III.6.2. Génération des porteurs de charges
dans les matériaux organiques
Le processus de photo- génération des porteurs
de charges dans les matériaux organiques, il est attribué
à la dissociation des excitons (molécules à l'état
excité) en présence d'un champ électrique interne
généré par une interface, une impureté ou des
défauts. L'absorption de la lumière entraîne dans un
premier temps la création des excitons décrit par le processus
suivant:
S0 + hí SK
Où S0 et S* dénotent respectivement les
états fondamental et excité de la molécule.
En raison d'un gradient de concentration, ces excitons
diffusent vers un contact, une interface, une impureté, ou autre
inhomogénéité notée M. Ils vont alors se dissocier
pour donner une paire électron- trou (e- et h+).
S* + M e~ + h+
Dans le cas d'une cellule photovoltaïque
hétérojonction, l'absorption s'effectue dans les deux couches en
doublant la largeur de la zone photo- active. La génération de
photo- courant s'effectue à l'interface entre les matériaux
organiques. La figure III.7 résume les étapes de
génération du photo- courant.
Matériau conducteur de trou Matériau conducteur
d'électron
4
e
hí
e
e
3
I
1 2
I
4
I
Figure III.7: Schéma descriptif montrant les étapes
de génération du photo- courant
· L'absorption de la lumière par les
matériaux (excitation des électrons) génère des
excitons dans les deux matériaux,
· La diffusion des excitons vers l'interface entre les
deux matériaux organiques. Si les excitons sont
générés à une distance inférieure à
LDexc (longueur de diffusion des excitons), ils peuvent diffuser jusqu'à
l'interface. Sinon les charges qui les constituent finissent par se
recombiner,
· la dissociation des excitons qui atteignent
l'interface entre les deux matériaux organiques constitue. Les
électrons sont attirés par le matériau ayant une grande
affinité électronique et les trous par le matériau ayant
un faible potentiel d'ionisation. Si la dissociation s'effectue loin de
l'interface dans une région neutre, l'électron et le trou
finissent par se recombiner,
· Enfin les porteurs de charge ainsi créés
rejoignent les électrodes et le circuit externe à la cellule. Le
transport de charge vers les électrodes est contrôlé par
les mobilités des porteurs dans les couches organiques.
Plusieurs processus rentrent en compétition avec la
formation des porteurs de charge et contribuent ainsi à la diminution du
photo- courant. Parmi ces processus [14], on peut citer:
1. La fluorescence
SK S0+hí
2. L'extinction de la lumière `quenching'
SK + M S0+M
3. Le piégeage des porteurs
e =
+ M M
h + +
+ M M
4. Les recombinaisons
e + h +S0
e =
+ M + M
h + +
+ M M
| 
