Les substrats utilis´es sont des lames de verre recouvertes d’une fine couche d’ITO (oxyde d’indium et d’´etain) de 180 nm d’´epaisseur achet´es `a la soci´et´e « Pr¨azisions Glas and Optik » avec les param`etres suivants :
- sheet resistance </= 10 Ω/sq
- le verre est passiv´e par une fine couche de SiO2 entre le verre et l’ITO - les dimensions du substrats sont 17 × 25 mm
- l’´epaisseur du substrat est de 0,7 mm C.1.0.1 Nettoyage chimique
Les substrats sont baign´es dans un b´echer rempli d’ac´etone puis mis dans un bain sous ultrasons pendant 10 minutes. Cette op´eration a pour but de dissoudre toutes les traces d’impuret´es organiques qui pourraient se trouver sur les substrats.
Les substrats sont ensuite s´ech´es puis baign´es de nouveau dans un b´echer rempli d’´ethanol. Ils sont expos´es 10 minutes sous ultrasons puis s´ech´es.
Nous avons utilis´e un appareil `a ultrasons de la marque « Advantage-Lab » de puissance 280 watts. C.1.0.2 Nettoyage par UV-ozone cleaner
Suivant le nettoyage chimique, les substrats sont expos´es `a une lampe UV g´en´erant de l’ozone. Pour ce faire, nous avons utilis´e un appareil fonctionnant en enceinte close (afin de confiner l’ozone dans l’enceinte).
L’appareil utilis´e pour ces nettoyages est un « Novascan PSD Pro series - Digital UV Ozone System ».
C.2
D´epˆots par dip-coating
L’appareil utilis´e pour effectuer le dip-coating est un dip-coater de la marque « Nima Technology » avec une enceinte protectrice pour mettre sous argon fabriqu´ee au laboratoire. Les param`etres de d´epˆot (vitesse de descente, dur´ee de trempage, vitesse de mont´ee, dur´ee de s´echage et nombre de cycles) sont contrˆol´es par le logiciel du fabriquant. Par exemple, pour le d´epˆot de NCs de CuInSe2 expos´e dans le chapitre4, les param`etres ´etaient :
Vitesse de descente 2 cm/s Dur´ee de trempage 10 secondes
Vitesse de mont´ee 2 cm/s Temps de s´echage 5 secondes
Nombre de cycles 40 cycles
Tab. C.1 – Tableau r´esumant les diff´erents param`etres utilis´es pour les d´epˆots par dip-coating.
C.3
D´epˆots par spin-coating
Le spin-coater utilis´e au laboratoire est un « Spin 150 » o`u le vide est effectu´e avec une pompe `a palette de marque « Alcatel ». Les param`etres varient pour chaque d´epˆot selon la masse des NCx, la viscosit´e du solvant, la temp´erature d’´ebullition du solvant, etc. Le tableau??r´esume les param`etres utilis´es pour le d´epˆot des couches expos´ees dans le chapitre4.
Param`etres de d´epˆots des couches minces de NCs 143
Nature du d´epˆot Cycle 1 Cycle 2
Vitesse Temps Acc´el´eration Vitesse Temps Acc´el´eration
PEDOT :PSS 1500 rpm 40s 375 rpm/s 2000 rpm 40s 375 rpm/s
NCs de ZnO (7 nm) 2500 rpm 20s 500 rpm/s 3000 rpm 20s 500 rpm/s
NCs de ZnO (40 nm) 1000 rpm 40s 250 rpm/s 2500 rpm 20s 500 rpm/s
NCs de SnS 2500 rpm 20s 500 rpm/s 3000 rpm 20s 500 rpm/s
NCs de CdS 1500 rpm 20s 500 rpm/s 2000 rpm 20s 500 rpm/s
Tab. C.2 – Tableau r´esumant les diff´erents param`etres utilis´es pour les d´epˆots par spin-coating.
C.3.1 D´epˆot de PEDOT :PSS
Le PEDOT :PSS d´esigne un m´elange de deux polym`eres, le poly(3,4-´ethyl`enedioxythioph`ene) (PE- DOT) et le poly(styr`ene sulfonate) de sodium (PSS) et se conditionne sous forme de poudre. On le dissout donc dans de l’eau pour avoir une concentration massique d’environ 3-4 %. Suivant une longue agitation pour le dissoudre, le polym`ere est filtr´e dans un filtre de porosit´e (0,45 µm) et dilu´e `a 50 % dans de l’´ethanol. Les films sont ensuite recuits sur une plaque chauffante `a 130◦C, pour une ´epaisseur d’environ 40 nm (mesur´ee par AFM).
C.3.2 D´epˆot de NCs de SnS et de CdS
Pour le d´epˆot de NCs de SnS ou de CdS, une solution de 15 mg/mL dans le chloroforme est d´epos´ee sur le substrat de mani`ere `a le recouvrir totalement. Selon la masse des NCs (donc directement leur taille) les param`etres de d´epˆots varient drastiquement. Il est plus difficile de d´eposer des NCs plus gros. Pour ce faire, il faut jouer sur la viscosit´e du solvant et la vitesse de rotation du spin-coating.
C.3.3 D´epˆot de NCs de ZnO
Deux tailles de NCs de ZnO ont ´et´e utilis´ees. La premi`ere solution, pr´epar´ee au laboratoire, donne des NCs d’une taille moyenne de 7 nm que l’on solubilise dans une solution de chloroforme avec environ 5 % de m´ethanol. Le d´epˆot de couche de ZnO est g´en´eralement suivi d’un recuit sur une plaque chauffante `a environ 350◦C. La rugosit´e du film obtenu peut directement se voir `a l’oeil : si elle est trop important, le film est blanchˆatre et non-transparent. Les films relativement non-rugueux ont une l´eg`ere coloration jaune.
C.4
D´epˆots par doctor blade
L’appareil de doctor blade coating que nous avons utilis´e est un Erichsen fonctionnant avec une plaque modulable en temp´erature, contrˆol´ee par un PID (Proportionnal Integral Differential).
Le d´epˆot se fait facilement en d´eposant quelques gouttes sur le substrat, puis en passant la lame au dessus pour ´etaler le film. L’´epaisseur du film sera contrˆol´ee par la concentration de particules dans le solvant ainsi que par la viscosit´e du solvant. Pour les d´epˆots dans l’´ethanol, il est possible d’augmenter facilement la viscosit´e en ajoutant du 1,3-propanediol.
Annexe
D
Cellules solaires
SommaireD.1 Le rayonnement dit de AM1.5 . . . 146
D.2 Ordres de grandeur . . . 146
D.2.1 Le Watt cr`ete . . . 146
D.2.2 Pourcentage de l’´energie fran¸caise avec le PV mondial . . . 146
D.2.3 Calcul de la part du solaire dans l’´energie mondiale . . . 146
D.2.4 R´epartition du rayonnement solaire en France . . . 147
D.2.5 Module, maison, ferme, centrale ? . . . 147
146 Annexe D