Romain PARIZE

Architectures radiales à base de nanofils de ZnO pour des applications photovoltaïques/ ZnO/TiO2/Sb2S3 core Shell nanowire heterostructures for photovoltaic applications

Mots-clés/keywords:

Semiconducteur, absorbeur ultra mince, ZnO, Sb₂S₃, cristallisation, bain chimique, pyrolyse, SILAR, photovoltaïque/Semiconductor, extremely thin absorber, ZnO, Sb₂S₃, crystallization, CBD, spray, SILAR, photovoltaic

Résumé / Abtract :

L'énergie solaire représente un énorme potentiel pour la production d'électricité. Les recherches dans ce domaine se sont donc accélérées au cours des dernières années; en particulier le développement de matériaux semiconducteurs non-toxiques pouvant être élaborés par une technique bas coût et facile de mise en oeuvre telle que les croissances en chimie liquide. C'est dans ce contexte que l'oxyde de zinc (ZnO) prend une place de plus en plus importante au sein des laboratoires de recherche. Cette thèse, financée par le Labex CEMAM, a été effectuée dans plusieurs buts. Le premier était d'améliorer notre compréhension des mécanismes mis en jeu lors de la croissance de nanofils de ZnO par dépôt en bain chimique, et notamment le rôle des précurseurs chimiques introduits dans le bain. Par la suite, des études morphologiques et du recuit de cristallisation de couches minces de TiO₂ et de Sb₂S₃ déposées sous forme de coquilles sur les nanofils de ZnO par ALD, SILAR et pyrolyse d'aérosol se sont révélées primordiales pour l'élaboration de cellules solaires composées d'hétérostructures à base de nanofils de ZnO/TiO₂/Sb₂S₃. Dans ce type de cellule, le ZnO joue le rôle de conducteur d'électrons alors que le TiO₂ passive les états de surface des nanofils de ZnO et les protège d’un environnement corrosif. Le Sb₂S₃, quant à lui,absorbe les photons du spectre solaire et produit des excitons pour la création de photo-courant. Ces hétérostructures ont été développées et élaborées pour la toute première fois. Un rendement de photoconversion de 2,3% a été déterminé. Cette valeur est encourageante pour la suite des études et représente le premier rendement efficace pour ce type d'hétérostructures très prometteuses.

Membres du jury/Jury members :