La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Nouvelle génération de semi-conducteurs : Des écrans, à l’éclairage en passant par le photovoltaïque Laurence VIGNAU Recherche : Laboratoire IMS Enseignement.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Nouvelle génération de semi-conducteurs : Des écrans, à l’éclairage en passant par le photovoltaïque Laurence VIGNAU Recherche : Laboratoire IMS Enseignement."— Transcription de la présentation:

1 Nouvelle génération de semi-conducteurs : Des écrans, à l’éclairage en passant par le photovoltaïque Laurence VIGNAU Recherche : Laboratoire IMS Enseignement : ENSCBP/Bordeaux INP

2 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 L’équipe « Electronique Organique » de l’IMS Travaux de recherche de l’équipe Cellules photovoltaïques organiques Diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) Cellules solaires à colorants Transistors à effet de champ organique (OFETs) Photodétecteur Intégration de semi-conducteurs organiques dans

3 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Sommaire I. Généralités sur les matériaux semi-conducteurs II. Les semi-conducteurs inorganiques  Semi-conducteurs intrinsèques  Semi-conducteurs extrinsèques : dopage  Applications : LEDs, photovoltaïque III. Les semi-conducteurs organiques  « Petites molécules » et polymères conjugués  Applications : écrans OLEDs, photovoltaïque

4 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 I. Généralités sur les matériaux semi-conducteurs II. Les semi-conducteurs inorganiques  Semi-conducteurs intrinsèques  Semi-conducteurs extrinsèques : dopage  Applications : LEDs, photovoltaïque III. Les semi-conducteurs organiques  « Petites molécules » et polymères conjugués  Applications : écrans OLEDs, photovoltaïque

5 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les matériaux semi-conducteurs

6 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les matériaux semi-conducteurs IIIIIIVVVI BCN AlSiPS ZnGaGeAsSe CdInSnSbTe  Eléments semi-conducteurs : → éléments appartenant au groupe IV (4 électrons de valence) Différents types de matériaux semi-conducteurs Si : SC dominant (98% du marché) Ge : 1er SC utilisé  -Sn (étain gris) : rare Si : (Ne)3s 2 3p 2 : 4 électrons de valence Ge : (Ar)3d 10 4s 2 4p 2 : 4 électrons de valence

7 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les matériaux semi-conducteurs Ga : (Ar)3d 10 4s 2 4p 1 : 3 électrons de valence As : (Ar)3d 10 4s 2 4p 3 : 5 électrons de valence En moyenne 4 électrons de valence  Semi-conducteurs composés binaires : III-V (GaAs, GaN, InAs) II-VI (CdTe, ZnS) I-VII (CuBr) ternaires : GaAs 0,6 P 0,4 quaternaires IIIIIIVVVI BCN AlSiPS ZnGaGeAsSe CdInSnSbTe

8 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les matériaux semi-conducteurs  Semi-conducteurs non cristallins  Silicium amorphe  Verres semiconducteurs (sulfure de germanium), chalcogénures (Se, As 2 Se 3 )  Semiconducteurs organiques molécules de faible masse molaire polymères conjugués Polyfluorène Poly(3-hexylthiophène) anthracènenaphtalène

9 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 I. Généralités sur les matériaux semi-conducteurs II. Les semi-conducteurs inorganiques  Semi-conducteurs intrinsèques  Semi-conducteurs extrinsèques : dopage  Applications : LEDs, photovoltaïque III. Les semi-conducteurs organiques  « Petites molécules » et polymères conjugués  Applications : écrans OLEDs, photovoltaïque

10 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Schéma de bandes Formation des bandes d'énergie pour les électrons d'atomes de Si arrangés en mailles cristallines de type diamant

11 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Métal / isolant / semi-conducteur Conductivité croissante

12 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Conduction dans les semi-conducteurs Conduction par électrons et trous

13 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Semi-conducteurs intrinsèques  Semi-conducteur intrinsèque : Semi-conducteur pur, dépourvu d’impureté, non dopé n = p = n i  Conductivité des SC intrinsèques très faible  augmentation de la conductivité par dopage Son comportement électrique ne dépend que de sa structure et de l'excitation thermique  A 0 K : bande de valence pleine et bande de conduction vide  les semi-conducteurs intrinsèques sont des isolants à 0K  Si T augmente : des e - passent de BV à BC  Chaque électron de la BC vient de la BV en laissant un trou Densité d’e- = densité de trous = densité de porteurs intrinsèque

14 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Semi-conducteurs extrinsèques Dopage de type n Si - As + - As + - Milieu diélectrique N, P, As, Sb : 5 électrons  4 électrons sont pris dans les liaisons Le 5 ème électron gravite autour l'ion de As + Si : 4 e - de valence Dans un cristal de Si on remplace un atome de Si par un atome pentavalent Schématiquement :

15 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Semi-conducteurs extrinsèques Chaque atome d'As ajoute un niveau d'impureté à E d en-dessous de E C (Concentration N D ) E ECEC EVEV EDED EdEd BV BC T = 0 K Dopage de type n

16 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Semi-conducteurs extrinsèques Si B-B- - B-B- + Milieu diélectrique + - B, Al, Ga, In : 3 électrons  3 électrons sont pris dans les liaisons Dans la 4 ème liaison il y a une place libre Schématiquement : Dopage de type p Si : 4 e - de valence Dans un cristal de Si on remplace un atome de Si par un atome trivalent

17 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Semi-conducteurs extrinsèques Chaque atome de B ajoute un niveau d'impureté à E A au-dessus de E V (Concentration N A ) E ECEC EVEV EAEA BV BC T = 0 K Dopage de type p

18 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Semi-conducteurs extrinsèques Si : colonne IV As : colonne V B : colonne III

19 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs Eclairage à LEDs Grands écrans extérieurs à LEDs : affichage sportif et publicitaire Rétro-éclairage des TV Automobile Diode électroluminescente : LED

20 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs Croissance du marché des LEDs par applications

21 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs Consommation énergétique par technologie d’éclairage

22 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs Principe de fonctionnement d’une LED inorganique Couleur de la lumière émise : énergie du gap Jonction pn polarisée en direct PN e-e- h+h+

23 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs Substrate n Al SiO 2 Electrical contacts p Light output

24 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs GaX GaP GaAs GaSb Eg (eV) 2,25vert 1,43 rouge 0,68 I.R. La lumière émise dépend du gap GaP E g = 2,3 eV vert (gap indirect) GaAs E g = 1,4 eV rouge (gap direct) GaAs 1-x P x 1,4 ≤ E g ≤ 2,3 eV GaN

25 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs  Matériaux inorganiques utilisés à l'heure actuelle permettent de couvrir pratiquement tout le spectre visible  La plupart des semiconducteurs de type III-V miscibles entre eux en toute proportion  réalisation d'alliages ternaires, de type GaAs x P 1-x ou Ga x In 1-x P permettent de couvrir une gamme spectrale importante par la seule variation du paramètre x  Emission bleue difficile à obtenir  matériaux à grand gap  difficulté de maîtriser le dopage de ces matériaux 1 ère diode à émission vert-bleue en 1991 avec le composé II-VI ZnSe et en 1992 avec le composé III-V GaN Emission des DEL dans le bleu bien supérieure aux ampoules classiques

26 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs The Nobel Prize in Physics 2014 was awarded jointly to Isamu Akasaki, Hiroshi Amano and Shuji Nakamura "for the invention of efficient blue light-emitting diodes which has enabled bright and energy-saving white light sources". Diode bleue 1992 (Nichia Chemical - Japon) GaN - InGaN LED bleue : GaN nm Nakamura

27 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs Une application phare des LEDs bleues : l'éclairage

28 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs Une application phare des LEDs bleues : l'éclairage LEDs : plus efficaces, moins chères, faible consommation électrique

29 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs LEDs blanches pour l’éclairage LED blanches : constituées d'un semi conducteur bleu sur lequel est déposé un luminophore permettant de convertir une partie du bleu émis en vert, jaune et rouge.

30 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les LEDs Structure des couches d’une LED bleue. LED bleue recouverte du luminophore jaune. Spectre d’émission schématisé d’une LED blanche LEDs blanches pour l’éclairage

31 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques

32 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques Energies renouvelables Solaire TW = techniquement disponibles 20 TW = projection des besoins en 2040 (0,16% de la surface de la Terre recouverte de panneaux à 10%) Éolienne 14 TW Biomasse 5-7 TW Géothermique 1,9 TW Hydraulique 0,6-1,2 TW

33 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques Energy from Sun one hour: 430 EJ Energy Consumption one year: 495 EJ Image: NASA

34 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques  Lorsqu’un photon est absorbé, les photons d’énergie égale ou supérieure à la largeur de la bande interdite font passer un électron de la BV dans la BC du SC en laissant derrière lui un trou  création d’une paire électron-trou  Un photon est absorbé par un semi-conducteur quand son énergie est supérieure au gap, sinon il le traverse  Pour créer une puissance électrique, on doit séparer les électrons et les trous. Pour cela, on utilise une jonction PN constituée par le contact entre un semi-conducteur de type p et un semi-conducteur de type n BV BC BV BC h Principe de fonctionnement

35 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques Principe de fonctionnement

36 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques  1 ère cellule photovoltaïque développée par labo Bell en 1954  à base de Si avec un rendement de 6 %  Record actuel 43% obtenu par Solar Junction : cellules multijonctions (spatial)  Si monocristallin : ~ 25%  Si polycristallin (applications domestiques) : ~ 15 %  Si amorphe : ~ 11%  Couches minces (CIS, CIGS, CdTe) : ~ 19 %  Cellules à colorants (Grätzel) : 12,3 % (record nov 2011)  Cellules perovskite : 16 %  Organique : ~ 12 (record janv 2013) %  Cellules PV majoritairement à base de semi-conducteurs inorganiques (Si à 90%)  Matériau absorbant dans une cellule PV : semi-conducteur(s)

37 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques

38 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques

39 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques Le Silicium La pierre de silice (SiO 2 ) est à la base de la production de cellules photovoltaïques. Si : élément le plus abondant sur la Terre après l'oxygène (27,6%). Il n'existe pas à l'état libre mais sous forme de dioxyde - la silice (dans le sable, le quartz, la cristobalite,...) - les silicates (dans les feldspath, la kaolinite, …)

40 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques Monocristallin poly-cristallin amorphe Le Silicium

41 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques Semi-conducteur dominant le marché des cellules PV : Si  bonne collecte des photons du spectre solaire car E g = 1,1 eV Le silicium Limite de Shockley–Queisser W Shockley and HJ Queisser, J Appl Phys 32, pp (1961) L’énergie des photons en excès est transformée en chaleur pendant la relaxation des charges

42 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques CIGS ( copper-indium-gallium-selenium) CdTe Cellules en couches minces : CIGS et CdTe

43 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques Cellule CIGS

44 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC inorganiques : les cellules photovoltaïques R. King, Appl. Phys. Lett. 90, (2007) En général semi-conducteurs III-V Efficacité record > 40% sous concentration solaire 4-6 jonctions Limite thermodynamique pour une infinité de jonctions : 85% Cellules à multijonctions

45 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 I. Généralités sur les matériaux semi-conducteurs II. Les semi-conducteurs inorganiques  Semi-conducteurs intrinsèques  Semi-conducteurs extrinsèques : dopage  Applications : LEDs, photovoltaïque III. Les semi-conducteurs organiques  « Petites molécules » et polymères conjugués  Applications : écrans OLEDs, photovoltaïque

46 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 L’électronique organique Electronique organique Opto-électroniqueElectronique "Organique" : Flexible, grande surface, faible coût et légèreté OLED Cellule PV Substrat Electrode SC(s) organique(s) Electrode SD Substrat G SC organique diélectrique OFET

47 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les semi-conducteurs organiques 2 types de semi-conducteurs organiques Petites molécules Polymères CuPc Alq3 BCP PTCBI Oligomères MEH-PPV Polyfluorène Poly(3-hexylthiophène) MDMO-PPV

48 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les semi-conducteurs organiques 1s1s 2s2s 2p2p sp 2 E sp 2 hybridation Semi-conducteurs organiques : molécule ou polymère conjugué C 1s 2 2s 2 2p 2  Systèmes conjugués : basé sur la propriété du C qui peut former 3 liaisons sp 2 dans le plan  une liaison  entre 2 carbones peut être formée par recouvrement de 2 orbitales sp 2  la 4ème orbitale 2p z est perpendiculaire au plan des orbitales sp 2  recouvrement latéral de 2 orbitales 2p z donne naissance aux liaisons 

49 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les semi-conducteurs organiques   HOMO  bande de valence  *  LUMO  bande de conduction pzpz pzpz sp 2 **  **   Recouvrement latéral (  bonds ) plus faible que recouvrement axial (liaisons  ) Matériaux conjugated : faible  * gap (HOMO-LUMO)  propriétés semi-conductrices  absorption et émission dans le visible  La difference d'énergie entre les orbitales liantes et antiliantes  -  * est grande, bien au delà du visible  grand HOMO-LUMO gap, propriétés isolantes.  Orbitales p z forment des liaisons π, avec un gap HOMO-LUMO plus petit, induisant des propriétés semi-conductrices et une forte absorption dans le spectre visible  Gap  -  * plus faible que  -  *

50 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les semi-conducteurs organiques Découverte des polymères « conducteurs » : 1977 reconnaissance : 2000 prix Nobel de Chimie "Dopage" à l'iode : 3 I e - → 2 I 3 - Si "dopage" important les trous peuvent se déplacer  conduction électrique H. Shirakawa, E.J. Louis, A.G. McDiarmid, C.K. Chiand, A.J. Heeger, Chem Com (1977)

51 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les semi-conducteurs organiques squelette  -conjugué alternance de simples et doubles liaisons introduction de porteurs de charges (mobiles) + insertion de contre-ions (fixes) A-A- A-A- A-A- A-A SEMI-CONDUCTEUR ORGANIQUE DOPAGE CONDUCTEUR ORGANIQUE Du conducteur au semi-conducteur organique

52 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les semi-conducteurs organiques

53 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Les semi-conducteurs organiques Centrale de technologie des composants organiques au labo IMS

54 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Affichage Eclairage Samsung KN55S9C LG EA9800 Konica Minolta 131 Lm/W Les OLEDs pour l’affichage et l’éclairage

55 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Car audio faceplate Pioneer, 1997 Sensotec shaver Philips 1st PLED on the market July 2002 Digital camera KODAK Easyshare LS633 zoom "Small molecule" technology Feb 2003 Music players MP3, MP4 Sony XEL " 3mm thick 2500 $ Mobile phone main displays Samsung Galaxy S Premiers produits OLEDs commerciaux Sony's second-generation mobile gaming console : 5" touch OLED display (960x544) Sony's Vita PSP

56 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Nouveautés Samsung 55EC " curved FHD direct-emission OLED TV ~ 8000€ en ~ 3500 $ en 2014 LG 55EM9700 is a 55" Full-HD OLED TV 100,000,000:1 contrast ratio and fast response time (1,000 times faster than LCD according to LG). The panel is only 4 mm thick and weighs just 3.5Kg Carl Zeiss - Cinemizer OLED 3D - Lunettes 3D Fournisseur OLED : MicroOLED Amazon 644€ LG EA9800 : a 55" curved OLED TV ~ 9000 € € en 2014 (Amazon)

57 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Ecran enroulable Sony 2010, 4,1" Samsung 2011 : 19" transparent AMOLED 'window' Quelques prototypes Samsung 0.05mm 'flapping' 4" AMOLED, x272, contraste 100,000:1, 200cd/m 2 luminance Ecrans transparentsEcrans flexibles

58 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Août Panasonic 114 lm/W OLED panel Panasonic developed a white OLED lighting panel : 114 lm/W (1 cm 2 ). Panasonic also developed a larger panel (25 cm 2 ) with 110 lm/W. Long lifetime - over 100,000 hours (LT50) and a brightness of 1,000 cd/m 2. The panel thickness was less than 2 mm. OLEDs pour l’éclairage : records August 2014 Konica Minolta said they developed the world's most efficient OLED lighting panel - at 131 lm/W.

59 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Cathode : déposée par évaporation sous vide Couche organique déposée par : - “voie humide” (spin-coating, ink-jet …) - “voie sèche” (évaporation sous vide) Anode (ITO) : déposée par pulvérisation cathodique Substrat (verre, polymère, métal)

60 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Energy (eV) V applied = 0 CC aa HOMO LUMO anode cathode V applied > V turn-on + + h qV bi theo =  anode –  cathode Vacuum level LUMO HOMO Cathode e-e- h+h+ Anode A.E. P.I. cc aa + + V applied = V bi A.E. : Affinité électronique P.I. : Potentiel d'ionisation  a : travail de sortie de l'anode  c : travail de sortie de la cathode

61 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Elaboration d’hétérostructures afin d’améliorer : l’injection de charges (HIL, EIL) le transport de charges (HTL, ETL) équilibre électrons-trous (HBL, EBL) HIL EML HTL HBL ETL LUMO HOMO + + h+h+ e-e- Amélioration des performances : utilisation d'hétérostructures

62 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Dopage des couches HTL et ETL « Dopage » de la couche émettrice par des matériaux phosphorescents ou fluorescents Pfeiffer at al., Adv Mat., 14 (2002) 1633 HTL-d EBL EL dopé Ir(PPz)3 HBL ETL Cathode Anode EML/doped HTL ETL P-doped N-doped Structures PIN

63 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les OLEDs Emetteurs RVB Emetteur bleu + convertisseur de couleur Emetteur blanc + filtres  Efficacité Positionnement des masques Vieillissement différentiel Dépôt d’une monocouche Pas de vieillissement différentiel Luminance réduite par les convertisseurs Luminance réduite par les filtres Affichage : 3 pixels R V B Génération de couleurs

64 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les cellules photovoltaïques organiques Cellules solaires organiques sont légères et imprimables

65 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les cellules photovoltaïques organiques World record in organic photovoltaics : 12 %

66 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les cellules photovoltaïques organiques  Photovoltaïque organique récent  années 1990  Fait suite au développement spectaculaire des diodes électroluminescentes organiques (OLED) → Technologie d’avenir pour les écrans plats  Même technologie pour OLEDs et les cellules photovoltaïques organiques Applications :  Nouvelles applications où la concurrence du Si n'existe pas : - marché du jetable (court terme) - plastiques et tissus souples  Technologie polymère  production de cellules de grande surface, en rouleau, par des méthode de type jet d’encre ou sérigraphie  Production d'énergie (long terme)

67 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les cellules photovoltaïques organiques Cellules potentiellement flexibles Cellules potentiellement semi-transparentes Technologie polymère : accès aux cellules grande surface Facilité d’intégration Coût nettement réduit Avantages écologique et économique Avantages du photovoltaïque organique

68 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les cellules photovoltaïques organiques  Substrat : rigide (verre) ou flexible (polymère, métal)  Electrode transparente : généralement ITO (oxyde d’Indium et d’Etain) conducteur et transparent  Couche active (100 nm)  Electrode métallique : déposée par évaporation sous vide (Al, LiF+Al, …) « petites molécules » déposées par évaporation sous vide polymères déposés par voie humide (spin-coating, doctor-blading, jet d’encre …)  100 nm Substrat Cathode Matériau(x) organique(s) Anode

69 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les cellules photovoltaïques organiques 4 4 Transport et collection des charges vers les électrodes Anode Cathode DonneurAccepteur Absorption des photons - Génération des excitons Diffusion des excitons vers l'interface donneur-accepteur Dissociation des excitons à l'interface donneur-accepteur Principe de fonctionnement

70 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Applications des SC organiques : les cellules photovoltaïques organiques Pour certaines applications durée de vie de la cellule = durée de vie du produit ex : packaging, étiquetage, textile Rapport efficacité – coût ? Cellules organiques → faible coût, faible efficacité → grande surface Faible rendement : 12 % (record 16 janv 2013) Faible durée de vie < h Etat des lieux du photovoltaïque organique

71 Laurence Vignau – Journée académique udppc – 8 octobre 2014 Merci de votre attention


Télécharger ppt "Nouvelle génération de semi-conducteurs : Des écrans, à l’éclairage en passant par le photovoltaïque Laurence VIGNAU Recherche : Laboratoire IMS Enseignement."

Présentations similaires


Annonces Google