ANR SOLART-2

Projet SOLART

Study of Optical Layering and Advanced Research Techniques on Sb₂Se₃ for photovoltaic applications

Etude des Couches Optiques et Techniques de Recherche Avancées sur Sb₂Se₃ pour des Applications Photovoltaïques.

 

Du 01/01/2026 au 31/12/2029

 

Coordinateur du projet : Camille LATOUCHE (Prof UNIV)

 

Partenaires : ISCR (UMR 6226 CNRS/Univ. Rennes 1, Michel CATHELINAUD (IR CNRS))

                       

Personnels IMN impliqués : Stéphane JOBIC (DR CNRS), Thomas LEPETIT (MC UNIV), Jean-Yves NEVELLEC (IR CNRS), Jonathan HAMON (IE CNRS)

 

Financement total : 372 843 € dont 223 273,80 € pour l’IMN

 

Le projet s’intéresse au matériau Sb₂Se₃, un candidat très prometteur pour les cellules solaires. Il combine plusieurs avantages : une bonne stabilité, une faible toxicité et des propriétés électroniques intéressantes pour la conversion de l’énergie solaire en électricité.

Aujourd’hui, les cellules solaires à base de Sb₂Se₃ atteignent déjà de bons rendements, mais elles restent encore en dessous de leur limite théorique (environ 30 %). L’objectif est donc de trouver de nouvelles stratégies pour améliorer leur efficacité, et dépasser à terme les 15 % de rendement.

Pour y parvenir, le projet se concentre sur trois grands axes :

• La luminescence, qui donne des informations précieuses sur la qualité du matériau.
• L’ingénierie des défauts, afin de mieux contrôler la présence et le rôle des défauts qui influencent fortement les performances.
• L’optimisation des interfaces, en particulier entre le Sb₂Se₃ et une couche tampon comme le Zn₁₋ₓSnₓO (ZTO).

 

 

La démarche combine modélisation théorique et expériences en laboratoire. D’un côté, les calculs ab initio permettront de prédire les spectres de luminescence, d’étudier la formation des défauts et de proposer un alignement optimal des bandes électroniques entre le Sb₂Se₃ et ses couches associées. De l’autre, la synthèse et la caractérisation de films de Sb₂Se₃ de haute pureté permettront de tester ces prédictions. Le dopage contrôlé du matériau visera notamment à améliorer la concentration et la mobilité des porteurs de charge.

Différentes techniques expérimentales, comme la spectroscopie de luminescence, la spectroscopie Raman ou encore la spectroscopie photoélectronique UV (UPS), donneront une vision détaillée de la qualité des films obtenus et de leurs propriétés.

En réunissant théorie et expérience, ce projet ambitionne de renforcer la place du Sb₂Se₃ comme une alternative durable au silicium pour le photovoltaïque, et de mettre au point des cellules solaires de nouvelle génération, plus performantes et respectueuses de l’environnement.