Synthèse par évaporation thermique de couches minces de pérovskites sans plomb pour les cellules solaires tandem pérovskites/silicium

Ignoumba-Ignoumba, Ndembi (2022). Synthèse par évaporation thermique de couches minces de pérovskites sans plomb pour les cellules solaires tandem pérovskites/silicium. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans le contexte énergétique et climatique actuel, l’utilisation de l’énergie solaire pour l’industrie photovoltaïque représente une solution viable et durable. Toutefois, les cellules solaires les plus commercialisées souffrent de grandes pertes en efficacité dues à des limites théoriques. Actuellement, une des solutions les plus étudiées sont les cellules tandem pérovskites/silicium. Bien qu’elles aient fait leurs preuves en termes d’efficacités, ses cellules souffrent d’instabilité lorsqu’exposées aux conditions ambiantes ou à la lumière. De plus, elles possèdent une concentration non négligeable en complexe de plomb hautement soluble dans l’eau, ce qui nuit grandement à leur commercialisation. Dans ce mémoire, nous proposons donc d’utiliser la méthode de synthèse de couches minces par évaporation thermique séquentielle afin de contrôler précisément l’épaisseur, la cristallinité, l’absorption, les bandes d’énergies, la morphologie et la mobilité des couches de type AgxBiyIx+3y. Nous avons aussi fait la preuve que les couches d’iodure de bismuth d’argent sont stables dans les conditions ambiantes de recuit en fonction du mode d’évaporation. Ainsi, ce mémoire constitue les premiers pas vers la fabrication d’une cellule tandem pérovskite sans plomb/silicium performante et stable.

Titre traduit

Vapor-deposited perovskites thin films for lead-free perovskites/silicon tandem solar cells

Résumé traduit

In the current energy and climate context, the use of solar energy for the photovoltaic industry is a viable and sustainable solution. However, most commercialized solar cells suffer from great losses in efficiency due to theoretical limits. One of the most studied solutions today are perovskite/silicon tandem solar cells. Although they’ve proven to have high efficiency, perovskites thin films suffer from instability when exposed to ambient conditions or to light. Also, they have a significant amount of highly soluble lead complexes, which greatly hinder their commercialization. In this work, we propose the use of thermal evaporation as a method for synthesizing stable AgxBiyIx+3y thin films. This method enables to precisely control the thickness, the crystallinity, the absorption, the energy bands, the morphology and mobility of the synthesized layers. We’ve also proven that depending on the evaporation mode, silver bismuth iodide films are stable during annealing in ambient conditions. Hence, this work opens the door to manufacturing stable lead-free perovskite thin film, which constitutes the first step towards stable lead-free perovskite/silicon tandem cells.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 180-187).
Mots-clés libres:	pérovskites sans plomb, évaporation thermique, stabilité, morphologie de surface, cristallinité, bandes d’énergies, absorption, mobilité
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Izquierdo, Ricardo
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	11 mai 2022 13:37
Dernière modification:	11 mai 2022 13:37
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2967

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