Développement de Surfaces à Base de Dioxyde de Titane (TiO2) par Dip-coating pour une Application aux Cellules Solaires

Abstract

Des couches minces de TiO2 non dopées et dopées au Nickel et au Manganèse ont été préparées par la méthode sol-gel et déposées selon le procédé dip-coating sur des substrats en verre (pyrex) et en silicium. Les propriétés structurales, thermiques, optiques et électriques des échantillons en poudres et en couches minces non dopées et dopées 3%,5%, 8% et 10% en Nickel et en Manganèse ont été analysés par diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie UV-Visible, spectroscopie infrarouge, calorimétrie différentielle à balayage (DSC), Microscopie électronique à balayage (MEB) et la spectroscopie d’impédance complexe. La structure des films est celle d'une phase anatase avec une orientation préférentielle suivant l'axe (101). La transmittance du TiO2 dopé Nickel et Manganèse est de l'ordre de 80% dans le visible, alors que le gap optique (Eg) varie de 3.66 à 3.59 eV et de 3.66 à 3.52 eV pour le TiO2 dopé respectivement Ni et Mn. Les spectres de transmission infrarouge présentent les bandes 500 - 750 cm-1 (liaisons Ti-O), le pic de 625 cm-1 correspond aux liaisons Ti-O ou Ti=O et la bande autour de 2700 cm-1 est attribuée aux groupements O-H, les bandes 850 cm-1 et 1150 cm-1 correspondent probablement à des pics d'absorption groupes métal-hydroxyle.L'analyse thermique différentielle (DSC) montre des réactions endothermiques entre 80°C et 250°C, un pic exothermique qui s'étale de 400°C à 450°C pour l’ensemble des échantillons.L'analyse thermique différentielle (DSC) montre des réactions endothermiques entre 80°C et 250°C, un pic exothermique qui s'étale de 400°C à 450°C pour l’ensemble des échantillons. Pour le microscope électronique à balayage, on a utilisé l'EDX pour l'identification des phases présentes dans la microstructure et la présence des dopants, ainsi que l'observation de la structure et la morphologie des couches.La spectroscopie d'impédance complexe indique que l'effet des joints de grains est dominant dans le mécanisme de conduction, on a constaté aussi, que le schéma équivalent des films de TiO2 pour chaque dopage est un circuit RC en parallèle.