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Équipe MATISEN: Matériaux pour les technologies de l’information, les capteurs et la conversion d’énergie.

Résonance de plasmons dans un lit de nanoparticules métalliques : application aux cellules photovoltaïques

De Équipe MATISEN: Matériaux pour les technologies de l’information, les capteurs et la conversion d’énergie.
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Titre : Résonance de plasmons dans un lit de nanoparticules métalliques : application aux cellules photovoltaïques


Directeur(s) de Thèse : A. Slaoui
Co-encadrement : T. Fix

Unité(s) d’Accueil(s) : ICube, équipe MaCÉPV

Établissement de rattachement : Université de Strasbourg - CNRS

Collaboration(s) : S. Lecler (équipe IPP)

Résumé :
Contexte : développement de cellules photovoltaïques (PV) de nouvelles générations sur technologie silicium.

Le développement et la compétitivité du PV peuvent être améliorés grâce à une augmentation du rendement des cellules et grâce à une fabrication à moindre coût. Le sujet de thèse proposé peut répondre à ces deux objectifs par l’implémentation d’un concept avancé dans les cellules solaires, la plasmonique. De nouvelles techniques utilisent l’inclusion de nanoparticules conductrices dans les couches diélectriques pour augmenter l’absorption des cellules PV. La lumière solaire excite des plasmons, ondes électromagnétiques à la surface de ces particules, qui confinent le champ électromagnétique au sein de la cellule, ce qui permet d’augmenter son taux de conversion. L’augmentation de l’absorption des cellules silicium dans la partie infrarouge du spectre solaire grâce à la plasmonique devrait permettre une réduction de l’épaisseur de silicium utilisée et donc une réduction des coûts en silicium des cellules. Le but de la thèse sera de démontrer l’apport de la plasmonique à la filière PV. Une première partie sera dédiée à la modélisation des phénomènes plasmoniques appliqués au PV afin de déterminer des systèmes intéressants qui seront développés dans la deuxième partie. L’étude théorique s’appuiera sur des outils de simulations électromagnétiques rigoureux vectoriels en collaboration avec l’équipe IPP pour étudier les taux de transmission, réflexion et absorption d’une monocouche de nanoparticules, d’argent par exemple, de tailles entre 5 et 200 nm. L’obtention des nanoparticules sur le plan expérimental sera possible d’une part grâce à l’implanteur de ICube et d’autre part par voie chimique grâce à des collaborations.

Contact: tfix@unistra.fr