Développement d'une pile solaire photosensibilisée à base d'oxyde de zinc (ZnO) dopé avec l'acide tungstique

Cette thèse consiste à développer une cellule solaire photosensibilisée (DSSC) à base d’un nouveau matériau d’oxyde de zinc (ZnO) dopé à l’aide d’acide tungstique (H2WO4) que nous avons synthétisé par la méthode sol-gel. Les DSSC sont des cellules solaires photovoltaïques de dernières générations qui connaissent de nos jours un essor rapide de performance dans les recherches et développement. Le développement des DSSC à base d’oxyde de zinc présente des intérêts à cause de la disponibilité et des propriétés opto-électronique de ce matériau. L’oxyde de zinc peut être synthétisé à partir de plusieurs précurseurs (zinc, acétate de zinc dihydraté, ….) en empruntant plusieurs voie de fabrication (sol-gel, hydrothermal, …). L’objectif de ce travail est de synthétiser un matériau susceptible de contribuer à l’amélioration de la performance des DSSC à base de ZnO. Si nous introduisons deux semi-conducteurs comme photo-anodes ayant tous les deux des niveaux de bandes de conduction en dessous du niveau de l'état excité du sensibilisateur (LUMO) dans une configuration d'une pile solaire photo sensibilisée, on augmenterait de deux fois la possibilité de transfert des électrons du sensibilisateur vers les semi-conducteurs. Ceci pourrait fortement contribuer à augmenter les performances du la pile par rapport à un seul semi-conducteur. La méthode sol-gel a été utilisée pour la synthèse de l’oxyde et son dopage à l’acide tungstique. Les solutions à base d’oxyde de zinc ont été déposées sur un substrat en FTO par spin-coating ou doctor blade. Ces échantillons sont séchés et recuits pour éliminer les composants organiques, améliorer la cristallinité et la conductivité du matériau. L’oxyde de zinc et l’oxyde de zinc dopé obtenus ont été caractérisés par : • la diffraction au rayon X (XRD) pour confirmer la cristallinité hexagonale de l’oxyde de zinc et le calcul des tailles des grains; • la microscopie électronique à balayage (MEB) pour l’observation de la morphologie des grains ; • La spectroscopie UV-visible pour les mesures de transmittance et d’absorbance afin déterminer différentes bandes gap des échantillons dopés allant de 3,24 à 3,57 eV. • La spectroscopie photoélectronique à rayons X ou XPS ; vi • la spectroscopie par la transformée de Fourier ont confirmé les liaisons chimiques telles que Zn-O, W-O dans les échantillons ; • la méthode de courant de Foucault pour évaluer les résistances surfaciques; • la spectroscopie dispersive d’électrons (EDS).