Amélioration de l'absorption photonique dans les cellules photovoltaïques organiques

• Main Author: Monestier, Florent
• Language: FRE
• Published: Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III 2008
• Subjects: [SPI:NANO] Engineering Sciences/Micro and nanotechnologies/Microelectronics; cellule photovoltaïque; électronique organique; modélisation; plasmons de surface; cellules solaires tandems; couches minces; cellule solaire; photovoltaïque; cellule solaire organique
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00321670; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/32/16/70/PDF/These_fm.pdf

Le rendement de conversion photoélectrique des cellules photovoltaïques organiques est encore trop faible pour envisager leur production à l'échelle industrielle. La solution proposée dans le cadre de ce travail est l'amélioration du rendement d'absorption des photons dans les couches photoactives. La première partie de ce travail à concerné le développement d'un logiciel de modélisation et d'optimisation des cellules photovoltaïques organiques. Basé sur le calcul de la répartition du champ électromagnétique dans l'épaisseur de la cellule, cet outil permet d'optimiser l'ensemble des épaisseurs des couches d'une cellule classique (bicouche ou mélange) ou des cellules plus complexes (cellules tandem).<br />Puis nous avons relié les propriétés optiques des cellules organiques à leurs propriétés électriques en calculant les densités de courant de court circuit. La validation de nos modélisations a ensuite été réalisée par comparaison avec les résultats expérimentaux sur des cellules composées d'hétérojonctions bicouches ou de volume et pour différents couples donneur-accepteur (P3HT:PCBM, CuPc/C60 ou pentacène:pérylène). Dans la dernière partie de ce travail nous avons abordé l'étude de l'exaltation locale du champ électromagnétique via des effets de plasmons de surface. Pour cela, nous avons modélisé, réalisé et caractérisé des empilements de couches organiques, contenant des nanoparticules métalliques (or et argent), dans le but d'exalter localement le champ électromagnétique.