Institut des
NanoSciences de Paris
insp
Accueil > Thèmes transverses > Energie > Physique des surfaces et
insp
4.jpg

Physique des surfaces et interfaces interfaces dans les cellules solaires organiques et hybrides

Chercheurs impliqués : Nadine Witkowski, Hervé Cruguel

Collaborations  : Morten Madsen, University of Southern Denmark, Synchrotrons (Soleil, BESSY, Elettra, MAXIV)

Le but de cette activité de recherche est d’étudier la structure électronique des interfaces dans des cellules solaires à base de composés organiques pour comprendre les mécanismes qui favorisent ou limitent le transfert de charge au sein du dispositif. Les interfaces sont préparées in-situ sous vide par évaporation thermique ou dépôt par électrospray de molécules organiques sensibles. On s’intéresse en particulier aux couches d’oxydes transporteuses de charges positives et négatives et leurs interfaces avec des molécules organiques semiconductrices actives. Les couches d’oxyde sont préparées à basse température dans le groupe du Pr. Morten Madsen et envoyées à l’INSP pour étude de la structure électronique.

JPEG Gauche : Travail de sortie (a,b), bande de valence (c), niveau de cœur 3d du Mo en fonction de la température de recuit de l’oxyde de molybdène ; droite : modèle structural de la couche d’oxyde [3]

Une partie importante de notre activité à l’INSP consiste à étudier la structure électronique de ces matériaux en combinant des techniques de spectroscopie optique et électronique in situ. Nous réalisons en particulier des mesures de photoémission en laboratoire ou sur synchrotron pour comprendre l’alignement de bande aux interfaces ainsi que le couplage électronique entre les couches. Ces études spectroscopiques sont reliées à des études structurales par diffraction des rayons X et microscopie en champ proche pour comprendre comment la structure et la nature des interfaces peuvent influencer les performances des dispositifs.

Thèses

  • Dylan Amelot, 2018-2021
  • Mariam Ahmad, 2020-2023 co-direction avec Southern Denmark University (SMART – Structures of Materials in Real Time, Ministry of Higher Education and Science (UFM))

Publications

[1] Sputter-Deposited Titanium Oxide Layers as Efficient Electron Selective Contacts in Organic Photovoltaic Devices, M. Mirsafaei, P. Bomholt Jensen, M. Ahmadpour, H. Lakhotiya, J. Lundsgaard Hansen, B. Julsgaard, H.-G. Rubahn, R. Lazzari, N. Witkowski, P. Balling, M. Madsen, ACS Appl. Energy Mater. 2020, 3, 1, 253-259 https://doi.org/10.1021/acsaem.9b01454

[2] Crystalline molybdenum oxide layers as efficient and stable hole contacts in organic photovoltaic devices, M. Ahmadpour, A. L. Fernandes Cauduro, C. Méthivier, B. Kunert, R. Resel, V. Turkovic, H.-G. Rubahn, N. Witkowski, A. K. Schmid and M. Madsen, ACS Appl. Energy Mater., (2019), 2 (1), pp 420–427 DOI : 10.1021/acsaem.8b01452

[3] Crystalline Molybdenum Oxide Thin-Films for Application as Interfacial Layers in Optoelectronic Devices, A. L. F. Cauduro, R. dos Reis, G. Chen, A. K. Schmid, C. Méthivier, H.-G. Rubahn, L. Bossard-Giannesini, H. Cruguel, N. Witkowski, and M. Madsen, ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 7717 (2017) DOI : 10.1021/acsami.6b14228