Durable and Efficient Solar Cells Combining Perovskite andNanocrystals

Les technologies photovoltaïques (PV) émergentes sont développées pour améliorer la performance et la stabilité des cellules solaires. Cette thèse s'est concentrée sur le développement de cellules solaires évolutives et stables en assemblant des dispositifs à hétérojonction. Ces dispositifs combinent des pérovskites (PK) avec des points quantiques (QDs) ou des nanocristaux à base de bismuth (NCs).Tout d'abord, des cellules solaires à jonction simple utilisant des pérovskites comme couches actives ont été fabriquées et caractérisées dans des conditions ambiantes (sans boîte à gants), offrant une solution à faible coût et stable, avec un fort potentiel pour une production à grande échelle. Deux types de dispositifs PV (par enduction centrifuge et par dépôt goutte à goutte) ont été préparés à l'aide de deux formulations modifiées de pérovskites MAPbI3 (MAPbIxCl1-x et MA1-x(AVA)xPbI3) dans des configurations planes (C-PSC) et mésoporeuses (M-PSC). Les rendements de conversion d'énergie (PCE) maximaux obtenus étaient respectivement de 10,7 % et 12,9 % pour les cellules déposées par goutte à goutte et celles enduites par centrifugeuse.Par la suite, la recherche a porté sur la synthèse et la caractérisation de NCs de Bi2S3 et leur introduction dans des dispositifs PV en combinaison avec des pérovskites. Cependant, les résultats obtenus n'ont pas été optimaux, car les performances n'ont pas été améliorées.Dans une approche différente, des QDs de CsPbBr3 ont été synthétisés par un procédé à température ambiante assisté par ligand et comparés à des QDs commerciaux produits par la méthode traditionnelle d'injection à chaud. Les deux matériaux présentaient des propriétés optiques similaires, mais différaient en termes de morphologie et d'environnement chimique. Divers dispositifs PV ont été fabriqués par dépôt goutte à goutte en utilisant différentes stratégies d'intégration, notamment l'incorporation de QDs dans la couche de pérovskite (MA1-x(AVA)xPbI3), une hétérojonction bicouche, ou leur application sur la surface extérieure du verre. Les performances obtenues en couplant des QDs (Q-PSC) avec des pérovskites étaient supérieures à celles des pérovskites seules (PSC), passant de 9,3 % pour les échantillons témoins à 10,4 % pour les échantillons avec QDs, soit une augmentation absolue de 11,8 % du PCE. Des techniques de caractérisation dédiées ont été utilisées pour analyser les modifications des couches dues à la dégradation.Pour approfondir l'étude de la stabilité de ces dispositifs à hétérojonction, des campagnes de vieillissement dans des conditions de chaleur humide (85°C/85 % d'humidité relative) et d'exposition à un éclairage continu (1 SUN) ont été menées. L'étude a fourni des informations approfondies sur les voies de dégradation et a exploré comment les QDs influencent la stabilité et les performances à long terme.