Technique de réalisation des cellules
photovoltaïques organiques
II.1. Introduction
La réalisation de cellules photovoltaïques
à base de semi-conducteurs organiques était une activité
nouvelle dans les laboratoires. La partie technologique relative à la
préparation complète des cellules photovoltaïques a donc
fait l'objet d'une longue période d'essais et d'optimisation pour chaque
étape de fabrication. L'objectif de départ a été de
démontrer la
faisabilité de tels dispositifs au laboratoire.
Progressivement, ils ont développé différents moyens de
caractérisation afin de mettre en évidence les processus
physiques apparaissant avec la modification de cellules. Les cellules
photovoltaïques étudiées au laboratoire sont
réalisées par évaporation sous vide des matériaux
et condensation sur des plaquettes de verre recouvertes de deux bandes d'oxyde
d'indium et d'étain (ITO). L'ITO est utilisé comme
électrode transparente pour permettre à la lumière
d'atteindre la couche organique.
Nous allons dans ce chapitre présenter les étapes
d'élaboration et de caractérisation des cellules
photovoltaïques à base des matériaux organiques.
II.1. Présentation de l'échantillon
Les cellules photovoltaïques organiques
réalisées sont constitués de films organiques pris en
sandwich entre l'ITO et un métal (Al, Ag, Cu ou Au) comme il est
présenté sur la figure II.1. Avant le dépôt des
matériaux organiques sur l'ITO, des préparations
préliminaires sont nécessaires pour obtenir des résultats
reproductibles. Les étapes décrites dans le paragraphe suivant et
sont systématiquement appliquées à tous les
échantillons 08].
Figure II.1 : Configuration des cellules.
Quelque soit le type de cellule étudié, les
positions respectives des travaux de sortie des électrodes et les
niveaux énergétiques HOMO et LUMO des matériaux
organiques, apparaissent déjà comme des paramètres
importants qui conditionnent le rendement quantique. C'est pourquoi de nombreux
matériaux ont été synthétisés et
présentés dans des structures en tant que matériaux
transporteurs de trous (par exemple le PTCDA, Merocyanine, MPc...) ou
transporteurs d'électrons (PTCDIa, PTCBI, PTCDIb, TPyP ...). Quelques
molécules ayant donné des résultats remarquables sont
représentées sur la figure II.2 [08-09].
Figure II.2: Structures moléculaires de quelques
matériaux organiques utilisés dans les
cellules
photovoltaïques.
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