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Titre: Etude des cellules solaires Nanostrcturées à base de ZnO/MgO

Domaine: Sciences de la matière (SM)

Filière: Physique

Option: École doctorale Nanosciences, nanotechnologie Nanometrologie

Auteur: AIT ADI Samira

Soutenu (e) le: 19/02/2020

Sous la direction de: KADRI Abderrahmane, Professeur, Université Oran 1

Le président du jury : DRISS KHODJA Kouider, Professeur, Université Oran 1

Examinateur1: SEBBANI Mohamed, Professeur, Université Oran 1

Examinateur2: ADNANE Mohamed, Professeur, USTMBO

Examinateur3: ZAOUI Ali, Professeur, Université de sidi bel-abes

Examinateur4: BAGHDAD Rachid, Professeur, Université de tiaret

Mention: Très Honorables

Résumé:

Ce travail de recherche est composé de cinq parties: Dans la 1 ère partie, nous présentons l'état de l'art sur la nanostructure ZnO/MgxZn1-xO dans les applications optoélectroniques et photovoltaïques solaires à films minces transparents et souples. Dans une 2ème partie nous procédons à une étude des propriétés des matériaux semiconducteurs inorganiques II-VI ZnO, MgO et MgxZn1-xO et de leur hétérostructure ZnO/MgxZn1-xO en vue des applications photovoltaïques. Dans une 3ème partie, nous présentons notre étude des propriétés des matériaux organiques semiconducteurs polymères et pérovskites dans ces mêmes applications. Dans une 4ème partie, nous présentons notre étude de simulation/optimisation des cellules solaires photovoltaïques (CSPV) à base de l'hétérostructure inorganique ZnO/MgxZn1-xO. Dans une 5ème partie, nous présentons notre étude de simulation/optimisation des CSPV à base de l'hétérostructure hybride organique/ inorganique: ZnO/MgxZn1-xO/Polymère-P3HT et ZnO/MgxZn1-xO/Pérovskite-CH3NH3PbI3. Ainsi nous montrons que les effets de contrainte et de polarisation associés aux défauts d'interface constituent les principales causes du très faible rendement de la CSPV à base de la simple hétérostructure inorganique ZnO/MgxZn1-xO. En ajoutant une couche de polymère à cette hétérostructure pour former une hétérostructure hybride organique/inorganique de type ZnO/MgxZn1-xO/Polymère-P3HT, nous montrons une nette amélioration des performances de la CSPV due à l'apport des propriétés de P3HT. Cette amélioration est encore plus importante si on remplace le polymère P3HT par la Pérovskite-CH3NH3PbI3 pour former l'hétérostructure hybride organique/inorganique ZnO/MgxZn1-xO/Pérovskite-CH3NH3PbI3 en accord avec les résultats expérimentaux de la littérature. Pour améliorer encore plus ces performances, il faut arriver à passiver les défauts résiduels à l'interface formant le principal obstacle. Ceci est réalisé en intercalant une autre couche de polymère spécial à l'interface.


Mots clefs: ZnO; MgO; MgxZn1-xO; Photopiles solaires nanostructurées; Hétérostructure inorganique ZnO/MgxZn1-xO; Hétérostructures hybrides organiques/inorganiques; Polymère; Pérovskite; Matériaux semiconducteurs; Photovoltaïques solaires .


Publications associées à la thèse

Article 1:

Titre: Combined ab-initio and Schrödinger-Poisson simulation study of spontaneous and piezoelectric polarizations effects on I–V characteristics of ZnO/MgxZn1-xO heterostructures

Revue: ElSEVIER , Computational Condensed Matter 21 (2019) e00430

Référence: Computational Condensed Matter,21(2019)e00430 https://doi.org/10.1016/j.cocom.2019.e00430

Date: 24/08/2019