Etude et amélioration des propriétés physiques de matériau pérovskite oxyde SrTiO3 pour la performance des applications photovoltaïques et les cellules solaires

Le Doyen de la Faculté des Sciences et Techniques de Béni Mellal porte à la connaissance du public que Monsieur OUKHOUYA Abdekrim, soutiendra une thèse de Doctorat intitulée : «Etude et amélioration des propriétés physiques de matériau pérovskite oxyde SrTiO3 pour la performance des applications photovoltaïques et les cellules solaires».

La soutenance publique aura lieu le Jeudi 2 Juillet 2026 à 10h00 à l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, devant le jury composé de :

• Monsieur Khalid SAADOUNI : Professeur, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Université Hassan 1er, Berrchid, Président;

• Monsieur Mohamed IDIRI : Professeur, Faculté des Sciences Ben M'Sick, Université Hassan II, Casablanca, Rapporteur ;

• Monsieur Brahim FAKRACH : Maître de Conférences Habilité, Faculté Polydisciplinaire, Université Moulay Ismail, Meknès, Rapporteur ;

• Monsieur Moulay Abderrahim EL MHAMMEDI : Professeur, Faculté Polydisciplinaire, Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Rapporteur ;

• Monsieur Abdelhadi EL BACHIRI : Maître de Conférences Habilité, Ecole Normale Supérieure, Université Hassan II, Casablanca, Examinateur ; 

• Monsieur Kamal MAAIDER : Maître de Conférences Habilité, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Examinateur ; 

• Monsieur Mohamed TAHIRI : Maître de Conférences Habilité, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Directeur de thèse.

Résumé: 

Ce travail de thèse porte sur l’ajustement des propriétés physiques de l’oxyde pérovskite SrTiO3 par deux approches complémentaires : le dopage chimique et l’ingénierie de contrainte. Des calculs ab initio basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), dans les cadres GGA et GGA + TB-mBJ tels qu’implémentés dans le code WIEN2k, ont été réalisés pour étudier les effets de la substitution d’atomes d’oxygène par des éléments chalcogènes (S, Se et Te) sur les propriétés structurales, électroniques et optiques de SrTiO3. Les résultats montrent qu’une augmentation de la concentration en dopants entraîne une réduction significative de l’énergie de bande interdite (passant de 2,58 eV pour le SrTiO3 pur à 1,35 eV, 0,65 eV et 0,63 eV pour les structures dopées au S, Se et Te respectivement), ainsi qu’une amélioration de l’absorption optique dans le domaine visible et de la conductivité et réflectivité optiques, ce qui rend ces matériaux prometteurs pour les applications photovoltaïques et les cellules solaires.

 Parallèlement, l’influence d’une contrainte triaxiale sur le comportement structural, électronique, optique et thermoélectrique du SrTiO3 a été étudiée de manière systématique. La structure cristalline conserve sa symétrie cubique pour toutes les conditions de contrainte appliquées. Les résultats montrent que la contrainte en traction diminue l’énergie de bande interdite (jusqu’à 1,99 eV) tout en améliorant l’absorption de la lumière et la conductivité optique, tandis que la contrainte en compression augmente cette énergie (jusqu’à 3,41 eV). L’analyse des propriétés thermoélectriques, effectuée avec le code BoltzTraP, a révélé des variations significatives induites par la contrainte dans le coefficient de Seebeck, le facteur de puissance et les conductivités électrique et thermique à 300 K et 800 K.

Dans l’ensemble, ce travail met en évidence le potentiel du dopage aux chalcogènes et de l’ingénierie de contrainte comme stratégies efficaces pour moduler les propriétés optoélectroniques et thermoélectriques du SrTiO3 en vue de futures applications dans les dispositifs énergétiques.

Mots-clés : SrTiO3, DFT, WIEN2k, dopage aux chalcogènes (S, Se, Te), contrainte triaxiale, propriétés électroniques, propriétés optiques, band gap, applications photovoltaïques.