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Etablissement Université de Tlemcen – Abou Bekr Belkaid Affiliation Département de Physique Auteur BENMOUNA, Amel Directeur de thèse BENMOUNA

Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Tlemcen – Abou Bekr Belkaid
Affiliation
Département de Physique
Auteur
BENMOUNA, Amel
Directeur de thèse
BENMOUNA Reda (Maitre de conférence)
Co-directeur
BENYOUCEF Boumdiene (Professeur)
Filière
Physique des Matériaux
Diplôme
Doctorat LMD
Titre
Etude des propriétés morphologiques, structurales et thermophysiques de composites polymères / nanoparticules: Application aux cellules solaires photovoltaïques.
Mots clés
polymère, nanoparticules, photovoltaïque
Résumé
Cette thèse porte sur l’étude des propriétés morphologiques, structurales et thermophysiques de composites polymères / nanoparticules : Application aux cellules solaires photovoltaïques. Les travaux de Mc Diarmid, Heeger et Shirakawa dans les années 70 ont montré que les polymères pourraient être envisagés comme conducteurs d’électricité contrairement à leur usage courant d’isolants. Cette découverte qui leur a valu le prix Nobel de Chimie, a ouvert des perspectives nouvelles dans le domaine de la conversion d’énergie solaire et des cellules photovoltaïques. L’accent a été mis d’abord sur le Polyacétylène, un polymère conjugué qui après dopage pouvait atteindre des conductivités électriques proches des métaux comme le Silicium. Depuis cette découverte, les travaux de recherche ont connue un développement spectaculaire aussi bien dans le domaine de la recherche fondamentale (propriétés des matériaux composites à base de polymères et nanoparticules) que dans celui des applications (opto électronique, photovoltaïque). L’utilisation des polymères celui conducteurs à la place du Silicium a des avantages dans de nombreux domaines clés comme la disponibilité, la diversité, le coût, la facilité d’élaboration et la flexibilité. Il reste pratiquement un seul problème à surmonter, c’est celui de l’amélioration du rendement. Cette thèse est une contribution dans cette direction. Elle met en évidence l’importance du choix du matériau composite (copolymère dibloc et nanoparticules) et l’importance de la morphologie, des propriétés structurales et thermophysiques sur le rendement des cellules photovoltaïques solaires. Elle comporte deux partie structurées en 5 chapitres : le premier chapitre et une revue bibliographique sur les cellules photovoltaïques inorganiques et organiques en général et celles utilisant des parties actives faites de matériaux composites polymères conjugués et nanoparticules. Ce chapitre met en exergue le cheminement historique des progrès réalisés dans ce domaine. Le second chapitre et une présentation du principe physique de base régissant le phénomène de photoconduction et le processus de conversion photovoltaïques dans les cellules classiques à base de Si par exemple et celles utilisant les matériaux organiques en général or les polymères conjugués en particulier en présence de nanoparticules comme le PCBM. Le chapitre 3 est une contribution originale de ce travail qui a fait l’objet d’une publication dans une revue international (Self-Organization schemes towards thermodynamic stable bulk heterojunction morphologies: A perspective on future fabrication strategies of polymer photovoltaic architectures par A. Benmouna et al. au Journal Advances in Physical Chemistry 2013). Il met l’accent sur l’importance d’un choix approprié du polymère tant dans la nature des monomères qui les constituent que dans son architecture. Ainsi ce chapitre met l’accent sur le recours aux polymères dibloc. La 2ème partie s’articule autour de deux chapitres. Le chapitre 5 est une présentation d’un modèle théorique basée sur l’approximation dite RPA pour Random Phase Approximation ou Approximation de la phase aléatoire. Ce modèle permet d’avoir accès aux propriétés structurales et thermophysiques et leur analyse quantitative à travers le calcul des facteurs de structure dans différentes conditions compatibles avec les conditions expérimentales.
Statut
Signalé

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