Projet de fin d'étude : Etude et simulation des cellules solaires à pérovskites hybrides halogénées

Etudiant : EL BAKRI AMAL

Filière : LF SMP - Option Electronique

Encadrant : Pr. AMRI NABIL

Annèe : 2023

Résumé : Les technologies photovoltaïques à base de pérovskite de troisième génération se sont avérées une évolution remarquable dans la conversion de l'énergie solaire depuis leur premier emploi en 2009. En raison de leurs caractéristiques électro-optiques supérieures et ajustables, les pérovskites aux halogénures organiques et inorganiques ont acquis une attention considérable parmi les différentes technologies, résultant en de meilleures performances dans les dispositifs optoélectroniques et photovoltaïques. Dans notre mémoire on a vu que Les pérovskites sont une option intéressante pour les applications des cellules solaires, principalement liées à ses performances optiques et électriques remarquables, en termes de bande interdite directe, d'absorption de la lumière panchromatique, de mobilité élevée des porteurs, d'énergie de liaison des excitons de l'ordre de 2 meV MAPI possède aussi de très bonnes propriétés de transport. La longueur de diffusion LD est une grandeur physique permettant de quantifier la capacité d’un matériau semi-conducteur à transporter des charges électriques. Concrètement, LD donne une estimation de la distance moyenne qu’une charge peut parcourir dans le matériau avant de se recombiner. La longueur de diffusion des charges dans les couches minces de MAPI a ainsi pu être estimée à environ 1 µm. Cette valeur est inférieure à la longueur de diffusion des charges dans le silicium (100 µm) mais est tout de même suffisante pour que la majorité des charges puisse être transportées à travers toute l’épaisseur de la couche active (environ 300 nm) et collectées par les électrodes. MAPI possède enfin un avantage non négligeable par rapport aux autres matériaux utilisés en couche mince comme le CdTe ou le CIGS : les éléments qu’il contient sont abondants et bon marchés. De plus, contrairement au silicium qui nécessite des très hautes températures lors de sa fabrication, cette pérovskite peut être déposée en couche mince via des procédés à basse température dits de "chimie douce" comme le spin-coating. Ceci permet de réduire considérablement les coûts de production, et une étude récente prédit déjà un coût des cellules solaires à pérovskite compris entre 3,5 et 4,9 c$/kWh, alors que la technologie n’est pas encore arrivée à un niveau de maturité industrielle. Aussi des simulations numériques ont été utilisées dans cette étude pour estimer et étudier les effets de l’épaisseur des couches de transport des trous sur les performances de la cellule solaire à base de pérovskite