Amélioration de l'absorption photonique dans les cellules photovoltaïques organiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Enhancement of photonic absorption in organic solar cells

Amélioration de l'absorption photonique dans les cellules photovoltaïques organiques

Résumé

The photovoltaic conversion efficiency of organic solar cells is still too low to start their production at industrial level. In this work, we present a method to enhance photon absorption in photoactive layers. The first part of this work is focused on the development of a software for modelize and optimize organic solar cells. Based on repartition of the electromagnetic field in depth of cells, this software allows layers thicknesses optimization of "single" solar cells or multijunction solar cells like tandem cell. In the second part, we compute short circuit current densities which allows to link optical properties to electrical properties of organic solar cells. Our calculus were then validated by comparison with bilayer heterojunction ( CuPc/C60) or bulk heterojonction(P3HT:PCBM, pentacene:perylene) solar cells. In the last part of this work we started a study concerning surface plasmon effects in organic layers. For that, we modelized, realized and characterized organic layers, including metallic nanoparticles (gold or silver), in order to enhance the localized electromagnetic field in these layers.
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).
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.
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Dates et versions

tel-00321670 , version 1 (15-09-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00321670 , version 1

Citer

Florent Monestier. Amélioration de l'absorption photonique dans les cellules photovoltaïques organiques. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00321670⟩
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