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Sommaire: Etude de gels d’oxyde de titane entrant dans la fabrication de cellules photovoltaïques
Introduction
1 Généralités sur le dioxyde de titane : TiO2
1 Introduction
2 Structures et Propriétés
2.1 Structures
2.2 Propriétés physiques
3 Synthèse
3.1 Élaboration par voie sol-gel
3.2 Morphologie
4 Applications
4.1 Applications photocatalytiques
4.2 Applications photovoltaïques
4.3 Vers de nouvelles cellules solaires
5 Résumé
Bibliographie
2 Synthèse et étude de la condensation de gels photosensibles
1 Introduction
2 Synthèse de gels photosensibles
2.1 Synthèse de gels à base de précurseurs inorganiques
2.2 Synthèse du gel TiDMF
3 Études de la condensation sol-gel TiDMF
3.1 Étude du temps de gélification
3.2 Étude par spectroscopie Raman
3.3 Étude par di raction des rayons X
3.4 Étude par di usion centrale des rayons X
4 Résumé
Bibliographie
3 Étude de la photosensibilité de sols/gels de TiDMF
1 Introduction
2 Absorption optique des sols et gels
3 Étude RPE
4 Résumé
Bibliographie
4 Films minces de TiO2
1 Introduction
2 Rappels sur les méthodes de préparation
2.1 Méthode de dépôt
2.2 Films minces denses
2.3 Films minces mésostructurés
3 Analyse par réflectivité des rayons X
3.1 Généralités
3.2 Analyse des films denses
3.3 Analyse des films mésostructurés
4 Analyse par GISAXS
5 Ellipsométrie
6 Analyse par di raction des rayons X
7 Analyse par spectroscopie Raman
8 Microscopie AFM
9 Résumé
Bibliographie
5 Application à la fabrication d’une cellule photovoltaïque
1 Introduction
2 Généralité
2.1 Historique
2.2 Caractérisation photoélectrique
3 Élaboration des cellules à base de TiDMF
4 Caractérisation des cellules à base de TiDMF
4.1 Caractéristiques des cellules à base de TiDMF
4.2 Comparaison
5 Résumé
Bibliographie
Conclusion
A Partie Expérimentale
1 Spectrométrie Raman
1.1 Principe
1.2 Conditions expérimentales
2 Microscopie à force atomique(AFM)
2.1 Principe
2.2 Conditions expérimentales
3 Spectrométrie RPE
3.1 Principes de base
3.2 Conditions expérimentales
4 Réflexion et di usion des rayons X
4.1 Généralités sur les rayons X
5 Réflectivité des rayons X
5.1 Principe
5.2 Expression théorique de la réflectivité
5.3 Exploitation des courbes de réflectivité et analyse quantitative
6 GISAXS
6.1 Principe général
6.2 Exploitation des clichés GISAXS
7 Di usion centrale de rayons X (SAXS)
7.1 Principe
7.2 Conditions expérimentales
Bibliographie
Résumé
Abstract
Table des figures
Extrait du mémoire étude de gels d’oxyde de titane entrant dans la fabrication de cellules photovoltaïques
Chapitre 1: Généralités sur le dioxyde de titane : TiO 2
1Introduction
Le dioxyde de titane, TiO 2, est largement utilisé depuis de nombreuses décennies dans l’industrie. Il entre dans la confection des peintures ou en papeterie comme pigment blanc, en cosmétique comme écran solaire, ou encore en pharmacie dans la fabrication du dentifrice mais aussi dans l’industrie agro-alimentaire en tant que colorant (E171). L’atout majeur de ce semi-conducteur est sa non-toxicité, sa biocompatibilité [1–3] et son faible coût. L’attrait pour ce matériau est de plus renforcé par le fait qu’il est facile à synthétiser notamment par voie sol-gel.
L’intérêt scientifique pour ce composé, quant à lui, n’a cessé de croître (fig. 1.1) depuis les années 1970, depuis la découverte de Fujishima et Honda [4] du caractère photo-électrolytique(conduisant à la photocatalyse) du TiO 2. Cet engouement s’est encore accru en 1991, après l’invention par Grätzel [5] d’une cellule solaire basée sur le principe de la photosynthèse. Les propriétés photocatalytiques et photovoltaïques restent à ce jour le principal attrait du TiO 2 ainsi qu’en témoignent les quelques milliers d’articles citant la publication de Grätzel [5] sur la cellule solaire qui porte son nom et celle de Linsebigler traitant de la photocatalyse du TiO2 [6].
Dans le prochain paragraphe, nous rappelons brièvement les principales structures et propriétés du TiO2 utiles à la compréhension du présent document. Par la suite, l’accent est mis sur la méthode de synthèse par voie sol-gel . Enfin les deux principales applications du TiO2 ayant trait aux propriétés catalytiques et photovoltaïques sont évoquées.
2Structures et Propriétés
2.1Structures
Dans la nature, le dioxyde de titane cristallise principalement sous les trois formes suivantes : anatase, rutile et brookite. Ces trois formes cristallines sont décrites brièvement ci-après(tableau4.2). Parmi celles-ci, seuls le rutile et l’anatase sont employés dans des applications pratiques. La brookite, quant à elle, pourrait s’avérer attrayante en raison de bonnes propriétés diélectriques prédites théoriquement [7] mais à ce jour sa synthèse s’avère dicile. Si les trois structures précédentes sont les plus communes, il faut cependant en citer d’autres comme la columbite, le TiO2 (B) intéressant en outre pour son implication dans les batteries au lithium [8–11], la baddelyite ou encore la cotunnite qui est l’un des matériaux polycristallins le plus dur connu à ce jour (module d’élasticité isostatique : 348GPa) [12].
Nous présentons ci-après les structures cristallographiques les plus connues de l’oxyde de titane.
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