Note ABES Study of thin layers of tin oxide for applications in photovoltaic solar cells Etude des couches minces d'oxyde d'étain en vue de leurs applications dans les cellules photovoltaïques Oxides Pulvérisation Magnétron Recuit Thermique Celule Solaire SnOx Oxides Magnetron Sputtering Thermal Annealing Solar Cell SnOx 537.244 8 621.312 44 Dioxyde d'étain Photopiles Au cours des dernières décennies, le solaire photovoltaïque a atteint une maturité technologique ainsi que des niveaux de performance élevés. Cependant, le défi actuel consiste à rendre le PV solaire plus rentable pour être plus compétitif par rapport aux sources d'énergie conventionnelles. Une manière rationnelle de réduire le coût du solaire photovoltaïque consiste à utiliser des matériaux rentables pour réduire le coût de fabrication. L'oxyde d'indium et d'étain est l'un des oxydes conducteurs transparents les plus utilisés dans le PV solaire, il n'est pas un matériau durable car l'indium, qui est le métal principal, a une faible abondance et un coût très élevé. D'autre part, l'étain, qui est l'élément métallique de l'oxyde d'étain, a une abondance de terre plus élevée que l'indium et un coût relativement faible.L'objectif de cette thèse est de mener une étude détaillée de l'oxyde d'étain non dopé et de l'oxyde d'étain dopé à l'azote en tant qu'oxyde conducteur transparent (OCT) en utilisant principalement la pulvérisation magnétron réactive avec différentes conditions de croissance et en explorant les propriétés du matériau par différentes techniques de caractérisation. Cette thèse évaluera également les performances de l'oxyde d'étain comme couche de transport d'électrons (CTE) pour les cellules solaires à pérovskite.Le chapitre 1 traitera de l'état de l'art des films de SnOx non dopés et dopés dans les deux états chimiques SnO2 et SnO. Le chapitre 2 présentera les travaux sur la synthèse de SnOx non dopé et le recuit post-dépôt ainsi que la caractérisation des matériaux liée aux propriétés structurales, chimiques, optiques, et électriques. Nous montrons qu'une conductivité élevée est liée à une condition d'oxygène appauvrie pendant la croissance des films de SnOx et qu'une transmission optique élevée est liée à une oxydation élevée des films de SnOx. Le chapitre 3 présentera la mise en oeuvre de SnOx en tant que couche de transport d'électrons dans les cellules solaires à pérovskite où nous montrons que le recuit post-dépôt a amélioré les propriétés électriques de SnOx, ce qui conduit à améliorer les performances des cellules solaires à pérovskite. Le chapitre 4 explorera la possibilité de doper SnOx avec de l'azote en utilisant trois gaz précurseurs de l'azote, à savoir NH3, N2O et N2. Nous montrons que les traitements NH3 ont gravé et endommagé les films SnOx, les traitements N2O des films SnOx ont amélioré la conductivité de type n et les traitements N2 des films SnOx permettent de convertir la conductivité de type n en type p. In the last decades, solar PV has reached the technological maturity as well as high performance levels. However, the current challenge is to make solar PV more cost-effective to be more competitive with conventional sources of energy. One rational way to reduce the cost of solar PV, is through the use of cost-effective materials to reduce the manufacturing cost. Indium tin oxide (ITO) is one of the most used transparent conducting oxides in solar PV, is not a sustainable material as indium, which is the main metal, has a low earth-abundance and a very high cost. On the other hand, tin, which is the metallic element of tin oxide, is much more cost-effective and has a higher earth-abundance compared to indium.The aim of this thesis is to conduct a detailed study of undoped tin oxide and nitrogen doped tin oxide as a transparent conducting oxide (TCO) using mainly reactive magnetron sputtering with different growth conditions and exploring the material properties with different characterisation techniques. This thesis will also assess the performance of tin oxide as electron transport layer (ETL) for perovskite solar cells.Chapter 1 will address the state-of-the-art of undoped and doped SnOx films in both chemical states SnO and SnO2. Chapter 2 will present the work on undoped SnOx synthesis and post-deposition annealing as well as material characterization related to structural, chemical, optical, and electrical properties. We will show that high conductivity is related to poor oxygen condition during the growth of SnOx films and high optical transmittance is related to high oxidation of SnOx films. Chapter 3 will present the implementation of SnOx as electron transport layer in perovskite solar cells (PSCs) where we will show that the post-deposition annealing has improved the electrical properties of SnOx which leads to improve the performance of PSC. Chapter 4 will explore the possibility to dope SnOx with nitrogen using three nitrogen precursor gases namely, NH3, N2O and N2. We will show that NH3 treatments has etched and damaged the SnOx, N2O treatments have enhanced the n-type conductivity and N2 treatments have shown the ability to convert the conductivity from n-type to p-type. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 14076193 Université de Strasbourg Strasbourg 2023-12-31 https://theses.hal.science/tel-04207222 application/pdf 13772578 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2023/ZAKARIA_Yahya_2023_ED269.pdf http://www.theses.fr/2023STRAD014/abes https://theses.hal.science/tel-04207222 https://theses.hal.science/tel-04207222 https://theses.hal.science/tel-04207222 Zakaria Yahya 1983-03-31 FR 27198550X 0EFB1T05D20 21822869 4200020 https://theses.fr/2023STRAD014 2023STRAD014 https://doi.org/10.70675/4fc76b9fzdcaaz411bzb549zd9313e4ce625 2023-05-31 Science des matériaux Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Slaoui Abdelilah MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 116007516 Ahzi Saïd MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 031886477 Colis Silviu-Mihail MADS_PRESIDENT_DU_JURY 059840420 Jouiad Mustapha MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 250233053 Ruch David MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 074604430 Bousquet Angélique MADS_RAPPORTEUR_1 096417986 Pierson Jean-François MADS_RAPPORTEUR_2 135449499 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 269 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 260728 176969721 ddc:530 ddc:620 Slaoui Abdelilah Ahzi Saïd Colis Silviu-Mihail Jouiad Mustapha Ruch David Bousquet Angélique Pierson Jean-François École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 14076193