Academic literature on the topic 'Séléniure d'indium'

Malgré ses bonnes propriétés optoélectroniques qui font de InSe un candidat potentiel pour des applications photoélectrochimiques, son utilisation dans une jonction semi-conducteur/électrolyte nécessite que soient auparavant résolus deux problèmes inhérents à ce type de jonction à savoir : la photocorrosion de InSe de type n et le faible rendement de InSe de type p. Le but de cette thèse a été de montrer qu'en modifiant, par voie photoélectrochimique, la surface de InSe, il est possible de contrôler la cinétique de transfert des charges photocréées et par là-même d'améliorer les propriétés de la jonction InSe/électrolyte. Sur n-InSe, nous avons montré que l'accroissement du photocourant, observé dans le polyiodure de cuivre, est lié à la présence en surface de InSe d'une interphase CuISe3-Se0 formée par réaction entre le sélénium (produit de photocorrosion) et les espèces I- et Cu+ de l'électrolyte. L'étude des propriétés photoélectrochimiques montre que l'interphase est poreuse et conduit à une stabilisation relative de InSe. Les mesures de photoréflexion, de spectroscopie de photocourant et l'observation de l'effet Seebeck indiquent que l'interphase de type p possède une bande interdite de 2 eV. Les mesures EBIC, et l'étude de dispositifs solides InSe/CuISe3-Se0 montrent l'existence d'une jonction p-n de faible rendement entre n-InSe et p-CuISe3-Se0. L'ensemble de nos résultats laisse toutefois présumer la coexistence de deux jonctions, n-InSe/électrolyte et n-InSe/CuISe3-Se0, lorsque l'électrode photomodifiée est immergée dans un électrolyte, l'interphase CuISe3-Se0 jouant essentiellement un rôle de fenêtre optique. L'accroissement du photocourant dans le polyiodure de cuivre serait attribué, d'après les mesures d'impédance complexe, à une diminution du nombre de donneurs et de la densité des états de surface. Sur p-InSe, le dépôt d'îlots de métal noble (Pt, Rh) par voie photoélectrochimique permet de catalyser le photodégagement d'hydrogène dans de très fortes proportions. La caractérisation des îlots de platine, par microscopie électronique à balayage et par SEXAFS (EXAFS de surface), a permis de montrer la corrélation existant entre les conditions de photodéposition et l'activité catalytique du platine vis à vis du photodégagement d'hydrogène.

La chimiorésistance aux agents cytotoxiques représente un obstacle majeur de la chimiothérapie anticancéreuse. La compréhension des mécanismes mis en cause, leur identification, devraient permettre l'élaboration de stratégies permettant de contourner ce phénomène de résistance. Cette étude a permis de caractériser in vitro différentes lignées cellulaires résistantes à l'adriamycine ou au cis-platine par l'analyse de différents paramètres (détection de la glycoprotéine p, expression de différents oncogènes, analyse du métabolisme du glutathion et des enzymes qui lui sont associées, activité de la topoisomérase ii, rôle du calcium et de l'adénosine monophosphate cyclique. Le traitement de différentes lignées cellulaires résistantes à l'adriamycine par divers agents chimiosensibilisateurs, connus d'après les données de la littérature, a tenté de mettre en évidence le rôle que pouvaient avoir le glutathion et les enzymes qui lui sont associées. Dans un dernier temps, afin de réverser la chimiorésistance, nous avons analyse, par modélisation moléculaire, l'interaction glutathion/glutathion péroxydase. La conception d'inhibiteurs du métabolisme du glutathion avait conduit précédemment à la découverte de la pénicillamine-hydantoine, un analogue du glutathion. Nous avons modélisé l'interaction de cette pharmacomolécule avec le glutathion péroxydase et étudié ses propriétés sur le glutathion péroxydase in vitro.

Ce travail de thèse portant sur la physiologie et la génétique et réalisé chez la bactérie Gram-négative modèle Escherichia coli, se divise en deux parties. Une première partie concerne la réponse d’adaptation au stress et notamment la réponse d’adaptation au stress extracytoplasmique. Cette partie est illustrée par un article portant sur l’analyse globale des cinq voies de réponse au stress extracytoplasmique. Ce travail montre que, d’une part les cinq voies répondent aux mêmes signaux mais avec une spécificité d’induction qui est dépendante du seuil et d’autre part la réponse des ces voies sont complémentaires et non redondantes. La deuxième partie de la thèse concerne les ARN non codants d’Escherichia coli et leurs rôles dans la réponse au stress. Cette partie est illustrée par i) une partie de résultats concernant la mise au point d’une méthode biochimique (targetome) permettant de « capturer » les cibles des ARN non-codants et ii) par un article qui porte sur la caractérisation de Ral, un ARN non-codant antisens de la protéase Lon. La méthode targetome reste encore à améliorer cependant elle a permis d’identifier une nouvelle cible putative de l’ARN non-codant MicC. Cette méthode a aussi permis de capturer les cibles putatives de Ral qui sont les ARN messagers des gènes lon et topB. Bien que le mécanisme d’action de Ral soit encore inconnu, sa présence sur un plasmide multicopie induit un retard de croissance et une filamentation en milieu minimum de croissance. Ral est un des rares ARN non-codant cis antisens codé par le chromosome d’Escherichia coli et cette classe d’ARN non-codant semble être à la base de mécanisme de régulation originaux
This work realised in the Gram-negative model bacterium Escherichia coli is divided in two parts. The first part focuses on adaptive response and more precisely the response to extracytoplasmic stress. This part is illustrated by a paper on the global analysis of the five pathways that responde to extracytoplasmic stress. It shows that i) all pathways are activated by the same signals but the specificity of induction is dose-dependent and that II) responses displayed are complementary but not redundant. The second part of this work concerns non-coding RNAs in Escherichia coli. The results’ part introduces a biochemical method to “fish” non-coding RNAs targets (targetome). This part is followed by a paper on Ral, a non-coding RNA antisens of lon protease gene. The targetome method is still in development but it allows the identification of a new putative target for micC RNA. This method was also used to identify Ral putative targets which are lon and topB messenger RNAs. Ral mechanism of action is still unclear but phenotypes associated to the presence of its multicopy plasmid have been isolated. Ral is one of the few cis antisens RNAs that are encoded in the chromosome of Escherichia coli

Les cellules solaires à base de CuIn1-xGaxSe2 sont des dispositifs en couches minces permettant d’atteindre des hauts rendements de conversion photovoltaïque. Le CuIn1-xGaxSe2 est un absorbeur permettant d’adapter l’énergie de la bande interdite de la cellule solaire en changeant la teneur en Ga. Le rendement record de conversion photovoltaïque actuel a été obtenu pour x~0.3, alors que la théorie indique qu’il devrait être obtenu pour un x~0.7. L’origine de cette limite pour x élevé reste en débat. Dans cette thèse, on étudie deux origines liées aux interfaces internes de CuIn1-xGaxSe2 à savoir i) le changement d’élément ségrégé aux joints de grains pour des fortes et faibles teneurs en Ga et ii) la ségrégation défavorable du séléniure du cuivre au volume ou à la surface. Dans une première partie, une étude par premiers principes (DFT) montre que la ségrégation substitutionnelle de l’In par Ga (ou de Ga par In) n’est pas favorisée dans un joint de macle. Dans le cas plus général d’une surface notre étude sur les forces motrices de ségrégation montre qu’il est plus facile de faire ségréger une impureté d’In qui se trouve dans une matrice de CuGaSe2 que l’inverse. Dans la seconde partie, les résultats expérimentaux du CuIn1-xGaxSe2 indiquent qu’en augmentant le taux de Ga la couche devient plus inhomogène. Cela est dû aux inhomogénéités locales de concentration en Cu dans la couche. L’origine de ce phénomène est liée à la cinétique de la formation de CuGaSe2 qui est lente et à la faible diffusion du Cu et du Ga. Nous proposons une étape de relaxation supplémentaire pendant la co-évaporation de CuIn1-xGaxSe2 qui permet de faciliter la croissance des grains, d’améliorer l’homogénéité de la couche et d’atteindre l’équilibre attendu
Amongst the different semiconductor materials used as absorber layers, polycrystalline CuIn1-xGaxSe2 is one of the most promising materials in the thin-film photovoltaic technology. Due to the high efficiency, stability and band gap tunability with x, thin-film solar cells based on CuIn1-xGaxSe2 absorber layer are already industrially implemented. Moreover, in the multi-junction solar cell technology the aim of reaching higher efficiencies while keeping the fabrication costs low, makes the wide band gap indium-free CuGaSe2 absorber layer an interesting candidate as a top cell in a hybrid tandem solar cell based on c-Si bottom cell. However, the actual energy conversion efficiency strongly decreases for x larger than 0.3 and it does not follow the theoretical predictions indicating better performances for x around 0.7. The difficulty to obtain a high device performance for large x has been a worldwide question for several years and many theories have been proposed to explain the limited conversion efficiency. A possible cause of the limited CuIn1-xGaxSe2 performance for large x involves the local inhomogeneities at the inter- or intra-grain regions, since the nature of the accumulated species or compound at the interfaces can be detrimental or beneficial for the solar cell efficiency. In this thesis we investigate two possible phenomena that are likely to occur at the CIGSe interfaces i) a preferential elemental segregation at the grain boundaries and ii) the detrimental copper selenide surface segregation or bulk precipitation. In this work, the elemental segregation is investigated at equilibrium by coupling ab initio calculations and thermodynamic modeling. Our results indicate that substitutional (InGa or GaIn antisite) cannot be expected in the most frequently present interfaces such as the twin grain boundaries. A complementary and simple analysis of the main segregation driving forces was also studied in order to understand the segregation in the more general cases, such as the surface segregation. Our calculations show that In is slightly more favorable to segregate at the surface rather than Ga. The experimental analysis on CuIn1-xGaxSe2 films at intermediate and large x reveals that increasing x the Cu content in the CuIn1-xGaxSe2 film can locally differ, creating detrimental Cu-enriched domains within the bulk of the film. This phenomenon is due to the slow kinetics at large x and the reduced Cu and Ga interdiffusion. In this work, we propose a strategy to avoid these local inhomogeneities by applying a relaxation stage during the CuIn1-xGaxSe2 deposition process. This stage improves the photovoltaic performance, since it leads to a long-range equilibration, grain growth, annihilation of voids and a close to stoichiometry bulk which was expected

Pour que l'énergie photovoltaïque devienne compétitive, les coûts de production doivent être baissés et l'efficacité des cellules augmentée. Les cellules solaires à base de nanocristaux semi-conducteurs constituent une approche prometteuse pour remplir ces objectifs combinant une mise en œuvre par voie liquide avec la possibilité d'ajuster précisément la largeur de bande interdite et les niveaux électroniques. Aujourd'hui, les rendements de conversion des cellules constituées de nanocristaux de sulfure de plomb approchent les 7%. Seulement, à cause des normes européennes destinées à l'affranchissement du plomb du fait de ses risques pour la santé et l'environnement, de nouveaux matériaux doivent être trouvés. Cette thèse concerne la synthèse de nouveaux types de nanocristaux semi-conducteurs et leur application dans des cellules solaires. La synthèse des nanocristaux de CuInSe2 et de SnS de taille et de forme contrôlées a été effectuée, notamment par des voies de synthèses reproductibles dont le passage à grande échelle est facilement possible. Une analyse approfondie de la structure des nanocristaux de SnS par spectroscopie Mössbauer a montré que ces nanocristaux avaient une forte tendance à s'oxyder, ce qui limite leur utilisation dans des dispositifs électroniques après exposition à l'air. La constitution de couches minces continues ayant de bonnes propriétés électriques a été effectuée par le dépôt contrôlé de nanocristaux ainsi que l'échange de leurs ligands de surface. En particulier, un nouveau type de ligand inorganique a été utilisé qui a montré une augmentation de la conductivité des films multiplié par quatre ordres de grandeurs par rapport aux ligands initiaux. Enfin, la préparation de cellules solaires basées sur ces couches minces de nanocristaux a montré des résultats encourageants et notamment un clair effet photovoltaïque lorsque le dépôt est effectué sous atmosphère inerte.

Ma thèse a permis d’initier l’activité de recherche sur les cellules en couche mince à base de matériaux chalcopyrite et kësterite (CIGS et CZTS) et d’entamer leur réalisation technologique. En intégrant des critères économiques et environnementaux, nous avons défini une stratégie en deux points (i) utilisation de la pulvérisation cathodique comme unique procédé de dépôt pour tous les matériaux et utilisation de cibles uniques pour les matériaux composés. (ii) remplacement des matériaux toxiques et rares. J’ai alors développé le contact arrière en molybdène déposé sur verre sodocalcique, ayant les propriétés électriques requises et une bonne adhésion au substrat. Nous avons vérifié que le sodium présent dans le substrat migre jusqu’à la surface du molybdène. Après une étude bibliographique du dépôt de CIGS par cible unique, j’évalue les avantages et difficultés afférentes à cette méthode. Après une étude bibliographique des méthodes de formation du CZTS et après une étude de pulvérisation de CZTS à partir d’une cible unique, je justifie le choix d’une méthode originale de pulvérisation à partir de trois sources. Je présente ensuite une étude bibliographique évaluant la possibilité de déposer une couche tampon en Zn(O,S) par pulvérisation pour remplacer le CdS déposé par bain chimique. Enfin, après une étude montrant que notre équipement ne permet pas d’obtenir des couches d’AZO ayant les propriétés électriques requises, une étude matériau des couches d’ITO déposées par pulvérisation RF est réalisée. Des couches d’ITO amorphe ayant d’excellentes propriétés électriques et optiques sont obtenues et leur utilisation en tant que fenêtre optique des cellules est proposée
Thin film photovoltaic cells based on CIGS and CZTS materials has been initiated in this work. Environmental and economic issues have been taken into account to define an original strategy. We aim to substitute all the toxic and rare materials by abundant and non-toxic materials. In order to simplify the fabrication process, we also decide to deposit all layers using sputtering technique. The molybdenum back contact has been developed on a soda lime glass (SLG) substrate, with adequate electrical properties and good adhesion to the substrate even after thermal treatments similar to those used during the absorber formation. We have verified the required sodium migration from the SLG substrate to the molybdenum surface. A bibliographic study has been done to evaluate a single-target sputtering method to form CIGS and CZTS films. CZTS thin film deposition from a single target has been studied, with unsatisfactory results. We finally suggest an original multi-target method. Then, a bibliographic study has been done to evaluate the relevance of a sputtered Zn(S,O) buffer layer to replace the CBD-CdS conventional buffer layer. A study of RF-sputtered AZO films has been carried out, but we didn’t obtain the required electrical conductivity. We finally study RF-sputtering of ITO films. We developed amorphous ITO thin films with excellent electrical and optical properties. We suggest using this material as the window layer of solar cells

Réduire l’épaisseur de l’absorbeur des dispositifs photovoltaïques à base de couches minces est une voie prometteuse pour améliorer leur compétitivité industrielle, via une économie de matières premières et une cadence de production plus élevée. Cela peut aussi accroître leur efficacité en diminuant le parcours des porteurs de charge photogénérés. Cependant, l’efficacité des cellules solaires à base de Cu(In,Ga)Se ₂ (CIGS) ultramince avec une épaisseur d’absorbeur d’environ 500 nm, soit environ 5 fois inférieure aux cellules conventionnelles, est limitée par deux phénomènes : les recombinaisons non-radiatives de charges au contact arrière et l’absorption incomplète de la lumière solaire incidente. Différentes stratégies ont été étudiées afin de limiter ces pertes. Dans un premier temps, la composition des couches ultraminces de CIGS a été optimisée pour y créer un gradient du minimum de la bande de conduction. Le champ électrique résultant permet de faciliter la séparation des charges et de limiter les recombinaisons au contact arrière. L’incorporation d’argent dans la composition du CIGS a également amélioré significativement les performances des cellules ultraminces, pour aboutir à une efficacité de 14.9% (avec 540 nm d’ACIGS, sans couche antireflet), proche du record actuel de 15.2% (avec couche antireflet et 490 nm de CIGS). En parallèle, l’ajout d’une couche de passivation en alumine à l’interface entre le CIGS (470 nm) et le Mo a été étudiée, et a conduit à une augmentation de la tension de circuit ouvert de 55 mV. Dans un deuxième temps, une nouvelle architecture de contact arrière réfléchissant a été développée. Elle consiste en un miroir d’argent encapsulé dans des couches d’oxydes transparents conducteurs. A l’aide d’observations au microscope électronique en transmission, il a été montré que ce contact arrière est compatible avec la co-évaporation de CIGS à des températures ≥500°C. Grâce à une haute réflectivité et un contact ohmique avec le CIGS, il a mené à une amélioration de l’efficacité de 12.5% à 13.5% et du courant de court-circuit de 26.2 mA/cm² à 28.9 mA/cm² par rapport à un contact arrière standard en molybdène. Cette nouvelle architecture ouvre la voie à une augmentation du rendement photovoltaïque des cellules solaires CIGS ultraminces ainsi qu’à de nouvelles stratégies de piégeage optique
Reducing the absorber thickness of thin-film photovoltaic devices is a promising way to improve their industrial competitiveness, thanks to a lower material usage and an increased throughput. It can also increase their efficiency due to a shorter pathway for the separation of photogenerated charge carriers. Still, the efficiency of ultrathin Cu(In,Ga)Se ₂ -based (CIGS) solar cells , which have an absorber thickness ≤500 nm that is approximately 5 times thinner than standard devices, is limited by two phenomena: the non-radiative recombination of charge carriers at the back contact and the incomplete absorption of the incident light. Several strategies were studied in order to mitigate those losses. First, the composition of ultrathin CIGS layers was optimized to create a grading of the semiconductor’s conduction band minimum. The resulting electric field contributes to a better charge carrier separation and a lower back contact recombination rate. The incorporation of silver in the CIGS composition greatly improved the performances of ultrathin cells, leading to an efficiency of 14.9% (540 nm of ACIGS, without antireflection coating), close to the current record of 15.2% (490 nm of CIGS, with antireflection coating). Besides, the addition of an alumina passivation layer at the interface between CIGS (470 nm) and Mo was also investigated, and resulted in an improvement of the open-circuit voltage of 55 mV. Second, a novel architecture of reflective back contacts was developed. It consists of a silver mirror that is encapsulated with layers of transparent conductive oxides. Based on a transmission electron microscopy study, this back contact was shown to be compatible with the co-evaporation of CIGS at 500°C or more. Thanks to a high reflectivity and an ohmic contact with CIGS, it led to an increase of the efficiency from 12.5% to 13.5% and of the short-circuit current from 26.2 mA/cm² to 28.9 mA/cm² as compared to cells with a standard molybdenum back contact. This reflective back contact paves the way toward higher photovoltaic efficiencies as well as novel strategies for further light trapping

Ce travail allie les propriétés singulières des matériaux 2D à une technique innovante utilisée pour modifier les propriétés électroniques des films ultra-minces pour proposer une nouvelle technologie permettant de réaliser le dispositif électronique le plus simple, la diode. Tout d'abord, nous identifions les matériaux semi-conducteurs pouvant être fabriqué en couches ultra-minces. Deuxièmement, nous utilisons une technique appelée dopage par charge d'espace développée dans notre groupe pour le dopage n ou p des matériaux. Enfin, nous obtenons les caractéristiques de diode des dispositifs. Le manuscrit commence par une revue des matériaux. Dans la famille des matériaux 2D, notre choix s'est porté sur un semi-conducteur en couches III-VI avec une bande interdite directe : InSe. Nous avons aussi choisi un type de matériau très différent, le CdO polycristallin qui n'est pas lamellaire et n'a pas une bande interdite directe, mais qui est facile à fabriquer sous forme de film ultra-mince avec une grande mobilité de porteurs. Après des expériences préliminaires, nous avons choisi InSe et fabriqué des dispositifs de films ultra minces de InSe. Nous avons développé en parallèle deux géométries pour la diode p-n. Nous avons pu obtenir un redressement pour chaque géométrie, ce qui implique que notre approche de dopage par charge d'espace a réussi à produire un dopage différencié spatialement dans chaque dispositif. Nous discutons des caractéristiques I-V obtenues et les limitations inhérentes aux dispositifs (chauffage local, hystérèses) et suggérons des améliorations afin d'obtenir un fonctionnement plus efficace et stable dans le cadre des perspectives de cette thèse
This work combines the singular properties of 2D materials with an innovative technique used for changing the electronic properties of ultra-thin films to propose a new technology for making the simplest bipolar electronic device, the diode. Firstly we identify semiconducting materials which can be fabricated in ultra-thin layers. Secondly, we use a proprietary technique called Space Charge Doping developed in our group for doping the material, either n or p. Finally, we obtain diode characteristics from the device. The manuscript begins with a review of different materials and properties. In the family of 2D materials, our choice was a III-VI layered semiconductor with a direct bandgap: InSe. We also chose a completely different kind of material, polycrystalline CdO, which is neither layered nor has a direct bandgap but is easy to fabricate in the ultra-thin film form and has high carrier mobility. After preliminary experiments, we chose InSe and fabricated devices of ultra-thin, few atomic layer InSe thin films. We chose to develop in parallel two different geometries for the p-n junction diode. We were able to obtain rectifying behavior for each geometry implying that our space charge doping approach was successful in producing microscopically, spatially differentiated doping in each device. We discuss the obtained I-V characteristics and the inherent limitations of the devices (local heating, hysteresis) and suggest improvements for future experiments and ways of obtaining more efficient and stable functioning and geometry as part of the perspectives of this thesis

Les cellules solaires en couches minces à base de Cu(In,Ga)Se2 peuvent atteindre des rendements de conversion supérieurs à 20 % par un procédé de dépôt sous vide. Afin de diminuer les coûts de production, d’autres méthodes de dépôts sont envisagées. L’une d’elle, déjà développée à l’échelle industrielle, consiste à électrodéposer Cu, In et Ga successivement sur un substrat de molybdène, puis à sélénier la couche par traitement thermique réactif. L’alternative étudiée dans ce travail consiste à tirer partie de l’affinité de l’indium et du gallium pour l’oxygène en électrodéposant les trois éléments simultanément sous forme d’oxydes, puis à les réduire par recuit. Le mécanisme de dépôt est étudié par voltampérométrie et chronoampérométrie. Celui-ci est basé sur une augmentation locale du pH par réduction d’ions nitrates, permettant la précipitation des oxydes/hydroxydes de Cu, In et Ga. Les conditions d’électrodépôt sont optimisées et les dépôts sont caractérisés. La réduction des dépôts d’oxydes par recuit est ensuite étudiée sous atmosphère d’hydrogène dilué dans un gaz inerte. La cinétique de réduction de l’oxyde de Ga est très lente et les conditions de recuit mises au point conduisent à la formation de la phase GaMo3, en plus des phases Cu-In-Ga attendues. La sélénisation à 550°C conduit à la formation de CuInSe2 et à la ségrégation de Ga vers la face arrière de la cellule. Les premiers résultats de cellules obtenues par ce procédé ont donné un rendement de conversion maximal de 9,4 %. Un procédé de sélénisation en plusieurs étapes est développé et permet une meilleure homogénéisation du Ga dans la couche
Thin film solar cells based on Cu(In,Ga)Se2 can reach conversion efficiency higher than 20 % by vacuum deposition techniques. In order to decrease the production costs, other techniques are considered. One of them, already developed at the industrial level, consists in the electrodeposition of Cu, In and Ga by stacks on a molybdenum substrate, and then to selenize the layer by reactive thermal treatment. The alternative way developed in this work consists in taking advantage of the strong affinity of indium and gallium for oxygen by electrodeposition of the three elements as oxides, then to reduce the layer by reactive annealing. The electrodeposition mechanism is studied by voltamperometry and chronoamperometry. It is based on a local pH increase at the electrode surface by nitrate reduction that enables copper, indium and gallium oxides/hydroxides precipitation. Electrodeposition conditions are optimized and deposits are characterized. The reduction of the oxide layer by annealing is then studied under hydrogen atmosphere diluted in an inert gas. The reduction kinetic of gallium oxide is very slow and the optimized annealing conditions lead to the formation of GaMo3 phase in addition to the expected Cu-In-Ga alloys. The selenization at 550°C leads to the formation of CuInSe2 and the segregation of Ga near the cell back contact. First cell results obtained by this process show conversion efficiency up to 9.4%. A multi-step selenization process is developed and enables a better Ga homogeneity in the layer