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In order to create white light, a blue diode can be associated with phosphors, which convert a part of the blue light to a visible light presenting a lower energy. Usually, micron size phosphors are used as down-converter: the reference phosphor for this application is the doped oxide YAG:Ce. The phosphor size is larger than the wavelength, making the converter layer scatter, which helps to extract the emitted light outside of the high refractive index layer. Nevertheless, this extraction is not well controlled and leads to energy losses. We aim at diminishing these losses associated with scattering by using converter layers based on nanoparticles instead of micron size phosphors. In order to control the extraction of the light that is guided in the non diffusive converter layer, the dielectric microstructure of the matrix which contains the phosphors nanoparticles must be optimized. First, we demonstrate on model layers, consisting in a sol-gel matrix doped with molecular emitters, the ability to extract the light guided in a luminescent layer with an appropriated periodic patterning of its surface. A 10 factor has been obtained at small angles, which corresponds to a 5 factor when integrating over all angles. Then, we develop YAG:Ce nanoparticles with optimized optical properties. A protected annealing process is employed, which allows improving the photostability and the quantum yield of the nanoparticles, while still preserving their small size and their good dispersion state. Finally, particles are incorporated in transparent layers in order to create converter layers, which then have been deposited on white LEDs., Dans le but de générer de la lumière blanche, une diode bleue peut être associée à des luminophores qui convertissent une partie de la lumière bleue de la diode en une lumière visible de plus basse énergie. Classiquement, cette conversion de lumière est assurée par des luminophores de taille micronique, du YAG:Ce le plus souvent. Compte tenu de la taille des luminophores, ces couches sont diffusantes, ce qui favorise l'extraction hors de la couche haut-indice de la lumière émise. Mais cette extraction n'est pas contrôlée et entraîne des pertes d'énergie. Afin de diminuer ces pertes dues à la diffusion, notre stratégie consiste à réaliser des couches de conversion de lumière à base de nanoparticules au lieu des luminophores microniques classiquement utilisés. Pour pouvoir prévoir et contrôler complètement l'extraction de la lumière alors guidée dans la couche de conversion transparente, la microstructure diélectrique de la matrice contenant les nanoparticules doit être optimisée. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence, sur des couches modèles composées d'une matrice sol-gel contenant des luminophores moléculaires, la possibilité d'extraire la lumière piégée dans une couche luminescente par une structuration périodique adéquate de sa surface. Un facteur 10 d'extraction a notamment été obtenu aux petits angles, correspondant à un facteur 5 en intégrant sur tous les angles. Nous avons ensuite développé des nanoparticules de YAG:Ce dont les propriétés optiques ont été optimisées pour se rapprocher de celles du matériau massif. Une procédure de recuit protégé a notamment été développée, permettant d'améliorer considérablement la photostabilité et le rendement interne des nanoparticules tout en conservant leur petite taille et leur bon état de dispersion. Enfin les particules ont été incorporées dans des couches transparentes afin de réaliser des couches de conversion de lumière, qui ont ensuite été déposées sur des diodes bleues.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; La structuration de couches de polymère par nano-impression à chaud est une technique qui présente aujourd’hui de nombreux avantages. Les conditions d’embossage et la relaxation des structures restent encore des sujets de recherche importants. Nous nous sommes intéressés à la relaxation d’une couche de PMMA chauffée au-dessus de la Tg. La réalisation d’expériences et l’élaboration d’un modèle nous ont permis de mettre en évidence l’effet du confinement sur l’écoulement.

Organic photovoltaic (OPV) solar cells show great promise but suffer from short operating lifetimes. This study examines the role that the selection of materials for the hole extraction interface in inverted OPV devices plays in determining the lifetime of a device. In the first part of the study, the effects of thermal degradation were examined. It was found that devices containing MoO3 HTLs and silver top electrodes exhibit an open-circuit voltage (VOC)/fill factor (FF)-driven mechanism. Physical characterisation experiments showed that, with heating, the silver electrode undergoes de-wetting. With thin electrodes this can result in the catastrophic failure of the device. A fracture analysis study found that silver-containing devices experience an increase in adhesion of their top layers to the active layer due to interdiffusion between the layers. This interdiffusion may be related to the loss of VOC and FF in Ag/MoO3 devices through diffused species forming charge traps in the active layer. In the second part of the study, the effects of photodegradation in different atmospheres were studied. Some material-dependent effects were observed when the devices were aged in an inert atmosphere, including variations in projected lifetime. The effect of oxygen was to greatly accelerate degradation, and remove any of the material-dependence observed in the inert experiment, while humidity led to a substantial increase in the degradation rate of devices containing PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate). This study underlines the importance of considering device lifetime in device design, and choosing materials to minimise degradation., Les durées de vie des cellules solaires photovoltaïques organiques (OPV) doivent être améliorées afin que cette technologie puisse être commercialisée sur une grande échelle. Ce travail étudie l’influence de la sélection des matériaux pour l’interface supérieure sur la dégradation des OPV inversées. La première partie de cette étude s’occupe des effets de la dégradation thermale. Il a été constaté que la tension de circuit-ouvert (VOC) et le facteur de forme (FF) diminuent lors du vieillissement des OPVs ayant une HTL de MoO3 et une électrode d’argent. Des expériences de caractérisation physique ont mis en évidence que les électrodes d’argent démouillent lors du vieillissement thermique ce qui peut conduire à la mort rapide des cellules avec des électrodes minces. Des analyses de rupture ont également faites. Il a été constaté que l’adhésion d’interface supérieure augmente fortement dans les échantillons avec électrode en argent due à la diffusion de matière, et il est possible qu’il y ait une relation entre cette diffusion et la perte de VOC et FF. Dans la deuxième partie, les effets de la lumière sur la dégradation et l’influence de la présence d’oxygène ou d’humidité ont été étudiés. Quelques effets des matériaux ont été notés, en particulier sur la durée de vie. L’oxygène a eu l’effet d’accélérer notablement la dégradation, et aucune différence n’a été notée selon les matériaux utilisés. En revanche, l’humidité a eu un effet prononcé sur les échantillons avec certains HTLs. Ce travail souligne l’importance de penser à la durée de vie quand on désigne les dispositifs OPV, en particulier pour sélectionner des matériaux appropriés afin d’optimiser la durée de vie.