Développement de cellules solaires pérovskites semi-transparentes de type P-I-N dans la perspective d'une application tandem

The heart of this experimental PhD work deals with the development of single junction perovskite solar cells in the P-I-N-type structure, i.e. with the following deposition order (by spin coating): hole transport layer / perovskite layer / electron transport layer. The great potential of perovskite materials in photovoltaics and particularly in tandem applications (with silicon, notably) head towards the purpose to results in semi-transparent perovskite solar cells. Investigations are divided in two major axes, each one realized with two different perovskite materials, namely CH3NH3PbI3{Cl} perovskite then (CH(NH2)2)1-yCsyPb(I1-xBrx)3 perovskite the evolution of which is characterized by better efficiency, stability et reproducibility. The first axis is dedicated to the elaboration of opaque perovskite solar cells with a special focus on the perovskite layer crystallization upon the hole transport layer. This is achieved by varying the nature of the latter, the parameters related to the anti-solvent utilization and those related to the thermal annealing of the perovskite layer. Lastly, the second axis deals with the change of the opaque perovskite devices into semi-transparent ones via, firstly, the optimization of N-type interface and, secondly, the integration of a conductive transparent electrode. The compatibility of this electrode regarding these perovskite devices and the photovoltaic characteristics of the latter in semi-transparent configuration are also investigated.Le cœur de cette thèse expérimentale porte sur l’élaboration et le développement de cellules solaires pérovskites en simple jonction et ce, essentiellement dans la structure de type P-I-N, i.e. avec l’ordre des dépôts (par spin coating) suivant : couche de transport de trous / couche pérovskite / couche de transport d’électrons. Le fort potentiel des matériaux pérovskites dans le photovoltaïque et en particulier pour des applications tandems (avec silicium, notamment) a orienté cette thèse vers l’objectif d’aboutir à des dispositifs pérovskites dans une configuration semi-transparente. Les travaux réalisés portent donc sur deux axes majeurs, chacun réalisés avec deux matériaux pérovskites différents, à savoir la pérovskite CH3NH3PbI3{Cl} puis la pérovskite (CH(NH2)2)1-yCsyPb(I1-xBrx)3, dont l’évolution se caractérise par de meilleures efficacités, stabilités et reproductibilités.Le premier axe est consacré à la mise en œuvre de cellules solaires opaques en s’intéressant notamment à la cristallisation de la couche pérovskite sur la couche de transport de trous. Ceci a été effectué en fonction de la nature de cette dernière, des paramètres relatifs à l’utilisation de l’anti-solvant et de ceux relatifs au recuit thermique de la couche pérovskite.Enfin le second axe majeur traite de l’adaptation de ces dispositifs opaques en dispositifs semi-transparents via, d’abord, l’optimisation de l’interface de type N et, ensuite, l’intégration d’une électrode transparente conductrice. La compatibilité de cette électrode avec ces dispositifs pérovskites et les caractéristiques photovoltaïques de ces derniers dans la configuration semi-transparente ont également été investiguées