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NanoSciences de Paris
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Structure électronique des cellules solaires à base de nanocristaux

Chercheurs impliqués : Emmanuel Lhuillier, Nadine Witkowski, Hervé Cruguel, Yoann Prado

Collaboration : Synchrotron Soleil (Ligne Tempo)

Le but de cette activité de recherche est d’étudier la structure électronique de cellules à base de nanocristaux. Pour se faire nous synthétisons des nanoparticules de semiconducteur avec des matériaux tels que PbS ou des perovskites (CsPbI3 ou FAPbI3). Grace à la salle blanche du laboratoire et à nos boites à gant nous sommes capables de transformer des solutions de nanoparticules en dispositifs dont nous allons ensuite tester les performances.

JPEG <\td> A gauche Image de microscopie électronique d’une cellule solaire à base de nanocristaux de PbS. A droite courant en fonction de la tension appliques dans le noir et sous éclairement.

Une partie importante de notre activité consiste à étudier la structure électronique de ces matériaux en combinant des techniques de spectroscopie optique et électronique. Nous réalisons en particulier des mesures de photoémission sur synchrotron (Soleil, Bessy, Max IV…) pour comprendre l’alignement de bande entre les différentes couches actives de ces composants. Cela nous permet ensuite de savoir si cet alignement de bande est optimal pour extraire les charges ou si au contraire les couches impliquées dans le composant nécessitent encore une optimisation.

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Schéma du principe des mesures de photoémission résolue en temps faites au synchrotron Soleil.

Thèses

  • Clément Livache, 2016-2019
  • Bertille Martinez, 2016-2019
  • Dylan Amelot, 2018-2021
  • Charlie Gréboval, 2018-2021
  • Azmat Ali, 2020-2023

Post-doc

  • Julien Ramade – financement Nexdot

Publications

  • Time Resolved Photoemission to Unveil Electronic Coupling Between Absorbing and Transport Layers in a Quantum Dot Based Solar Cell, C. Greboval, P. Rastogi, J. Qu, A. Chu, j. ramade, A. Khalili, C. Dabard, T. H. Dang, H. Cruguel, A. Ouerghi, N. Witkowski, M. G. Silly, E. Lhuillier, J. Phys. Chem. C (2020).
  • Revealing the Band Structure of FAPI Quantum Dot Film and its Interfaces with Electron and Hole Transport Layer using Time Resolved Photoemission, D. Amelot, P. Rastogi, B. Martinez, C. Greboval, C. Livache, F. A. Bresciani, J. Qu, A. Chu, M Goyal, S.-S. Chee, N. Casaretto, X. Z. Xu, C. Méthivier, H. Cruguel, A. Ouerghi, A. Nag, M. G. Silly, N. Witkovski, E. Lhuillier, J Phys Chem C 124, 3873 (2020).
  • Potential of Colloidal Quantum Dot based Solar Cell for Near-Infrared Active Imaging, J. Ramade, J. Qu, A. Chu, C. Gréboval, C. Livache, N. Goubet, B. Martinez, G. Vincent, , E. Lhuillier, ACS Phot 7, 272 (2020).
  • Pushing absorption of perovskite nanocrystals into the infrared P. Rastogi, A. Chu, C. Greboval, J. Qu, U. Nguétchuissi Noumbe, S.-S. Chee, M. Goyal, A. Khalili, X. Zhen Xu, H. Cruguel, S. Ithurria, B. Gallas, J.-F. Dayen, L. Dudy, M. G. Silly, G. Patriarche, A. Degiron, G. Vincent, E. Lhuillier, Nano Lett 20, 3999 (2020).