Utilisation de diverses électrodes conductrices et transparentes comme anode des cellules photovoltaïques organiques, optimisation de l’interface à l’aide des couches tampons - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Use of different transparent and conductive electrodes as anode for organic solar cells, optimization of the interfaces using buffer layers

Utilisation de diverses électrodes conductrices et transparentes comme anode des cellules photovoltaïques organiques, optimisation de l’interface à l’aide des couches tampons

Mohammed Makha
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Résumé

The aim of our work was the use of anode buffer layers to improve the performances of organic solar cells based on small molecules such as phtalocyanine, Oligothiophene and triphenylamine. However, the introduction of 3 nm of molybdenum oxide at the interface between the ITO (tin-doped indium ox-ide), used as anode, and the different donors of electron leads to an improvement of charge collection efficiency, therefore, the efficiency of the solar cells. Meanwhile, the replacement of MoO3 by 3 nm of CuI increases the carrier mobility of the conductivity of the organic layers, which consequently improves the density of the short circuit current Jsc. When the hybrid buffer layer MoO3 /CuI is used at the interface ITO/electron donors, best results were obtained irrespective of the electron donor, which can be explained by the double role: MoO3 provides a very good charge collection, and CuI which im-proves Jsc by affecting the growth mode of the organic layers. After validating the applicability of these buffer layers when the ITO was used as anode of the solar cells, other conductive and transparent electrodes such as sputtered aluminum-doped zinc oxide (AZO), tin doped indium oxide (FTO), as well as multi layer structures MoO3/Ag/MoO3 were used as anode. We have shown that these electrodes are considered as an alternative to replace ITO, especially after optimizing their interface with the CuPc used as electron donor using MoO3 , CuI and MoO3 /CuI buffer layers.
Notre travail consiste en l’utilisation de couches tampons anodiques pour l’amélioration des perfor-mances des cellules photovoltaïques organiques à base de petites molécules telles que les phtalocya-nine, Oligothiophene et triphénylamine. L’utilisation d’une couche de 3 nm d’oxyde de molybdène à l’interface entre l’oxyde d’indium dopé étain ITO, utilisé comme anode, et les différents donneurs d’électrons, permet l’augmentation de l’efficacité de collection des charges, et par conséquent, l’amélioration des performances des cellules. Lorsqu’une couche de 3 nm de CuI est utilisée comme couche tampon, celle-ci permet l’augmentation de la conductivité des couches organiques, ce qui permet d’améliorer la densité de courant de court-circuit Jsc. Lorsqu’une double couche tampon MoO3/CuI est utilisée pour optimiser l’interface ITO/donneurs d’électrons, de meilleurs résultats sont obtenus quel que soit le donneur d’électrons utilisé, ce qui peut être expliqué par la double fonction de cette couche, le MoO3 assure une collection des charges efficace, et le CuI améliore la Jsc grâce à son effet sur le mode de croissance des couches organiques. Après avoir validé l’applicabilité de ces couches tampons avec l’ITO, d’autres électrodes conductrices et transparentes tel que l’oxyde de Zinc dopé aluminium, AZO, déposé par pulvérisation et l’oxyde d’indium dopé étain FTO commercial, ainsi que les anodes multicouches de structures MoO3/Ag/ MoO3 déposées sur le verre et le PET (polyéthy-lène téréphtalate) ont été utilisées comme anode des cellules photovoltaïques organiques. Nous avons montré que ces électrodes peuvent être une bonne alternative permettant de remplacer l’ITO, surtout, après optimisation de leurs interface avec le CuPc, utilisé comme donneur d’électron, par les couches tampons MoO3, CuI et MoO3/CuI.
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Citer

Mohammed Makha. Utilisation de diverses électrodes conductrices et transparentes comme anode des cellules photovoltaïques organiques, optimisation de l’interface à l’aide des couches tampons. Physique [physics]. Université d'Angers, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01511059⟩
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