English version below
Dylan Amelot, doctorant dans l’équipe Physico-chimie et dynamiques des surfaces, soutient sa thèse le vendredi 10 décembre 2021 à 14 h.
Sorbonne Université – 4 place Jussieu – 75005 Paris – Barre 14-15, salle 107
© INSP – Cécile Duflot
Etudes des propriétés d’interfaces pour les cellules solaires de nouvelle génération
Résumé
Les cellules solaires émergentes consistent en l’empilement de couches minces de différents matériaux. Le rôle de ces couches est d’extraire et de transporter les charges libres qui sont générées par l’absorption du spectre solaire dans le matériau actif au cœur de la cellule solaire. L’ingénierie d’empilement de couches consiste à maximiser la séparation des charges et leur extraction vers les électrodes en limitant leur recombinaison et ce, afin d’obtenir les meilleures performances du dispositif. Le rôle des surfaces et des interfaces des matériaux est primordial dans cette problématique. Les états de surface, L’alignement des niveaux d’énergie entre les matériaux et les potentiels aux interfaces dictent le comportement des charges photogénérées dans la cellule et sont directement responsables des performances. La compréhension de ces propriétés permet d’améliorer les performances des cellules. Dans mon travail de thèse, j’explore les propriétés de différentes surfaces et interfaces présentes au sein des cellules solaires organiques et pérovskites. Dans une première étude, je mets en avant les propriétés d’une couche de transport d’électrons, le dioxyde de titane, préparée à basse température, à l’interface avec des molécules organiques et qui est souvent utilisée dans les cellules solaires organiques et pérovskites. Dans une seconde étude, je présente des résultats concernant les propriétés des nanocristaux de pérovskites (PNC) de FAPbI3. Cette étude des PNC consiste en la caractérisation de leurs propriétés optoélectroniques et leur évolution aux interfaces avec une couche de transport d’électrons, TiO2, et une couche de transport de trous, MoO3. La mise en évidence des niveaux d’énergie ainsi que des propriétés électroniques est principalement réalisée à l’aide de différentes techniques de photoémission. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre le paysage énergétique et chimique aux interfaces entre ces matériaux et ainsi expliquer le comportement des charges dans ces cellules solaires.
Jury
- Giancarlo PANACCIONE – rapporteur – CNR-IOM
- Yvan BONNASSIEUX – rapporteur – LPICM, Ecole Polytechnique
- Debora PIERUCCI – examinatrice – C2N, Université Paris-Saclay
- Xavier CARRIER – examinateur – LRS, Sorbonne Université
- Hervé CRUGUEL – examinateur – INSP, Sorbonne Université
- Nadine WITKOWSKI – directrice de thèse – INSP, Sorbonne Université
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Dylan Amelot, PhD student in Chemical Physics and Dynamics of Surfaces team is defending his thesis on Friday, December 10, 2021 at 2 pm.
Sorbonne Université – 4 place Jussieu – 75005 Paris – Corridor 14-15, 1st floor, room 107
© INSP – Cécile Duflot
Studies of interfaces properties for next-generation solar cells
Abstract
Next-generation solar cells consist of thin-films of different materials stacked-up. The purpose of those layers is to extract and transport free charge carriers generated by the absorption of the solar spectrum. Engineering layers in a solar cell consist in maximizing the separation of the charge carriers and their extraction towards electrodes, and limiting their recombination. Surface states, energy level alignement between materials and potential at interfaces dictate the behavior of photogenerated charge carriers in solar cells, which is responsible for the performance of devices. Properties of different surfaces and interfaces in organic and perovskite solar cells are explored in my thesis work. In a first study, I present the properties of an electron transport layer extensively used in organic and perovskite solar cells, titanium dioxyde, prepared at low temperature and at the interface with organic molecules. In a second study, I present my results regarding the integration of FAPbI3 perovskite nanocrystals (PNC) in solar cells. The characterization of optoelectronic properties of PNC and their evolution at the interfaces with an electron transport layer (TiO2) and hole transport layer (MoO3) are presented. Photoemission spectroscopy techniques are used to reveal the energy levels and electronic properties of the different systems. The different results obtained in this work allow for a better understanding of the energetic and chemical landscape at the interfaces between the mentionned materials, and thus explains the behavior of charge carriers in the associated cells.
Jury
- Giancarlo PANACCIONE – reporter – CNR-IOM
- Yvan BONNASSIEUX – reporter – LPICM, Ecole Polytechnique
- Debora PIERUCCI – examinator – C2N, Université Paris-Saclay
- Xavier CARRIER – examinator – LRS, Sorbonne Université
- Hervé CRUGUEL – examinator – INSP, Sorbonne Université
- Nadine WITKOWSKI – supervisor – INSP, Sorbonne Université
