Dopage électrochimique des oxydes métalliques : applications aux photovoltaïque

Abstract

Des nanostructures d’oxyde de zinc (ZnO) non dopées et dopées en différentes concentrations ont étéfabriquées par la voie électrochimique. Les nanostructures ont été électrodéposées par polarisation cathodique sur un substrat d'oxyde d’étain dopé au Fluor (FTO). L’étude de la cinétique de l’électrodéposition du ZnO par la voltamétrie cyclique a montré que l’introduction des ions Al3+ dans le bain électrolytique accélère la réaction de la formation des nanostructures. L’étude par chronoampérométrie a permis d’identifier les mécanismes de l’électrodéposition ainsi que d’élaborer les dépôts de ZnO. Les mesures de Mott-Schottky ont montré que les dépôts présentent une conductivité de type n avec une augmentation de la concentration des porteurs de charges quand le dopage en Al croit. La caractérisation morphologique des échantillons par la microscopie à force atomique (AFM) et électronique à balayage (MEB) montre une modification notable de la topographie avec une augmentation de la rugosité lors du dopage. L’analyse par la diffraction des rayons X (DRX) a montré que tous les échantillons ont une structure hexagonale de type Wurtzite et présentent une orientation préférentielle selon l’axe c. Egalement, le dopage en Al détériore la cristallinité des dépôts. Les propriétés optiques indiquent que la transmission de tous les échantillons est élevée et le gap optique augmente après le dopage de 3.22 à 3.47 eV. Les spectres PL nous a permis de déterminer les propriétés d’émission des dépôts. Les mesures électriques ont montré que le dopage du ZnO en Al améliore la conductivité électrique des dépôts.