Hétérostructures Cœurs-Coquilles à Nanofils de ZnO pour les Cellules Solaires ETA

Sujet détaillé

Les hétérostructures semiconductrices à base de nanofils constituent une brique élémentaire prometteuse pour la réalisation de dispositifs innovants dans le domaine du photovoltaïque. Au sein de ces hétérostructures, les nanofils possèdent une qualité cristalline importante et des propriétés physiques remarquables en lien avec un grand rapport surface sur volume: citons par exemple les possibilités de confinement, de relaxation de contraintes par leur surface latérale ou encore de piégeage optique. Ainsi, des cellules solaires à base de nanofils de ZnO ont déjà atteint des rendements de conversion supérieurs à 7%.

L’objet de ce stage concerne l’élaboration et la caractérisation d’hétérostructures cœurs-coquilles à base de nanofils et leur intégration dans des cellules solaires ETA. Ces cellules se composent d’une électrode en face avant collectant les électrons et composée d’indium dopé étain sur un substrat en verre borosilicaté. Sur cette électrode, la croissance de nanofils de ZnO est ensuite réalisée par dépôt en bain chimique. Ce semiconducteur à large bande interdite directe, peu coûteux et abondant offre des propriétés physico-chimiques intéressantes. Au sein d’hétérostructures de type coeur coquille, les nanofils de ZnO de type n jouent donc le rôle de cœur, car ils sont ensuite entourés d’une coquille à base d’un semiconducteur de type p. Le choix judicieux de ce dernier peut permettre d’absorber une grande partie du spectre solaire dans ce type d’hétérostructures et d’obtenir un alignement des bandes électroniques qui favorise la séparation des paires électrons / trous. La dernière couche composant la cellule est le contact en face arrière aidant à l’extraction et la collecte des trous générés dans la coquille absorbante.

Le but du stage consistera à concevoir et développer des hétérostructures radiales à base de nanofils de ZnO enrobés par une coquille absorbante qui se démarquera des matériaux traditionnels utilisés tels que les semiconducteurs II-VI (i.e., CdTe, CdSe). Des techniques de caractérisations structurales, électriques et optiques seront utilisées telles que la microscopie électronique à balayage et en transmission, la diffraction de rayons X, la spectrophotométrie ou encore la spectroscopie Raman. Enfin, la fabrication de cellules solaires à base de ces hétérostructures pourra être envisagée ainsi que les caractérisations électriques classiques en termes de performances photovoltaïques.

Lieu et durée

Le candidat travaillera au sein du Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP), dans l’équipe Films Minces, Nanomatériaux et Nanostructures (FM2N) en collaboration avec d’autres laboratoires environnants (IMEP-LAHC, CEA-Grenoble, Institut Néel, …).

Site web du laboratoire : http://www.lmgp.grenoble-inp.fr/

Durée du stage : 6 mois

Profil & compétences requises

Le candidat recherché est élève de grande école, d’école d’ingénieurs et/ou de Master 2R dont la formation est axée principalement sur la science des matériaux, la physique des matériaux et/ou la physico-chimie. Des aptitudes pour le travail en équipe et l’expression en anglais orale et écrite seront appréciées. Nous recherchons des candidats dynamiques, motivés et intéressés pour poursuivre en thèse.

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui

Indemnité de stage

Le stagiaire sera indemnisé (~550 euros/mois).

Contacts

Estelle APPERT                     estelle.appert@grenoble-inp.fr                   Tel : 04 56 52 93 30

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