Intrinsic stability of perovskite solar cells : impact of active layer formulation and charge transport layers - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2019

Intrinsic stability of perovskite solar cells : impact of active layer formulation and charge transport layers

Stabilité intrinsèque des cellules solaires pérovskites : impact de la formulation de la couche active et des couches de transport de charges

(1)
1

Abstract

Even though the concept of perovskite solar cells is recent, solar conversion efficiencies as high as 24% have already been reached. However the main challenge of this technology concerns its stability as the perovskite solar cells are sensitive to temperature, humidity, illumination... Therefore there is a vital need for a better understanding of the degradation mechanisms and thereby the possible mitigation strategies.This thesis has focused on optimizing the stability of the perovskite and its charge transport layers. A thorough analysis of the perovskite (such as MAPbI3) and its interfaces was performed. In this study we have made the choice to only use efficient charge transport layers which are compatible with a low temperature deposition process, such as tin dioxide, aluminum doped zinc oxide, poly (3-hexylthiophene) and poly (triaryl amine). Several aging tests have been carried out on the perovskite solar cells, combining relevant characterizations, and various mechanisms affecting their stability could thus be highlighted.
Le concept des cellules solaires à base de pérovskites hybrides est assez récent. Les propriétés exceptionnelles des pérovskites hybrides halogénées permettent d’obtenir des rendements supérieurs à 24% à ce jour et suscitent énormément d’engouement pour améliorer les performances initiales, aller vers des dispositifs de plus grande surface et une meilleure stabilité. Le principal défi de ce type de cellules concerne leur stabilité vis-à-vis de sollicitations extérieures (principalement température, humidité et illumination). Il est aujourd’hui indispensable de comprendre les principaux mécanismes de dégradation de ces cellules pour développer des stratégies afin d’en minimiser les effets.Cette thèse vise à étudier le vieillissement de cellules solaires à base de pérovskites hybrides halogénées. Une étude approfondie de la pérovskite (notamment MAPbI3) et de ses interfaces a été réalisée. Les couches de transport ont été choisies et mises en œuvre avec des matériaux performants et compatibles avec un procédé de dépôt basse température tels que le dioxyde d’étain, l’oxyde de zinc dopé à l’aluminium, le poly(3-hexylthiophène) et le poly (triaryl amine). Des campagnes de vieillissement de dispositifs en conditions variées combinant outils d’investigations chimiques, physico-chimiques, morphologiques et physiques suggèrent différents mécanismes de dégradation des matériaux constitutifs. Une conclusion importante de ces travaux est que pour optimiser la stabilité de ces cellules, il faut optimiser non seulement celle de la couche active, mais aussi de ses couches d’interfaces.
Fichier principal
Vignette du fichier
SPALLA_2019_diffusion.pdf (12.92 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Version validated by the jury (STAR)
Loading...

Dates and versions

tel-02985181 , version 1 (02-11-2020)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02985181 , version 1

Cite

Manon Spalla. Stabilité intrinsèque des cellules solaires pérovskites : impact de la formulation de la couche active et des couches de transport de charges. Matériaux. Université Grenoble Alpes, 2019. Français. ⟨NNT : 2019GREAI092⟩. ⟨tel-02985181⟩
367 View
321 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More