| Développement de surfaces à base de dioxyde de titane par PVD pour une application aux cellules solaires (Developpement of titanium dioxide based surfaces by PVD for a solar cells application) | ||
Benyoucef, Abdellah - (2008-08-28) / Université de Franche-Comté, UFC, UTBM, Université Aboubaker Belkaid (Tlemcen, Algérie) - Développement de surfaces à base de dioxyde de titane par PVD pour une application aux cellules solaires en : Français Directeur(s) de thèse: Klein , Didier Laboratoire : Laboratoire d'études et de recherches sur les Matériaux, les procédés et les Surfaces (LERMPS). Ecole doctorale : SPIM Classification : Sciences de l'ingénieur, Chimie, minéralogie, cristallographie | ||
Mots-clés : Pulvérisation cathodique magnétron réactive, TiO2, PEM, Cellules solaires sensibilisées par colorant, Rugosité, Porosité, Cristallinité, PET-ITO Résumé : Les cellules solaires sensibilisées par colorant ont été intensivement étudiées ces dernières décennies du fait de leur coût relativement bas. Cependant, la principale voie utilisée actuellement pour déposer la couche de dioxyde de titane (TiO2) nécessite un traitement thermique à 450°C ce qui empêche l’usage des substrats transparents conducteurs à faible coût. Le travail présenté concerne l’élaboration des couches à base de TiO2 par pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive en optimisant la structure et la morphologie pour les meilleurs performances photovoltaïques et pour la possibilité d’utiliser des substrats à faible coût (PET-ITO et Verre-ITO). Deux voies de contrôle des paramètres du dépôt ont été utilisée : une voie classique par contrôle du débit de gaz et une autre par système d’asservissement de l’émission plasma. La couche idéale recherchée est celle ayant la plus grande surface spécifique tout en ayant une bonne cristallinité. Les résultats ont montrée que le domaine des hautes pressions favorise la morphologie désirée au détriment de la structure cristalline, un compromis était donc nécessaire. Le rapport de la pression partielle d’oxygène sur la pression totale (PO2/Pt) s’est avérée être un paramètre aussi crucial sur les propriétés des couches. La porosité des couches a pu être estimée par des mesures optiques, où il est apparue qu’elle augmentait à la fois avec la pression totale, le rapport PO2/Pt et l’épaisseur des couches. L’inclinaison des substrats s’est imposée comme paramètre alternatif à la pression pour le contrôle de la morphologie. Les performances photovoltaïques ont été corrélées aux propriétés structurales et morphologiques. L’inclinaison des substrats s’est répercutée fortement sur les performances de la cellule, où une inclinaison optimale (60°) a été mise en évidence. Résumé (anglais) : Dye sensitized solar cells have been widely studied this last decade because of their relatively low cost. However, the principal way used for coating the titanium dioxide films (TiO2) requires a sintering step at 450°C, witch forbid the use of the low cost transparent conductive substrates. In this work, we optimise the structure and morphology of the TiO2 magnetron sputtered films for the best photovoltaic performances and also for the possibility to use the low cost substrates (PET-ITO and Glass-ITO). For process control, two methods are used, the classical flow rate control and the plasma emission monitoring (PEM). The ideal film must have the best surface area and the highest cristallinity. The results have shown that the high pressure range promotes the desired morphology to the detriment of the cristallinity, so a compromise between them has been necessary. The oxygen partial pressure to total pressure ratio (PO2/Pt) seemed to be a crucial parameter on the properties of films. The film porosity has been estimated by optical measurements, where it appeared that it increases with the total pressure, the PO2/Pt ratio and the layer thickness. The substrate tilt was imposed as an alternative parameter to the pressure for controlling the morphology. The photovoltaic performances have been correlated to the structural and morphological properties. The tilt substrate parameter had heavily changed the cell performances, with optimal performances at a tilt angle of 60 °. Identifiant : UFC-531 | ||
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