Excitonic properties of organic-inorganic halide perovksites for lasers and solar cells - ISMO VISIOCONFERENCE

Excitonic properties of organic-inorganic halide perovksites for lasers and solar cells

par Emmanuelle Deleporte

Professeur ENS Paris-Saclay, LuMIn

Les cristaux moléculaires de pérovskites hybrides halogénées de formule générale (R-NH3)2(CH3NH3)n-1MnX3n+1 (R : partie organique, M : métal divalent, X : halogène) constituent une nouvelle classe de semiconducteurs qui a effectué une percée spectaculaire dans le monde du photovoltaïque en 2012. Les cellules solaires contenant les pérovskites hybrides comme matériau absorbeur de lumière ont connu un développement extrèmement rapide, qui a permis d’atteindre des rendements records de 25.5% en 2020, équivalents à ceux obtenus dans les cellules solaires à base de silicium. Des cellules tandem silicium/pérovskites hybrides atteignent des rendements records de 29,2% en 2020. En plus des applications photovoltaïques, ces cristaux moléculaires se révélent tout à fait pertinents dans le domaine de l’émission de lumière : diodes électroluminescentes et lasers. Ce succès fulgurant est dû aux propriétés optiques et électroniques remarquables des pérovskites hybrides. Nous nous intéresserons plus particulièrement à leurs propriétés excitoniques. Nous montrerons que les propriétés excitoniques peuvent être contrôlées et modifiées en jouant sur la composition des molécules. Par des expériences de spectroscopie optique, telles que microphotoluminescence et photoluminescence résolue en temps, nous étudierons l’interaction exciton-exciton ainsi que l’interaction exciton-phonon. Enfin, l’interaction des excitons avec les modes photoniques de microcavités verticales sera décrite, l’effet laser obtenu dans ces cavités sera discuté.

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