Performance et durée de vie des architectures photovoltaïques organiques tandems

Résumé : Le photovoltaïque organique est une technologie pleine de promesses tant ses avantages sont nombreux : flexibilité, légèreté, conformabilité, faible coût de fabrication, etc. Seulement, les rendements modérés et la durée de vie limitée des dispositifs ralentissent encore son déploiement. L’une des stratégies envisagée à l’augmentation des rendements est l’utilisation d’une architecture tandem qui consiste en la superposition de deux sous-cellules ayant des spectres d’absorption complémentaires. Seulement, aucune étude n’a été faite sur la stabilité de ces dispositifs dans le temps. Ce travail de thèse a donc pour objectif de concevoir des cellules tandems à haut rendement et d’étudier leur durée de vie sous une illumination AM1.5G 1000 W/m².Dans un premier temps, un travail d’optimisation en cellule simple a permis d’atteindre des rendements compris entre 2,7% et 5,6% en moyenne. Ces dispositifs ont été ensuite intégrés en cellule tandem avec l’appui d’un outil de simulation optique permettant d’atteindre des rendements proches des 7% et affichant un gain de 1% en moyenne par rapport aux meilleures dispositifs simple jonction.L’étude de la stabilité a été ensuite faite suivant une approche systémique des propriétés optiques (UV-Visible), optoélectroniques (EQE et J(V)) et électroniques (Spectroscopie d’impédance et SKP) des dispositifs simple et double jonction et des matériaux seuls. Les diminutions de performances observées sont liées à une dégradation principalement causées par les molécules acceptrices utilisées. Une amélioration de la durée de vie des sous-cellules en architecture tandems a également été observée probablement due à un effet filtre.Enfin, une première étude de la spectroscopie d’impédance appliquée aux cellules tandems est présentée ; technique permettant potentiellement de suivre l’évolution de chaque sous-cellule indépendamment dans le temps.Mots-clés : cellule solaire photovoltaïque organique tandem, simulation optique, vieillissement, spectroscopie d’impédance, dimérisation, dégradation, PC71BM.
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Thèse
Construction durable. Université Grenoble Alpes, 2017. Français. 〈NNT : 2017GREAA004〉
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Soumis le : jeudi 14 décembre 2017 - 09:06:08
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Guillaume Schuchardt. Performance et durée de vie des architectures photovoltaïques organiques tandems. Construction durable. Université Grenoble Alpes, 2017. Français. 〈NNT : 2017GREAA004〉. 〈tel-01663559〉

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