Dopage des couches actives organiques dans les composants pour la conversion en énergie

Les cellules solaires organiques sont actuellement activement étudiées car elles présentent une alternative bas coût à la production des cellules solaires inorganiques, du fait de leur faible empreinte énergétique et de la simplicité de leur technologie. Les rendements de ces cellules solaires sont en constante progression (1% en 2000, 8 % en 2010) et des applications sont maintenant envisageables avec une grande diffusion de ces dispositifs. L’équipe OptoPlast développe des recherches sur ces cellules solaires depuis une dizaine d’année avec des résultats à l’état de l’art national et international.
Toutefois les performances de ces cellules sont encore perfectibles, notamment par la diminution des résistances de contact des dispositifs. Pour cela il serait nécessaire d’effectuer le dopage de la couche active localement, aux interfaces avec les électrodes. C’est le but de ce travail sur des applications plus générales dans le cadre des technologies d’élaboration de dispositifs pour la conversion d’énergie.
Le principe de dopage des matériaux organique est assez différent de celui des semi-conducteurs inorganiques. Il est basé sur le concept de transfert de charge d’un matériau donneur vers un matériau accepteur pour le dopage de type n et réciproquement pour le dopage de type p. Actuellement on sait bien faire ce dopage dans le cas des petites molécules organiques où le semi-conducteur et son dopant sont co-sublimés simultanément (dépôt sous vide). Une étude préliminaire consistera à effectuer un dopage de type n et de type p de matériaux organiques et de mesurer les propriétés électriques induites par ce dopage (conductivité, pouvoir thermoélectrique qui est caractéristique du signe du dopage). Une cellule solaire sera ensuite réalisée avec une couche dopée à l’interface anode/couche active.
L’étude se poursuivra avec l’exploitation de l’effet thermoélectrique dans ces couches dopées: il s’agira d’effectuer une conversion d’énergie thermique en électricité. On pourra ainsi récupérer une partie de l’énergie dissipée sous forme de chaleur dans les cellules solaires ou les dispositifs électroniques de forte puissance, l’objectif envisagé dans un premier temps étant le couplage entre une cellule solaire et une cellule thermoélectrique.

Contact:Bruno Lucas

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