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N d ? ordre THÈSE DE DOCTORAT Présentée à L ? UNIVERSITÉ BORDEAUX I ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES CHIMIQUES Par Lo? c BAILLY Pour obtenir le grade de Docteur Spécialité Chimie Physique CELLULES PHOTOVOLTA? QUES ORGANIQUES SOUPLES A GRANDE SURFACE Soutenue le septembre Mme Christine Dagron-Lartigau Ma? tre de conférences IPREM EPCP Pau Mr Ludovic Escoubas Professeur IM NP Marseille Mr Jean-Paul Parneix Professeur IMS Bordeaux Mme Laurence Vignau Ma? tre de conférences IMS Bordeaux Mr Patrice Gaillard Industriel Mme Valérie Vigneras Professeur IMS Bordeaux Mr Gérard Dulin Industriel Mr Gilles Ru ?é IMS Bordeaux Rapporteur Rapporteur Directeur de thèse Co-directeur de thèse Examinateur Examinateur Invité Invité C CSommaire INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE I L ? ÉNERGIE PHOTOVOLTA? QUE ORGANIQUE I L ? ÉNERGIE PHOTOVOLTA? QUE GÉNÉRALITÉS I Le dé ? énergétique I Besoins énergétiques mondiaux un enjeu majeur I Des énergies polluantes et non-renouvelables I Les énergies renouvelables un rôle à jouer I L ? énergie photovolta? que les ?lières technologiques I Le silicium I Cellules couche mince les chalcogénures I Les cellules III-V multijonction I Les cellules nanocristallines à colorant ou cellules de Gra? tzel ? I Les cellules photovolta? ques organiques I LES SEMI-CONDUCTEURS ORGANIQUES I Interactions photon électron notion de matériau conducteur isolant semi-conducteur I Cas des matériaux semi-conducteurs organiques I Exemple de molécules semi-conductrices organiques I MECANISMES PHYSIQUES EN JEU DANS LES CELLULES PHOTOVOLTA? QUES ORGANIQUES I Absorption d ? un photon I Di ?usion de l ? exciton I Dissociation de l ? exciton I Transport des porteurs de charges I Collecte des porteurs de charge I CARACTERISATION DES CELLULES PHOTOVOLTA? QUES ORGANIQUES I Simulation du spectre solaire I Caractéristiques I V I Le courant de court-circuit Icc I La tension de circuit ouvert Vco I Le facteur de forme FF I Rendement de conversion en puissance PCE I Schéma équivalent d ? une cellule I STRUCTURES DES CELLULES PHOTOVOLTA? QUES ORGANIQUES I Structure monocouche de type Schottky I Structure bicouche de type jonction PN I Hétérojonction en volume blend heterojunction ? I La structure tandem CONCLUSION DU CHAPITRE I CHAPITRE II LES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES ORGANIQUES SOUPLES GRANDE SURFACE II L ? ENERGIE PHOTOVOLTA? QUE A SONY DAX TEC II CONTEXTE BIBLIOGRAPHIQUE II Les principales techniques industrielles d ? impression II Le spin coating II Le Doctor Blade II La sérigraphie II Le brush painting II Le jet d ? encre II Le procédé d ? impression o ?set II La exographie II L ? héliogravure II L ? horizontal dipping II Comparaison des di ?érentes techniques d ? enduction pour l ? application photovolta? que organique II De l ? importance des conditions de dépôt des ?lms sur la morphologie et donc sur les performances des cellules photovolta? ques II Le traitement thermique post-production CII In uence de la nature du solvant II La vitesse de séchage II L ? ajout d ? un additif cosolvant ou surfactant II Cellules et modules grandes surfaces état de l ? art II CELLULES REALISEES PAR HELIOGRAVURE