Microscopie de photoemission comme sonde locale du profil d'énergie des cellules solaires – Emap

Réaliser des dispositifs photovoltaïques qui atteignent le plein potentiel des matériaux actifs nécessite d 'une meilleure connaissance de leur mécanisme de fonctionnement, en particulier il est primordial de comprendre quel processus physique et chimique régit non seulement leur efficacité de conversion de puissance mais aussi leur longue durée de vie. Les interfaces entre le film actif et les couches de transport de charge sont parmi les facteurs les plus importants pour déterminer la stabilité des matériaux actifs. En particulier, une meilleure étude de ces interfaces pendant le fonctionnement du dispositif est nécessaire. Pour cette raison, l'objectif de ce projet est de développer une nouvelle stratégie pour sonder in operando les propriétés électroniques des dispositifs pertinents pour le photovoltaïque. L'objectif est ainsi de mettre en place une méthode permettant une cartographie avec une résolution sub µm du profile énergétique par spectroscopie de photoémission X au cours du fonctionnement du dispositif, ce qui va permettre d’accéder aux informations chimiques et électroniques des matériaux actifs et leurs interfaces. Cette nouvelle approche s'appuie sur le nano faisceau de rayons X disponible sur la ligne ANTARES (SOLEIL) qui sera utilisé pour réaliser de la microscopie par photoémission électronique à balayage (SPEM). Pour démontrer la généralité de la méthode développée, deux types de matériaux actifs pertinents pour les cellules solaires, les couches minces de pérovskite à base d’halogénures et les nanocristaux de PbS, seront étudiés. Grâce à la mesure directe du profile énergétique de ces dispositifs à travers les différentes interfaces pendant le fonctionnement, nous visons à identifier les limites des performances actuelles. Le consortium est composé de trois partenaires. Le synchrotron Soleil pilotera le projet et la partie SPEM in operando, tandis que l'IPVF et l'INSP apporteront leur expertise concernant les matériaux et les dispositifs