Les pérovskites hybrides halogénées : des nouveaux semi-conducteurs adaptés aux défis du photovoltaïque

Résumé

Les pérovskites hybrides halogénées, étudiées de façon marginale dès la fin des années 1990, notamment pour leurs propriétés d’émission de lumière, ont émergé de façon spectaculaire il y a une dizaine d’années dans le contexte du photovoltaïque. Avec des rendements de conversion de la lumière solaire rejoignant aujourd’hui ceux du silicium, ces matériaux ont ouvert de nouvelles potentialités pour la conception des cellules solaires.

Les propriétés physiques particulières du matériau sont à la base de ce succès fulgurant. Les études fondamentales du matériau révèlent que les pérovskites hybrides halogénées possèdent un ensemble de propriétés favorables pour le photovoltaïque, rarement présentes en même temps dans les autres types de matériaux : un grand coefficient d’absorption, des effets excitoniques faibles, une énergie de bande interdite permettant une bonne collection des photons venant du Soleil, de bonnes propriétés de transport, une grande tolérance aux défauts. De plus, ces propriétés physiques peuvent être modulées par ingénierie chimique, ce qui permet d’optimiser les pérovskites pour les adapter aux différents défis du photovoltaïque tels que la stabilité ou la réalisation de cellules multijonctions.

Biographie

Emmanuelle Deleporte, élève de l'École normale supérieure Paris (ENS Paris) de 1986 à 1990, a obtenu son doctorat en physique en 1992 pour ses travaux réalisés au Laboratoire Pierre-Aigrain (LPA, anciennement Laboratoire de physique de la matière condensée). Après sa thèse, elle a été maître de conférences au Département de physique de l'ENS Paris et a continué ses recherches au LPA, où elle a acquis une solide expérience sur les propriétés optiques des hétérostructures semiconductrices inorganiques II-VI et III-V.
Emmanuelle Deleporte est professeure à l'ENS Paris-Saclay (anciennement  ENS Cachan) depuis 2002 et effectue ses recherches au sein du Laboratoire LuMIn (Lumière, Matière et Interfaces). Elle a fondé une équipe de recherche multidisciplinaire, composée de physiciens et de chimistes, qui étudie les propriétés optiques des pérovskites hybrides halogénées pour l’opto-électronique, aussi bien dans le contexte du photovoltaïque que dans celui de l’émission de lumière. Les principales thématiques abordées concernent les effets de confinement à l’échelle nanométrique, les propriétés excitoniques, les mécanismes de relaxation des porteurs, les transferts d'énergie entre parties organique et inorganique, l'interaction lumière-matière dans des cavités optiques contenant les pérovskites. Depuis 2017, elle est directrice du groupement de recherche du CNRS  HPERO « Halide Perovskites ».