Contrôle des interfaces des cellules solaires à base de pérovskites hybrides – HYPERSOL

Dans ce projet, deux approches principales seront étudiées:
1. La première approche s'inspire du domaine des cellules solaires en silicium et consiste à utiliser le dopage
pour concevoir des contacts semi-conducteurs dégénérés, évitant ainsi la recombinaison de surface à
contacts métalliques,
2. La seconde s'inspire plutôt du domaine de l'électronique organique et consiste à régler
la fonction de travail du métal en introduisant des monocouches auto-assemblées (SAM) entre l'électrode et le HOIP. De plus, cette approche peut être une alternative au dopage de type n, qui est plus difficile que le dopage de type p dans HOIP.

Les principaux faits marquants ont été :
• La découverte de l'interaction des molécules fluorées sur la surface des pérovskites hybrides halogénées. Cette interaction n'avait jamais été mentionnée au préalable et nous l'avons mise à profit pour modifier le travail de sortie des pérovskites et les protéger de l'humidité.
• La combinaison de méthylamonium deutéré et du PM-IRRAS pour suivre et modéliser l'effet de l'eau sur la couche de pérovskite.

Le travail à venir sera focalisé sur le dopage pour définir les conditions de fabrications optimales. Enfin, le dopage et le control des interfaces seront appliqués aux cellules solaires.

1. Unexpected surface interactions between fluorocarbons and hybrid organic inorganic perovskites evidenced by PM-IRRAS and their application towards tuning the surface potential, Subha Sadhu, Kyler Aqueche, Thierry Buffeteau, Jean-Marc Vincent, Lionel Hirsch and Dario M. Bassani, Mater. Horiz., 2019, 6, 192
2. Observing the Migration of Hydrogen Species in Hybrid Perovskite Materials through D/H Isotope Exchange, Subha Sadhu, Thierry Buffeteau, Simon Sandrez, Lionel Hirsch, and Dario M. Bassani, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10431-10437

Malgré l'effort de recherche remarquable sur les cellules solaires à base de pérovskites hybrides, nombre de phénomènes physiques demeurent encore inexpliqués, notamment au niveau des interfaces. Le projet HYPERSOL propose des solutions originales pour bloquer les quasi-niveaux de Fermi à Ec et Ev de façon à augmenter la tension de circuit ouvert pour atteindre la limite thermodynamique pour une jonction unique. Un control du dopage et des interfaces par greffage de molécules auto-assemblées est proposé. Les propriétés optoélectroniques seront étudiées par des caractérisations avancées et permettront de mettre en place un modèle permettant de prévoir le comportement des cellules avant leur fabrication.