Fonctions Optiques pour les Technologies de l’informatiON - CNRS UMR 6082

Ce travail de thèse porte sur les pérovskites hybrides halogénées et plus particulièrement leur utilisation dans des cellules solaires. Les propriétés optoélectroniques des pérovskites halogénées sont étudiées ainsi que plusieurs couches de transport de charge. Une introduction sur les matériaux pérovskites est suivie par une présentation générale du fonctionnement des cellules solaires.
Une étude théorique des pérovskites hybrides halogénées en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) est menée pour mieux comprendre les propriétés structurales et électroniques. Le rôle majeur de l’effet spin-orbite est illustré. De même, un exemple sur l’effet Rashba est donné. De plus, le confinement quantique dans des super-réseaux et des nano-plaquettes est aussi étudié. Le confinement diélectrique dans des nano-plaquettes et des pérovskites en couche est analysé par une méthode basée sur la DFT. Cette méthode permet d’obtenir des profils diélectriques nanoscopiques incluant une signature atomistique. Une évaluation des corrections de self énergie pour ces nano-plaquettes est proposée. Par ailleurs, l’interface entre la pérovskite CH₃NH₃PbI₃ et le matériau TiO₂ est analysée et des résultats préliminaires concernant SnO₂ et NiO, sont présentés.

Expérimentalement, plusieurs couches de contact sont étudiées pour la fabrication des cellules solaires à base de pérovskites hybrides halogénées. Les deux principales structures adoptées pour ces cellules (i.e., la structure standard et la structure inversée) ainsi que plusieurs méthodes de dépôt de couches de pérovskites sont abordées. La technique de dépôt par pulvérisation « spray coating » qui est utilisée pour déposer les couches de NiO et TiO₂ est détaillée. Les résultats expérimentaux pour des cellules solaires en structure standard et en structure inverse sont présentés.