable chemical methods such as chemical bath deposition and SALD. The objective of the project is then to develop and optimize the conformal cell concept to allow the fabrication of cost-efficient all- oxide nanoarchitectured solar cells.