Effet photovoltaïque dans des couches minces de phtalocyanines

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Abstract
Nous avons élaboré des cellules photovoltaiques utilisant des couches minces de phtalocyanines entre deux contacts métalliques en or et en aluminium (Al/MPc/Au). Ces couches absorbent fortement dans l'ultraviolet et le visible, les coefficients d'absorption étant de l'ordre de 105 cm-1. Le spectre d'action de ces cellules dépend à la fois du côté de l'éclairement et de l'épaisseur de la couche. Nous avons montré que c'est le contact Al/MPc qui est actif dans le mécanisme de création des porteurs, et nous avons déterminé les longueurs de diffusion des paires (∼ 2 × 10-6 cm) ainsi que la largeur de la barrière de potentiel (∼ 10-6 cm). L'analyse des caractéristiques I-V a montré que le rendement de conversion énergétique est maximal pour une épaisseur voisine de 2 000 A et est de l'ordre de 10-2-10 -1 % pour la phtalocyanine de magnésium. La variation de Vco (∼ 0,5 V) et de Jcc avec l'intensité de la lumière excitatrice a permis d'atteindre un facteur de diode voisin de l'unité. L'étude des caractéristiques C-V a permis de déterminer la densité de charge d'espace et le potentiel de diffusion (∼ 0,7 V), on a pu ainsi évaluer les largeurs de bandes interdites (∼ 2 eV) et les travaux d'extraction (∼ 5 eV) pour les différentes phtalocyanines. Enfin l'analyse par microscopie électronique de transmission a montré que les couches ont une structure en chaînes à peu près parallèles et équidistantes ce qui est propice à l'infiltration d'impuretés dopantes; ainsi un dopage à l'iode a été efficace et a permis l'amélioration des performances des cellules