Etudiant : AYADI FATIMA-ZAHRAE

Filière : Master Matériaux et Applications pour l’Energie Photovoltaïque (MAEP)

Encadrant : Pr. LEMZIOUKA HAMANE

Annèe : 2025

Résumé : Ce projet porte sur le dépôt de films minces d’oxyde de molybdène (MoOx) par pulvérisation cathodique magnétron à courant continu réactif, dans le but d’applications pour les batteries à flux redox (BFR). En contrôlant précisément des paramètres tels que le débit d’oxygène et la puissance appliquée, une étude détaillée de l’hystérésis a été réalisée afin d’identifier la transition entre les modes de pulvérisation métallique et oxydique. Cette étude a permis de sélectionner les conditions optimales pour le dépôt des films. Les films minces de MoOx ont été déposés sur différents substrats, notamment du silicium et du verre, pour optimiser la phase formée. Un traitement thermique post-dépôt a été appliqué pour améliorer la cristallinité. Les films ont été caractérisés de manière exhaustive à l’aide de diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie Raman, microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie à force atomique (AFM), spectroscopie UV-Vis et mesures d’effet Hall. L’analyse DRX a confirmé la formation de la phase orthorhombique de MoO₃ sur tous les échantillons, tandis que la spectroscopie Raman a validé la structure des films. Les mesures optiques ont montré une variation de la largeur de bande interdite, allant de 2,6 eV à 3,2 eV, en fonction du débit d’oxygène lors du dépôt. Les mesures d’effet Hall ont révélé une mobilité élevée des porteurs de charge dans les films. Les films optimisés de MoO₃ ont ensuite été déposés sur des substrats poreux actifs, tels que la feutrine de graphite (GF) et le papier carbone utilisés comme couches de diffusion de gaz (GDL), afin d’évaluer leurs performances électrochimiques. La régularité de la couverture, l’adhésion et les propriétés de transport électronique sur ces substrats 3D complexes sont essentielles pour l’activité catalytique des électrodes dans les batteries à flux redox au vanadium (VRFB). L’association d’une surface spécifique élevée, d’une largeur de bande ajustable et d’une excellente mobilité favorise une cinétique redox améliorée ainsi qu’une réduction de la résistance au transfert de charge, comme l’ont confirmé la voltampérométrie cyclique (CV) et la spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS). Ces améliorations permettent d’augmenter l’efficacité énergétique et la puissance des cellules de batterie à flux redox.