FONCTIONNALISATION DE PHOTOELECTRODES NANOSTRUCTUREES PAR ATOMIC LAYER DEPOSITION POUR LA PHOTODISSOCIATION DE L'EAU

Le developpement rapide des technologies utilisant du dihydrogene comme carburant necessite le developpement d’une production a bas cout et respectueuse de l’environnement. Une des voies prometteuses pour relever ce defi est la photodissociation de l’eau a la surface d’electrodes semi-conductrices immergees dans un electrolyte aqueux. Ce travail de these se focalise sur l’elaboration, la caracterisation physico-chimique et photoelectrochimique de la photoanode. Le silicium peut etre utilise pour remplir ce role grâce a ses proprietes electroniques adaptees pour l’oxydation de l’eau. Malheureusement, sa forte reflectivite et sa faible stabilite en milieu alcalin limite son utilisation. La strategie adoptee durant ce travail est la combinaison de la structuration de surface (diminution de la reflectivite, augmentation de la surface active et orthogonalisation du parcours des photons et des charges photogenerees) avec un depot par Atomic Layer Deposition (ALD) d’un film protecteur et d’un co-catalyseur. Cette approche a permis la fabrication et l’etude de deux systemes complexes stables et efficaces pour la photooxydation de l’eau : n-Si/TiO$_2$/Ni et n-Si/Fe$_2$O$_3$/IrO$_2$/TiO$_2$. La fonctionnalisation a ete effectuee exclusivement par ALD avec un controle quasi-parfait de l’epaisseur et de la composition des couches deposees. Differentes structures de silicium ont ete obtenues par methodes electrochimiques et les differentes morphologies (macroporeux, nanospikes et micropiliers de silicium de 8, 20 et 40 $μ$m) ont ete comparees pour mettre en lumiere une eventuelle relation structure/proprietes.