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Historique sur le P3HT : PCBM
« Modélisation des courbes J-V et le transport de charges des cellules solaires à base de P3HT : PCBM en étudiant l’influence de l’épaisseur sur la densité du courant et en comparaison avec l’expérimental ». Pour optimiser et étudier la relation entre la performance du dispositif de la cellule et ses paramètres tels que l’épaisseur de la couche active et la taille du domaine (la distance entre la phase du matériau donneur et accepteur dans le réseau interpénétré) un modèle de Drift-diffusion à deux dimensions a été utilisé. Le modèle Mathématique (Drift-diffusion) et la simulation numérique ont été utilisés pour modéliser le passage photo courant dans les cellules solaires organiques en utilisant la méthode de Newton Raphon. «l’amélioration de l’absorption photonique dans les cellules photovoltaïques organiques» Dans son travail, il s’est intéressé à l’absorption des photons dans les cellules photovoltaïques organiques comme le P3HT: PCBM. Dans le but d’accroitre cette absorption, il a successivement étudié l’optimisation des épaisseurs des couches de la cellule et la modélisation du courant de court-circuit délivré par cette même cellule. Toujours dans l’objectif de l’interaction entre la lumière incidente et la couche photoactive, il a également élaboré la modélisation et la réalisation de structures à base de nanoparticules d’argent. «Développement de composants photovoltaïque organique et étude de la morphologie des couches à l’échelle nanométrique».
Les avantages du photovoltaïque
Compte tenu des ordres de grandeur, le remplacement des combustibles fossiles par des énergies renouvelables peut être significatif, mais ne peut être que partiel, pour des raisons variées : intermittence, coût…
L’analyse de l’évolution de la consommation finale d’énergie par secteur, montre qu’en Europe, le résidentiel tertiaire en représente environ 40%, le transport environ 32% et l’industrie 28%. Le photovoltaïque est bon alternatif dans le premier secteur. Il constitue une réponse bien adaptée pour la production d’électricité décentralisée et combiné au solaire thermique, pour l’autonomie énergétique du résidentiel tertiaire.
En effet, l’énergie solaire est une ressource relativement bien répartie géographiquement. La puissance moyenne reçue annuellement à la surface du globe varie entre 85 et 290 watts par mètre carré avec des écarts de 1 à 3 selon les régions. De plus, on peut ajuster la taille des systèmes photovoltaïques et les adapter ainsi à de nombreuses applications.
Présentation du PCBM
Depuis la mise au point en 1990 du processus de synthèse de quantité macroscopique du C60, sa réactivité chimique a fait l’objet de nombreuses études. Des réactions permettant de greffer des groupements à la surface du C60 ont été découvertes, à ce jour, de nombreux dérivés du C60 ont été produits. La modification chimique du C60 présente un intérêt, d’augmenter sa solubilité. Les dérivés sont ainsi nettement plus faciles à manipuler. D’autre part, de nombreux groupes possédant une fonction spécifique ont pu être greffés sur le C60 pour l’obtention de molécules à propriétés originales. La dérivé de C60 la plus connue est la molécule de méthanofullerène PCBM [6-6]-phényl-C61-butyrate de méthyle, un semi-conducteur organique de type n (accepteur d’électrons) constitué d’une unité fullerène C61 (un C60 classique portant un méthylène –CH2-latéral) substitué avec un groupe phényle –C6H5- d’un côté ainsi qu’avec un ester d’acide butyrique –(CH2 )3- COOH et deméthanol HOCH3, formant de l’autre côté, un groupe butyrate de méthyl-(CH2)3-COO-CH3. Cette molécule est aujourd’hui la plus largement utilisée pour la réalisation de cellules solaires organiques.
Présentation des Nanoparticules d’argent
Le nom scientifique « argent » vient du latin « argentum » qui dérive du mot grec arguros qui Signifie blanc étincelant ou blanc clair. On rencontre aussi bien à l’état natif (sous forme de métal) que dans les composés. Le métal argent est connu depuis l’antiquité. Il est le plus ductile et le plus malléable de tous les métaux après l’or. C’est aussi le meilleur conducteur thermique et électrique. Sa couleur est le blanc argentin mais noircit au contact de l’air donc il est oxydable.
L’argent est surtout utilisé en joaillerie et en orfèvrerie comme métal précieux. On l’utilise aussi mais de moins en moins pour fabriquer de la monnaie et de la photographie. L’argent est un métal de transition qui ne présente pas des propriétés catalytiques et magnétiques très particulières, mais il est bien connu pour son aptitude à former des agrégats de faible nucléarité, dans différentes matrices et supports. Il est le seul cation monovalent noble qui forme des espèces mononucléaires stables dans l’eau.
Par ailleurs parmi les ions de métaux de transitions, seul Ag+ peut être échangé facilement dans les zéolites, à partir des solutions aqueuses. L’échange cationique stœchiométrique, impossible à réaliser avec la plupart des cations, est fréquemment observé pour Ag+.
L’argent se rencontre rarement à l’état pur dans le sol : Il est le plus souvent combiné au soufre ou à l’antimoine.
Propriétés optique du métal d’argent
La première situation envisagée, puisqu’elle est la plus simple, est celle d’un métal dont les propriétés optiques sont essentiellement dues au comportement des électrons de conduction (comme pour les métaux alcalins). Le modèle de Drude est alors tout à fait approprié pour décrire le comportement de ces électrons quasi-libres. Contrairement aux alcalins, le rôle des électrons liés (bande d) dans les métaux nobles n’est pas négligeable. Ils contribuent de manière essentielle aux propriétés d’absorption de la lumière dans le visible. Leur contribution devra être incluse dans une description complète de la fonction diélectrique de ces éléments.
Table des matières
Introduction Générale
Chapitre I : Etude Bibliographique
I.1-Introduction
I.2-Historique sur le P3HT : PCBM
I.3-Les avantages du photovoltaïque
II-Etat de l’art
III-Le photovoltaïque organique
III-1. Présentation de la matrice de polymère de P3HT : PCBM
III-1-1. Présentation du PCBM
III-1-2. Présentation du poly (3-hexylthiophène) :P3HT
III-1-3. Architecture d’une cellule photovoltaïque à base de P3HT : PCBM
III-2.Les étapes de la conversion photovoltaïque
Conclusion
Références Bibliographiques
Chapitre II : Etude des Propriétés du matériau composite de P3HT:PCBM et
de nanoparticules d’argent
Introduction
I.1.Présentation des Nanoparticules d’argent
I.2. Les propriétés physicochimiques de l’argent
I.3.Propriétés électroniques du métal d’argent
II. Propriétés optique du métal d’argent
Conclusion
Références bibliographiques
Chapitre III : Présentation du modèle
Introduction
I.1.Modèle de Drude et plasmon de volume : exemple du métal argent
I.1.2. Fonction diélectrique et susceptibilité diélectrique
I.1.3 Absorption interbande : contribution des électrons d
I.1.4.Résonance plasmon de surface
II. Théorie de Mie
II.1.Principe de la théorie
II.2. Expressions analytiques des sections efficaces d’absorption, de diffusion et d’extinction
II.3. Détermination des constantes optiques
III. Milieu composite : cœur-coquille
Conclusion
Références
CHAPITRE IV : Résultats et discussions
Introduction
I.1.Nanoparticules d’argent unique
I.1.1. Effet de taille de nanoparticule d’argent
I.1.2. Effet du milieu environnant
II. Etude des propriétés optiques : section efficace d’absorption, de diffusion et d’extinction
II.1. Système hétérogène : P3HT:PCBM+Nanoparticules Ag
II.2. Propriétés optiques du milieu composite : Ag/P3HT: PCBM
Conclusion
Conclusion Générale
Annexe mathématiqures
