Électrodes à base d'oxyde d'étain dopé fluor (FTO) nanostructurées pour des applications en photovoltaïque

Avec la demande croissante d'énergie à laquelle notre planète est confrontée, la technologie photovoltaïque (PV) qui consiste à convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique a connu un développement croissant. L’objectif de cette thèse est de développer des électrodes transparentes, avec des diffusivités élevées, et de les intégrer dans des cellules solaires. Les électrodes transparentes se présentent sous forme de couches minces d'oxydes ayant une transparence élevée dans la gamme de la lumière visible et une bonne conductivité électrique (Oxydes Transparents Conducteurs TCO), elles peuvent également présenter une fonction supplémentaire qui est la diffusion de lumière caractérisée par le facteur de haze pour améliorer l'absorption optique (grâce à une augmentation du chemin optique). Une manière d'obtenir une telle diffusion de la lumière consiste à texturer les TCO, c'est-à-dire augmenter la rugosité de surface afin d'améliorer le rapport de la transmittance diffuse de la lumière tout en conservant une valeur élevée de la transmittance totale ainsi qu'une faible résistance électrique. Dans ce travail, nous présenterons le développement d’électrodes transparentes nanostructurées et diffuses à base d’oxyde d’étain dopé au fluor (D-FTO) afin d'augmenter la diffusion de la lumière. Ces électrodes nanostructurées sont obtenues en combinant des dépôts successifs de nanostructures périodiques d’oxyde de zinc et des couches minces optimisées d’oxyde d’étain dopé au fluor FTO élaborées par pyrolyse d’aérosol ou AACVD (Aerosol Assisted Chemical Vapor Deposition). La fabrication des nanostructures d’oxyde de zinc est réalisée par deux différentes approches chimiques: i) dépôt en phase liquide basé sur une solution d'acétate de Zinc ii) dépôt en phase vapeur par ALD, en utilisant un gabarit de nanosphéres de polystyrène obtenu par lithographie NLS. Une étude détaillée de la morphologie, des propriétés optiques et électriques des nanostructures développées, a montré des valeurs de transmittance totale comprises entre 70-80% et une résistance électrique < 15Ω/sq, satisfaisant ainsi les exigences requises pour l’utilisation des électrodes dans dispositifs photovoltaïques. Une évolution conséquente du facteur de haze allant jusqu’à 60 % a été également constatée. Nous aborderons également l'intégration de ces électrodes dans des cellules solaires dispositifs solaires type couches minces et silicium cristallin, l'effet du facteur de haze sur la performance des dispositifs solaires a été étudié.