Synthèse et caractérisation de nouveaux verres moléculaires de type p dérivés de carbazole pour cellules solaires pérovskite PDF Download
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Author: Rana Nakar
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Languages : fr
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Book Description
L'énergie solaire est une importante source d'énergie renouvelable. Depuis 10 ans, les cellules solaires pérovskite ont montré leur énorme potentiel avec des rendements supérieurs à 22%. Ce travail de thèse a consisté à élaborer de nouveaux verres moléculaires transporteurs de trous à base de carbazole pour remplacer le spiro-OMeTAD (matériau de référence) dans ces cellules pérovskite. Tout d'abord, la synthèse de semi-conducteurs de type p a été optimisée en réalisant, à partir d'un intermédiaire à base de carbazole, appelé « synthon », en une seule étape, 4 nouvelles familles de molécules constituées d'un, deux ou trois synthons. Des coeurs à base de dérivés de spirobifluorène, de thiophènes, de triazatruxène ou d'espaceur fluorés ont été utilisés. Les propriétés physico-chimiques de ces familles de composés ont ensuite été étudiées afin de vérifier leurs possible utilisation en dispositifs solaires et de trouver une relation structure/propriétés. Par exemple, il a été montré que les Tg des composés dépendent fortement de la rigidité du coeur. Les analyses thermiques, électroniques et énergétiques montrent que tous les composés synthétisés ont des propriétés en accord avec leur utilisation comme HTM dans les cellules pérovskite. Finalement, ces matériaux ont été intégrés dans des dispositifs solaires et montrent un potentiel intéressant autant en termes de rendement (entre 13% et 15%), comparable au matériau actuel, que de prix (coût au moins 2 fois moins élevé que la référence).
Author: Rana Nakar
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L'énergie solaire est une importante source d'énergie renouvelable. Depuis 10 ans, les cellules solaires pérovskite ont montré leur énorme potentiel avec des rendements supérieurs à 22%. Ce travail de thèse a consisté à élaborer de nouveaux verres moléculaires transporteurs de trous à base de carbazole pour remplacer le spiro-OMeTAD (matériau de référence) dans ces cellules pérovskite. Tout d'abord, la synthèse de semi-conducteurs de type p a été optimisée en réalisant, à partir d'un intermédiaire à base de carbazole, appelé « synthon », en une seule étape, 4 nouvelles familles de molécules constituées d'un, deux ou trois synthons. Des coeurs à base de dérivés de spirobifluorène, de thiophènes, de triazatruxène ou d'espaceur fluorés ont été utilisés. Les propriétés physico-chimiques de ces familles de composés ont ensuite été étudiées afin de vérifier leurs possible utilisation en dispositifs solaires et de trouver une relation structure/propriétés. Par exemple, il a été montré que les Tg des composés dépendent fortement de la rigidité du coeur. Les analyses thermiques, électroniques et énergétiques montrent que tous les composés synthétisés ont des propriétés en accord avec leur utilisation comme HTM dans les cellules pérovskite. Finalement, ces matériaux ont été intégrés dans des dispositifs solaires et montrent un potentiel intéressant autant en termes de rendement (entre 13% et 15%), comparable au matériau actuel, que de prix (coût au moins 2 fois moins élevé que la référence).
Author: Maria Ulfa
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Languages : fr
Pages : 0
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Ce travail de thèse porte sur la réalisation de cellules solaires photovoltaïques à pérovskites hybrides efficaces, stables et reproductibles et vise à bien comprendre le fonctionnement de ces cellules. Au chapitre 1, nous présentons le contexte de la recherche sur les cellules solaires et nous décrivons les techniques utilisées pour la caractérisation des dispositifs. Le chapitre 2 propose une étude comparative de deux techniques différentes (une étape et deux étapes) pour la préparation de couches de CH3NH3PbI3. Il est montré que les deux conviennent à la préparation de PSC performantes. Au chapitre 3, nous étudions les deux principaux types de matériaux de transport de trous organiques: moléculaires et polymères. Nous étudions également l'effet des dopants sur ces HTM. Grâce à la spectroscopie d'impédance, nous avons pu voir clairement pourquoi le dopage est important pour obtenir une haute efficacité des cellules Spiro-OMeTAD alors que l'amélioration est plus faible dans le cas des cellules P3HT. Au chapitre 4, nous examinons plusieurs nouveaux dérivés du carbazole comme matériaux transporteurs de trous. Ces molécules allaient du gros noyau dendritique B186 aux séries DM et iDM ayant une masse moléculaire inférieure. B186 et iDM1 ont donné les meilleurs rendements à 14.59% et 15.04%, respectivement. Enfin, dans le chapitre 5, SnO2 est étudié comme couche bloquante des trous. Des cellules planaires ont ensuite été préparées en utilisant cette couche combinée aux pérovskites MAPI (1) -SOF et FAMA. Avec le FAMA, les dispositifs étaient très efficaces avec un rendement maximum de 18,2% et une quasi-absence d'hystérésis (6,7% IH), alors qu'avec MAPI(1)-SOF, le résultat était de 15,2% avec une hystérésis plus élevée.
Author: Antoine Maufroy
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Languages : fr
Pages : 141
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L’objectif de cette thèse est de développer de nouveaux sensibilisateurs moléculaires pour améliorer les performances des cellules photovoltaïques à colorant de type p (p-DSSCs pour p type dye sensitized solar cells) qui sont fondées sur l’injection de lacunes électroniques dans la bande de valence d’un oxyde semi-conducteur de type p (NiO dans le cadre de cette thèse). Le premier chapitre décrit l’état de l’art des dispositifs photovoltaïques hybrides en comparaison de celui des cellules solaires inorganiques en abordant également l.avenir commercial des DSSCs. Le deuxième chapitre porte sur le développement de colorants pour NiO à base de porphyrines de zinc. Les synthèses et caractérisations physico-chimiques approfondies de neuf nouvelles porphyrines « pushpull » ainsi que leurs performances photovoltaïques au sein de dispositifs sont présentés. Enfin, les résultats photovoltaïques sont rationalisés sur la base de calculs quantiques et de mesures photo-physiques par absorption transitoire. Le dernier chapitre aborde la conception de nouveaux colorants à base de phosphole. Ces molécules sont très intéressantes pour cette application en raison de leurs propriétés physico-chimiques originales et elles n’ont jamais été utilisées au sein de p-DSSCs. La synthèse de cinq nouveaux colorants push-pull, où le motif phosphole joue le rôle d’accepteur intermédiaire d’électron, est décrite. La réactivité particulière de l’unité phosphore qui s’isomérise en phospholène est présentée. Les propriétés physico-chimiques de ces colorants sont ensuite étudiées et ces produits sont enfin utilisés au sein de dispositifs p-DSSCs dont les performances photovoltaïques sont analysées.
Author: Benoît Chavillon
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Languages : fr
Pages : 358
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La thèse avait pour objectif la préparation de semi-conducteurs de type p sous forme de nanoparticules pour la réalisation de cellules à colorant fonctionnant sur le principe inverse aux cellules dites de Grätzel, à savoir par photoinjection de trou d'un colorant à une cathode. Dans ce cadre, nos études ont porté en premier lieu sur la réalisation de films homogènes et d'épaisseur ajustable de NiO par voie hydrothermale. Ces films ont été caractérisés. Ils mettent en exergue de façon systématique la présence d'une portion infime de nickel métallique qui pourrait être à l'origine de l'excellent comportement de ce matériau en photocathode. Cependant, l'accension à de plus haut rendements photovoltaïques nécessite l'obtention d'autres semiconducteurs de type p. A cette fin, la synthèse de nanoparticules de CuGaO2 par voie hydrothermale avec de l'éthylène glycol comme agent réducteur a été entreprise. La réalisation de cellules à colorant à partir de ce matériau conduit à des caractéristiques photovoltaïques prometteuses qui restent à optimiser. Parallèlement, l'oxysulfure de lanthane et de cuivre, LaOCuS, reporté dans la littérature avec une forte mobilité de ses porteurs de charges positifs a pu être stabilisé sous la forme de nanoparticules par voie solvothermale dans l'éthylène diamine. Malheureusement, ce matériau n'a pu être testé pour l'application visée faute d'un médiateur redox adapté. Enfin, la stabilisation de ZnO:N de type p a pu être réalisée par nitruration réactive du dioxyde de zinc ZnO2. Le matériau final se caractérise par une structure de type wurtzite qui s'accommode de la présence de groupements peroxydes et d'anions nitrures ainsi que d'une non stoechiométrie en zinc.
Author: Sébastien Forget
Publisher: Springer
ISBN: 3642367054
Category : Science
Languages : en
Pages : 179
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Book Description
Organic lasers are broadly tunable coherent sources, potentially compact, convenient and manufactured at low-costs. Appeared in the mid 60’s as solid-state alternatives for liquid dye lasers, they recently gained a new dimension after the demonstration of organic semiconductor lasers in the 90's. More recently, new perspectives appeared at the nanoscale, with organic polariton and surface plasmon lasers. After a brief reminder to laser physics, a first chapter exposes what makes organic solid-state organic lasers specific. The laser architectures used in organic lasers are then reviewed, with a state-of-the-art review of the performances of devices with regard to output power, threshold, lifetime, beam quality etc. A survey of the recent trends in the field is given, highlighting the latest developments with a special focus on the challenges remaining for achieving direct electrical pumping of organic semiconductor lasers. A last chapter covers the applications of organic solid-state lasers.
Author: Fabien Bretenaker
Publisher: World Scientific
ISBN: 9814612421
Category : Science
Languages : en
Pages : 185
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Book Description
This unique book provides an overview of the principle and applications of lasers enriched with numerous illustrations.Being over fifty years old, lasers continue to amaze us. Their performance characteristics are constantly reaching new limits, and the scope of their applications continues to expand. Yet, it took years of effort by teams of physicists to transform the fundamental notions of Einstein into the first experimental beam of laser light. And history is still going on as fundamental research is now triggered by its remarkable properties.This book addresses every aspects of laser light, from its fundamental principles to its industrial applications, at a level particularly suited for high school teachers, students, and anybody curious about science and technology.
