Cellules solaires à base de nouveaux semiconducteurs organiques : Etude de la dynamique des charges et optimisation des composants

Titre : Cellules solaires à base de nouveaux semiconducteurs organiques : Etude de la dynamique des charges et optimisation des composants.

Directeur(s) de Thèse : Thomas HEISER
Co-encadrement : P. Lévêque

Unité(s) d’Accueil(s) : ICUBE

Établissement de rattachement : Université de Strasbourg

Collaboration(s) (s’il y a lieu) : ICPEES, ICS, IPCMS, KIT, FMF, CSEM.

Rattachement à un programme (s’il y a lieu) : Projet RHIN-SOLAR (www.rhinsolar.eu)

Résumé :

Ce projet concerne le développement de cellules solaires de type hétérojonction donneur-accepteur, mettant en œuvre de nouveaux semiconducteurs moléculaires. Ces molécules bénéficient d’un spectre d'absorption plus large que les matériaux conventionnels et leurs niveaux énergétiques frontières sont mieux adaptés pour établir une tension de circuit ouvert élevée. Un rendement de conversion énergétique proche de 10% devrait être accessible, moyennant une optimisation des conditions d'élaboration et de la structure du composant.

Le travail portera plus particulièrement sur les trois points suivants: (1) la mise en œuvre de nouvelles molécules comme donneur d’électrons dans les cellules organiques, (2) l’identification des conditions d'élaboration optimales, les paramètres à considérer étant la composition et l’épaisseur de la couche active, les traitements thermiques, les électrodes et couches interfaciales, et (3) l’étude des mécanismes qui peuvent limiter le rendement, à savoir: la génération de charge (rendement quantique), le transport et la collecte des charge (mobilité des porteurs et durée de vie des porteurs photo-générées).

La thèse sera menée dans le cadre du projet RHIN-SOLAR. L'étudiant aura ainsi accès aux nouvelles molécules et à un panel très large de techniques de caractérisation du matériau et des composants associés.