20 décembre 2009
De l’AFM sous éclairement pour y voir plus clair dans le photovoltaïque organique
Contact : Benjamin Grévin

Superposition d’images de topographie et de potentiel de surface du mélange P3HT (clair) / PCBM (foncé) sous éclairement à 532 nm.

Il est admis aujourd’hui que la conversion photovoltaïque « marche » dans les composés organiques grâce à la nanostructuration de la couche active. Le donneur (ex : polymère conjugué P3HT) et l’accepteur (ex : fullerène PCBM) sont intimement mêlés à l’échelle de 10 nm typiquement. Mais voir ce qui se passe précisément à l’interface, là où en principe l’exciton issu de l’absorption du photon se dissocie, est un challenge. Des chercheurs du SPrAM/LEMOH, en collaboration avec le laboratoire XLIM de Limoges, viennent pour la première fois d’en fournir une image grâce à une manip de microscopie à force atomique en mode « sonde de Kelvin » sous éclairement monochromatique. La technique, dite SKPM, sous ultra-vide, donne accès au potentiel de surface à l’échelle de la sonde : quelques nanomètres. L’expérience consiste à faire l’image d’une couche mince P3HT/PCBM en condition normale puis sous un éclairement à 532 nm, longueur d’onde absorbée par le polymère. Les images topographique et de «l’amortissement» de l’oscillation du cantilever AFM ne changent pas. En revanche, l’analyse du potentiel électrique de surface engendré sous éclairement (différence entre les images de potentiel sous éclairement et dans le noir) démontre effectivement que les excitons se dissocient aux interfaces, avec génération d’électrons dans le PCBM et de trous dans le P3HT. Nous montrons que la zone de charge d’espace aux interfaces, où règne le champ électrique du aux porteurs, ne dépasse pas 3 nm ; elle peut atteindre 300 nm dans une jonction p-n silicium.

 

Maj : 17/02/2017 (599)

 

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