Synthesis of ruthenium-phosphorus dyes and their incorporation in ZnO transparent conducting oxide and ZnO semi-conductor thin films for photovoltaic application

摘要

Cette thèse est consacrée au développement de nouveaux colorants moléculaires a base de complexes de ruthénium phosphorés, d'oxydes conducteurs transparents (TCO) et de matériaux semi-conduteurs (SC) à base de ZnO en vue de leur application dans des cellules solaires à colorants. Des voies synthétiques originales ont été développées pour la préparation de complexes symétriques et non symétriques de type ligands phosphorés fonctionnalisés. Les résultats obtenus souligne le rôle prépondérant des ligands phosphorés dans le contrôle des propriétés électroniques et optiques de ces colorants. Nous avons aussi étudié ZnO sous forme de films minces. En ciblant une interface TCO/SC homogène, des TCO à base d'oxyde de zinc dopés au Ga (ZnO:Ga) et des SC à base d'oxyde de zinc pur ont été déposés par pulvérisation cathodique radiofréquence à partir de cibles céramiques. Les microstructures et les propriétés physiques de ces matériaux ont été étudiées. Les conditions de dépôts ont été optimisées pour préparer des films minces TCO de ZnO:Ga présentant une grande transparence optique et de bonnes conductivités électroniques et des films minces SC à grande surface. La surface accessible des films minces ZnO a ensuite été améliorée par attaque chimique humide. Dans la dernière partie, nous avons associé les colorants moléculaires aux matériaux SC et TCO par greffage chimique. Des nanopoudres de ZnO ont été élaborées pour effectuer des tests de greffage avant leurs validations sur les matériaux en couche mince. Le colorant est ancré sur ZnO par les fonctions phosphorées. L'intégration de ces matériaux dans des cellules photovoltaïques à colorant sera l'objet de développements futurs.