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Semiconducteurs transparents de type p

Permanents impliqués : Martine Bujoli-Doeuff, Philippe Deniard, Laurent Cario (PMN), Stéphane Jobic, Camille Latouche

Dans la continuité de nos travaux sur les pigments et absorbeurs UV, nous nous sommes naturellement intéressés TOS Baux matériaux transparents conducteurs (MTC). Ces matériaux sont habituellement utilisés dans les écrans plats, les vitrages à faible émissivité, les pare-brises dégivrants, les écrans antistatiques et/ou antireflets, etc. Au laboratoire, nous nous nous sommes focalisés plus spécifiquement à la synthèse de nanoparticules de MTC de type p pour des applications en cellules solaires à colorant. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés, entre autres, à NiO, à plusieurs membres de la famille des delafossites (oxydes et carbodiimides), ZnO dopé N et des matériaux hybrides à base de zinc. Nos travaux ont notamment permis de mettre en lumière l'impact de la nanostructuration sur la composition chimique des matériaux préparés, de stabiliser une variante de type p de ZnO (avec des porteurs stables sur des périodes supérieures à deux ans), et d'attribuer la conductivité dans NiCN2 préférentiellement à une valence mixte N2-/N3- plutôt que Ni2+/Ni3+.

Mots-clés :

Expertises : synthèse, mesure de bandes plates, caractérisations structurale et optique, structures électroniques

Liens : 

Collaborations :
Ces études se sont faites dans le cadre de projets ANR (projets Positif et ZnO-typé-p) en collaboration avec les laboratoire CEISAM (Nantes) et ISCR (Rennes) et du PIA "Science du contrôle et du design de matériaux multifonctionnels" (axe Nantes-Rennes)

Références supplémentaires :

• P-type transparent conductors Sr1-xNaxFCuS and SrF1-xOxCuS: design, synthesis and physical properties, H. Kabbour, L. Cario, S. Jobic, B. Corraze, J. Mater. Chem., 16, 4165-4169, 2006

• Tuning the size and color of the p-Type wide band gap Delafossite semiconductor CuGaO2 with an Ethylene glycol assisted Hydrothermal synthesis, R. Srinivasan, B. Chavillon, C. Doussier-Brochard, L. Cario, M. Paris, E. Gautron, P. Deniard, S. Jobic, J. Mater. Chem., 18, 5647-5653, 2008

• A simple and reproducible procedure to prepare self-nanostructured NiO films for p-type dye-sensitized solar cells, L. Le Pleux, B. Chavillon, Y. Pellegrin, E. Blart, L. Cario, S. Jobic, F. Odobel, Inorg. Chem., 48, 8245-8250, 2009

• Synthesis of p-type transparent LaOCuS nanoparticles via soft chemistry, C. Doussier-Brochard, B. Chavillon, L. Cario, S. Jobic, Inorg. Chem., 49, 3074-3076, 2010

• Synthesis of light-coloured nanoparticles of wide band gap p-type semiconductors CuGaO2 and LaOCuS by low temperature hydro/solvothermal processes, B. Chavillon, L. Cario, C. Doussier-Brochard, R. Srinivasan, L. Le Pleux, Y. Pellegrin, E. Blart, F. Odobel, S. Jobic, Phys. Status Solidi A, 207, 1642-1646, 2010

• Ruthenium polypyridine complexes as sensitizers in NiO based p-type dye-sensitized solar cells: effects of the anchoring groups, Y. Pellegrin, L. Le Pleux, E. Blart, A. Renaud, B. Chavillon, N. Szuwarski, M. Boujtita, L. Cario, S. Jobic, D. Jacquemin, F. Odobel, J. Photochem. Photobiol. A, 219, 235-242, 2011

• p-type nitrogen doped ZnO nanoparticles stable over two years in ambient conditions, B. Chavillon, L. Cario, A. Renaud, F. Tessier, F. Cheviré, M. Boujtita, Y. Pellegrin, E. Blart, A. Smeigh, L. Hammarström, F. Odobel, S. Jobic, J. Am. Chem. Soc., 134, 464-470, 2012

• CuGaO2: a promising alternative for NiO in  p-type dye solar cells, A. Renaud, B. Chavillon, L. Lepleux, Y. Pellegrin, E. Bart, M. Boujtita, Thierry Pauporté,  L. Cario, S. Jobic, F. Odobel, J. Mater. Chem., 22, 14353-14356, 2012

• Origin of the black color of NiO used as photocathode in p-type dye sensitized solar cells, A. Renaud, B. Chavillon, L. Cario, L. Le Pleux, N. Szuwarski, Y. Pellegrin, E. Blart, E. Gautron, F. Odobel, S. Jobic, J. Phys. Chem. C, 117, 22478-22483, 2013

• Hole conductivity and capacitance of p-type CuGaO2 nanoparticles determined by impedance spectroscopy. The effect of Mg doping, I. Herraiz-Cardona, F. Fabregat-Santiago, A. Renaud, B. Julián-López, F. Odobel, L. Cario, S. Jobic, S. Giménez, Electrochim. Acta, 113, 570-574, 2013

• Impact of Mg doping on performances of CuGaO2 based p-type dye-sensitized solar cells, A. Renaud, L. Cario, P. Deniard, E. Gautron, X. Rocquefelte, Y. Pellegrin, E. Blart, F. Odobel, S. Jobic, J. Phys. Chem. C, 118, 54-59, 2014

• Unravelling the origin of the giant Zn deficiency in wurtzite type ZnO nanoparticles, A. Renaud, L. Cario, X. Rocquelfelte, P. Deniard, E. Gautron, E. Faulques, T. Das, F. Cheviré, F. Tessier, S. Jobic, Sci. Rep., 5, 12914, 2015

• The first dye-sensitized solar cell with p-type LaOCuS nanoparticles as photocathode, A. Renaud, L. Cario, Y. Pellegrin, E. Blart, M. Boujtita, F. Odobel, S. Jobic, RSC Adv., 5, 60148-60151, 2015

• Synthesis of Ni-poor NiO nanoparticles for p-DSSC applications, B. Polteau, F. Tessier, F. Cheviré, L. Cario, F. Odobel, S. Jobic, Solid State Sci., 54, 37-42, 2016

• Copper borate as photocathode in p-type dye-sensitized solar cells, T. Jiang, M. Bujoli-Doeuff, Y. Farré, E. Blart, Y. Pellegrin, E. Gautron, M. Boujtita, L. Cario, F. Odobel, S. Jobic, RCS Advances, 6, 1549-1553, 2016

• Preparation of nitrogen doped zinc oxide nanoparticles and thin films by colloidal route and low temperature nitridation process, A. Valour, F. Cheviré, F. Tessier, F. Grasset, B. Dierre, T. Jiang, E. Faulques, L. Cario, S. Jobic, Solid State Sci., 54, 30-36, 2016

• Inorganic molybdenum clusters as light-harvester in all inorganic solar cells: a proof of concept, A. Renaud, F. Grasset, B. Dierre, T. Uchikoshi, N. Ohashi, T. Takei, A. Planchat, L. Cario, S. Jobic, F. Odobel, S. Cordier, ChemistrySelect, 1, 2284–2289, 2016

• Modulation of defects in semiconductors by facile and controllable reduction: the case of p-type CuCrO2 nanoparticles, T. Jiang, X. Li, M. Bujoli-Doeuff, E. Gautron, L. Cario, S. Jobic, R. Gautier, Inorg. Chem., 55, 7729-7733, 2016

• CuO nanomaterials for p-type dye-sensitized solar cells, T. Jiang, M. Bujoli-Doeuff, Y. Farré, Y. Pellegrin, E. Gautron, M. Boujtita, L. Cario, S. Jobic, F. Odobel, RSC Adv., 6, 112765-112770, 2016

• Engineering Processes at the Interface of p-Semiconductor for Enhancing the Open Circuit Voltage in p-Type Dye-Sensitized Solar Cells, L. Favereau, Y. Pellegrin, L. Hirsch, A. Renaud, A. Planchat , E. Blart, G. Louarn, L. Cario, S. Jobic, M. Boujtita, F. Odobel, Adv. Energy Mater., 1601776, 2017

• A p-type zinc based metal organic framework, C. Shang, R. Gautier, T. Jiang, E. Faulques, C. Latouche, M. Paris, L. Cario, M. Bujoli-Doeuff, S. Jobic, Inorg. Chem., 56, 6208-6213, 2017

• Experimental and theoretical evidence of p-type conductivity in nickel carbodiimide nanoparticles with a delafossite structure type, T. Jiang, B. Polteau, Y. Farré, L. Cario, C. Latouche, Y. Pellegrin, M. Boujtita, F. Odobel, F. Tessier, F. Cheviré, S. Jobic, Inorg. Chem., 56, 7922-7927, 2017

• Cu2O@CuO core-shell nanoparticles as photocathode for p-type dye sensitized solar cell, T. Jiang, M. Bujoli-Doeuff, E. Gautron, Y. Farré, L. Cario, Y. Pellegrin, M. Boujtita, F. Odobel, S. Jobic, J. Alloy. Compd., 769, 605-610, 2018

• Preparation by Electrophoretic Deposition of Molybdenum Iodide Cluster-based Functional Nanostructured Photoelectrodes for Solar Cells, T. K. Ngan Nguen, F. Grasset, M. Raissi, V. Guillon, F. Delabrouille, N. Dumait, P-Y. Jouan, L. Cario, S. Jobic, Y. Pellegrin, F. Odobel, S. Cordier, T. Uchikoshi, A. Renaud, Electrochem. Acta, 317, 737-745, 2019

• Impact of the nanostructuration on the chemical composition of nickel oxide nanoparticles, B. Polteau, F. Cheviré, F. Tessier, P. Deniard, E. Gautron, L. Cario, S. Jobic, Inorg. Chem., 58, 15004-15007, 2019

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