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Accueil du site > Reserve Emploi / Thèse / Stages > Sujets de thèses 2008-2011 proposés au CRPP

Films nanotexturés et mousses à bases de TiO2 : application en photovoltaïque et photocatalyse

Directeurs de thèse : Rénal Backov - Serge Ravaine

Les processus de génération de courant photo-induit sont gérés par l’enthalpie globale du système . Cette enthalpie est une grandeur thermodynamique extensible, qui permet de poser le postulat suivant :

Par contre s’agissant d’effet où la lumière rentre en ligne de compte, la notion de surface est essentielle, et contrarie sérieusement le postulat préalablement mentionné. Pour optimiser à la fois « quantité de matière » ET « surface » nous proposons une approche ambitieuse et fortement interdisciplinaire visant à fabriquer de nouvelles cellules de type Grätzel pseudo 3D (opales inverse de TiO2) dont la structure sera contrôlée à la couche prêt, pour aller vers des systèmes 3D dans lesquels la texture, la forme et la taille de cellules sont contrôlées de manière rationnelle.

Plusieurs axes seront développés :

  1. effet de texture : études de l’augmentation de l’épaisseur des couches associées aux opales inverses de TiO2 (ici de manière quantitative la dualité "quantité de matière/surface accessible par les rayonnements" sera étudiée pour un passage 2D vers le 3D)
  2. effet ordre/désordre de la porosité. Des désordres seront induits aux seins de telles architectures pour évaluer l’effet « guide d’onde » que pourrait offrir une opale inverse organisée.
  3. extension aux systèmes 3D (mousses) avec jonction PN interconnectées au sein de la matrice. L’influence des paramètres (taille de cellules, épaisseur des parois, texture des parois, mésoporosité des parois, sera étudiée avec minutie
  4. des électrolytes colorés inorganiques SOLIDES seront utilisés (électrolytes métalliques, et polymériques (polythiophènes), dans le double objectif d’optimiser la délocalisation des porteurs de charges au sein du matériau cellulaire et de passer à une absorption du domaine visible vers le rouge.
  5. mousses d’anatase de TiO2, permettant d’additionner les effets de confinement de la lumière par diffraction de Bragg dans l’opale inverse et par localisation d’Anderson dans les mousses.
  6. simulation des effets de confinement de la lumière sur la quantité de courant photo-induite via les compétences de Renaud Vallée (en cours de recrutement au CRPP)