Energy – Electronic structure of nanocrystal-based solar cells

Members : Emmanuel Lhuillier, Nadine Witkowski, Hervé Cruguel, Yoann Prado

Collaboration : Synchrotron Soleil (beat line Tempo)

The aim of this research activity is to study the electronic structure of nanocrystal based cells. To do so, we synthesize semiconductor nanoparticles with materials such as PbS or perovskites (CsPbI3 or FAPbI3). Thanks to the clean room of the laboratory and to our glove boxes we are able to transform solutions of nanoparticles into devices whose performances we will then test.

Légende : A gauche, image de microscopie électronique d’une cellule solaire à base de nanocristaux de PbS. A droite courant en fonction de la tension appliques dans le noir et sous éclairement.

Une partie importante de notre activité consiste à étudier la structure électronique de ces matériaux en combinant des techniques de spectroscopie optique et électronique. Nous réalisons en particulier des mesures de photoémission sur synchrotron (Soleil, Bessy, Max IV…) pour comprendre l’alignement de bande entre les différentes couches actives de ces composants. Cela nous permet ensuite de savoir si cet alignement de bande est optimal pour extraire les charges ou si au contraire les couches impliquées dans le composant nécessitent encore une optimisation.

Légende : Schematic diagram of the principle of time-resolved photoemission measurements made at the synchrotron Soleil.

Thesis

  • Clément Livache, 2016-2019
  • Bertille Martinez, 2016-2019
  • Dylan Amelot, 2018-2021
  • Charlie Gréboval, 2018-2021
  • Azmat Ali, 2020-2023

Post-doc

  • Julien Ramade – financement Nexdot

Publications

  • Charlie Greboval, Prachi Rastogi, Junling Qu, Audrey Chu, Julien Ramade, et al.. Time Resolved Photoemission to Unveil Electronic Coupling Between Absorbing and Transport Layers in a Quantum Dot Based Solar Cell. Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2020, ⟨10.1021/acs.jpcc.0c06751⟩. ⟨hal-02947246⟩
  • Dylan Amelot, Prachi Rastogi, Bertille Martinez, Charlie Gréboval, Clément Livache, et al.. Revealing the Band Structure of FAPI Quantum Dot Film and Its Interfaces with Electron and Hole Transport Layer Using Time Resolved Photoemission. Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2020, 124 (6), pp.3873-3880. ⟨10.1021/acs.jpcc.9b10946⟩. ⟨hal-02514171⟩
  • Julien Ramade, Junling Qu, Audrey Chu, Charlie Gréboval, Clément Livache, et al.. Potential of Colloidal Quantum Dot based Solar Cell for Near-Infrared Active Detection. ACS photonics, American Chemical Society, 2019, ⟨10.1021/acsphotonics.9b01542⟩. ⟨hal-02382848⟩
  • Prachi Rastogi, Audrey Chu, Charlie Gréboval, Junling Qu, Ulrich Nguétchuissi Noumbé, et al.. Pushing absorption of perovskite nanocrystals into the infrared. Nano Letters, American Chemical Society, 2020, 20 (5), pp.3999-4006. ⟨10.1021/acs.nanolett.0c01302⟩. ⟨hal-02542043⟩