Élaboration et caractérisation de couches minces d’oxydes transparents conducteurs de SnO2 non dopé et dopé Application pour les cellules solaires organiques

Abstract

La stratégie actuelle du domaine de la conversion photovoltaïque est de réduire le coût des cellules photovoltaïques en développant des matériaux et des méthodes de production à faible coût. L’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), ayant le rôle d’électrode transparente, possède un coût de fabrication élevé et est incompatible avec certaines nouvelles technologies. Ce travail de thèse a pour but l’élaboration de films d’oxyde d’étain (SnO2) par pulvérisation cathodique magnétron et par la voie sol-gel, et leur intégration dans les cellules photovoltaïques organiques (OSCs) en tant qu’électrode transparente. Les films élaborés par voie sol-gel sont dopés au moyen à l’antimoine, l’indium et le germanium. Des conditions d’élaborations optimales ont été établies pour les dépôts réalisés par pulvérisation cathodique. La démarche d’intégration de ces films dans les cellules a été concluante. En effet, les cellules à base de SnO2 ont présenté des rendements proches de ceux des OSCs ayant pour couche active le mélange P3HT : PC60BM et à base d’ITO. Les performances obtenues serviront de socle à de futurs améliorations. Les films de SnO2 dopé élaborés par voie sol-gel présentaient des conductivités électriques beaucoup trop faible pour pouvoir remplacer l’ITO. Ils ont donc été intégrés aux OSCs en tant que couche de transport des électrons, à la place du PEIE. Ces cellules ont conduit à des rendements proches de ceux des OSCs à base de PEIE avec des rendements similaires pour les cellules à base de SnO2 : In.