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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Etude et intégration de nanocomposites TiO2/graphène au sein de dispositifs photovoltaïques pérovskites

Spécialité : CHIMIE / Chimie-physique

Contact : HERLIN Nathalie,
e-Mail : nathalie.herlin@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 36 84
Laboratoire : /

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 07/05/2020

Résumé :
Le stage expérimental proposé vise à étudier de façon systématique l’influence du graphène (nature et concentration) sur les propriétés physiques de composites TiO2/graphene et sur le comportement des dispositifs photovoltaïques perovskites les intégrant.

Sujet détaillé :
L’avènement des cellules solaires à base de pérovskites halogénées a permis la démonstration très rapide de composants efficaces présentant des rendements de conversion de puissance de plus de 25% en 2019. Alors que de multiples verrous restent encore à lever pour leur commercialisation, une stratégie récente pour l’amélioration de leurs performances et de leur durée de vie consiste à incorporer des nanostructures carbonées aux propriétés électroniques et optiques très intéressantes, telles que des nanotubes de carbone (NTC) ou du graphène, au sein des couches constituant la cellule (électrode, couches de transport de charges, couches actives). Dans ce contexte, l’institut de Recherche XLIM (CNRS UMR 7252) de Limoges et le Laboratoire des Edifices Nanométriques du CEA de Saclay collaborent depuis plusieurs années dans le domaine du photovoltaïque de 3ème génération, et ont notamment démontré récemment la possibilité de produire en une seule étape des composites TiO2/graphène efficaces comme couches d’extraction de charges au sein de cellules solaires pérovskites [1].

Dans ce contexte, le stage expérimental proposé vise à étudier de façon plus systématique l’influence du graphène (nature et concentration) sur les propriétés physiques des composites et sur le comportement des dispositifs photovoltaïques finaux les intégrants. En particulier, le(la) candidat(e) sélectionné(e) exploitera plusieurs techniques de caractérisations disponibles au laboratoire (spectroscopies optiques, caractérisations morphologiques, mesures électriques, etc) pour préciser les propriétés des matériaux disponibles, puis les intègrera au sein des composants qu’il(elle) réalisera au sein de la plateforme technologique PLATINOM du laboratoire XLIM. Finalement, des mesures optoélectroniques variées (performances sous simulateur solaire, rendement quantique externe, mesures de photo-tensions/photo-courants résolus en temps, etc) permettront d’identifier les paramètres clefs permettant d’améliorer l’extraction des charges au sein des dispositifs.

Le stage d’une durée de 6 mois sera localisé à Limoges, au sein de l’équipe ELITE (Electronique Imprimée pour les Télécom et l’Energie) du laboratoire XLIM, spécialiste de la fabrication de composants optoélectroniques organiques et hybrides pour la conversion photovoltaïque de l’énergie. Un co-encadrement sera réalisé par le CEA de Saclay, avec qui des échanges réguliers seront menés (réunions téléphoniques ou sur site).

Le stage pourrait être poursuivi par une thèse sur la même thématique, dans le cadre de financements encore à définir.

contacts : johann.boucle@unilim.fr et nathalie.herlin@cea.fr
Techniques utilisées au cours du stage :
mesure de performances photovoltaiques

Mots clés :

Lien vers le laboratoire
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