Fabrication et caractérisation avancée de cellules photovoltaïques à base de nanofils de ZnO

L’oxyde de zinc est un semiconducteur pressenti pour une large variete d’applications optoelectroniques, biologiques ou encore detecteurs de gaz. En effet, en plus d’etre un materiau abondant, il possede plusieurs proprietes remarquables comme sa large bande interdite de 3,33 eV, sa grande mobilite electronique de 200 cm²/(V.s) mais egalement sa capacite a croitre sous plusieurs formes nanometriques par des techniques de depot bas cout et facilement adaptables au milieu industriel. Les nanofils de ZnO elabores par la technique de depot en bain chimique seront utilises dans cette these pour leur integration dans des cellules solaires de 3eme generation. Dans ces cellules, la morphologie des nanofils ainsi que leur dopage est primordial pour obtenir des rendements interessants. Ce dernier aspect en particulier n’a cependant pas ete etudie en details dans la litterature concernant le depot en bain chimique. Ce travail presente donc une facon innovante de controler simultanement la morphologie et le dopage des nanofils par cette technique de depot. Un mecanisme de croissance et de dopage a ete determine grâce a des simulations thermodynamiques, des mesures de pH in-situ et plusieurs methodes de caracterisation telles que la microscopie electronique a balayage et a transmission, la diffraction des rayons X, la spectroscopie Raman en temperature et la microscopie a force atomique en mode electrique. Les nanofils de ZnO realises sont ensuite integres dans des cellules solaires a colorant pour etudier l’interet de l’optimisation des nanofils sur les performances des cellules solaires. Finalement, ces nanofils de ZnO combines a une electrode en nanofils d’argent peuvent etre integres sur substrat flexible pour realiser une cellule a colorant plus legere et maniable et donc visant davantage d’applications.