LEMERCIER 2020 archivage

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ SAVOIE MONT BLANC
Spécialité : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Électrochimie
Arrêté ministériel : 25 Mai 2016
Présentée par
Thibault LEMERCIER
Thèse dirigée par Lionel FLANDIN, Professeur, USMB
et co-encadrée par Lara PERRIN, Maître de conférences, USMB
et co-encadrée par Solenn BERSON, Ingénieur de recherche, CEA
et co-encadrée par Emilie PLANES, Maître de Conférences, USMB
Préparée au sein du Laboratoire d’Électrochimie et
Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces et au sein du CEA /
LITEN / Laboratoire des Modules Photovoltaïques Organiques dans
l'École Doctorale I-MEP2 – Ingénierie – Matériaux, Mécanique,
Environnement, Énergétique, Procédés, Production.
Développement de cellules solaires
pérovskites semi-transparentes de type P-I-N
dans la perspective d’une application tandem
Thèse soutenue publiquement le 4 Décembre 2020,
devant le jury composé de :
Monsieur Lionel FLANDIN
Professeur, USMB, Directeur de thèse
Madame Fannie ALLOIN
Directeur de recherche, CNRS, Président du jury
Madame Mireille RICHARD-PLOUET
Directeur de recherche, IMN, Rapporteur
Monsieur Frédéric SAUVAGE
Directeur de recherche, UPJV, Rapporteur
Monsieur Jean-Jacques SIMON
Professeur, IM2NP, Examinateur
Monsieur David MARTINEAU
Ingénieur Chercheur, Solaronix, Invité
Madame Lara PERRIN
Maître de Conférences, USMB, Membre
Madame Solenn BERSON
Ingénieur Chercheur, CEA / Liten, Membre
Madame Emilie PLANES
Maître de Conférences, USMB, Membre

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Remerciements
Mon intérêt pour les pérovskites a commencé à se manifester, je crois
inconsciemment, lors d’un cours durant mon cursus d’ingénierie à l’ENSIACET lorsque
M. Jérémy SOULIE, en a parlé comme étant des matériaux aux propriétés fascinantes. Je
le remercie ainsi en premier car cela m’a orienté quant au choix de mon stage de fin
d’étude qui porta, en partie, sur ces matériaux et appliqués au photovoltaïque.
D’ailleurs, je tiens à aussi remercier mon ancien tuteur de stage, M. Rafik BENRABBAH,
sans qui cette aventure autour des pérovskites (et des tandems ; nous étions les
précurseurs !) ainsi que tout ce travail de thèse n’auraient tout simplement pas existé.
L’ensemble de ces travaux a aussi pu être réalisé grâce au soutien et à la collaboration de
l’équipe LMOPS (ou GUIDE) du LEPMI ainsi que du laboratoire LMPO du CEA-Liten &
INES. Cette expérience de thèse a été l’occasion de découvrir plus en profondeur le
métier de la recherche, ses rouages dans son fonctionnement et son organisation ainsi
que les contraintes qui sont amenées à être rencontrées sur le plan scientifique,
technique et humain, valable à une échelle académique et (pré-)industrielle. Je remercie
donc ces deux entités qui m’ont fait part de leur confiance pour rejoindre leur
laboratoire.
Je tiens à remercier mon directeur de thèse, M. Lionel FLANDIN, et mes encadrantes,
Mme Lara PERRIN, Mme Solenn BERSON et Mme Emilie PLANES, qui m’ont accompagné
et épaulé tout au long de ces 3 longues et courtes années. Chacun a été à l’écoute dans
mes moments de doutes, s’est montré disponible quand j’en avais besoin (même quand
je débarque à l’improviste dans leur bureau), et a fait part de leurs conseils et remarques
parfois sévères, mais pour me tirer vers le haut et en se voulant du mieux de leur
possible bienveillant. J’ai notamment apprécié les échanges constructifs avec Mme
Solenn BERSON, son soutien et sa franchise. Je souhaite en outre adresser des
remerciements particuliers à Mme Lara PERRIN, qui a encadré la majeure partie de ma
thèse. J’ai en effet apprécié sa disponibilité, sa rigueur, son optimisme, ses
encouragements, son implication dans mes recherches ainsi que les nombreuses
discussions passionnantes que nous avons eues. Chacun m’a donc permis à leur manière
d’acquérir un niveau de rigueur plus élevée et un niveau scientifique plus mature.
De plus, je remercie l’ensemble des membres du jury pour avoir accepté de juger ce
travail en ayant posé des questions pointues mais pertinentes et avoir eu le courage
d’assimiler l’intégralité de ce long manuscrit de thèse. Mes remerciements s’adressent
ainsi en particulier à M. Frédéric SAUVAGE et Mme Mireille RICHARD-PLOUET qui ont
accepté d’être rapporteurs, à M. Jean-Jacques SIMON qui a accepté d’être examinateur, à
M. David MARTINEAU qui a répondu présent en tant qu’invité, et à Mme Fannie ALLOIN
qui a accepté volontiers de présider ce jury de thèse.

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Evidemment, le déroulement de cette thèse n’aurait pas été ce qu’il a été grâce aux
différentes et innombrables personnes que j’ai eu la chance de rencontrer que ce soit au
LMOPS, LMPO, INES et ailleurs. Peut-être suis-je un peu naïf sur le plan de l’esprit
critique, mais j’ai quand même apprécié les tendances générales et cet élan collectif qui
émanent des personnes de ce milieu : leur authenticité, leur bienveillance, leur respect,
leur spontanéité et leur altruisme. C’est pourquoi, je tiens à remercier chaleureusement
toutes ces personnes qui m’ont côtoyé et aidé de près comme de loin durant ces 3 ans
aussi bien d’un point vue scientifique que personnel. Mes remerciements vont ainsi à :
l’équipe LMOPS : M. Nicolas CHARVIN, M. Gilles DE-MOOR, M. Julien GIBOZ, M. Johann
RAVAUX, Mme Florence DUBELLEY, M. Christophe CARRAL, Mme Marjorie ESNAULT, M.
Ali NOURDINE, Mme Corine BAS, M. David BROWN et Mme Sylvie NEYERTZ ;
au laboratoire LMPO : M. Matthieu MANCEAU, Mme Muriel MATHERON, Mme Noëlla
LEMAITRE, M. Stéphane CROS, Mme Nathalie NGUYEN, M. Olivier DUPRE, Mme Elise
BRUHAT, Mme Carine ROUX, Mme Caroline BAS et Mme Emmanuelle FAYARD ;
et aux autres laboratoires du CEA et d’INES : M. Anthony VALLA (merci pour les images
MEB), Mme Delfina MUNOZ, M. Wilfried FAVRE, M. Jordi VEIRMAN, Mme Florence
ARDIACA, M. Thibaut DESRUES, M. Raphaël CABAL, M. Florent SOUCHE, M. Frédéric
FASOLA, Mme Amal CHABLI, M. Romain COUDERC, M. Martin VANDENBOSSHE et M.
Romain CARIOU.
En plus de cela, j’aimerais remercier notamment tou(te)s les ancien(ne)s et actuel(le)s
DPSTI (doctorants, post-docs, stagiaires, techniciens, ingénieurs) qui furent collègues de
bureau (ou non, ça dépend) et qui, surtout, sont pour moi des ami(e)s avec qui j’ai passé
des moments, soirées et week-ends mémorables !
Côté LMOPS, on y trouve Sacha (prémices d’une époque dorénavant révolue) Zeinab (la
belle « princesse »), Quentin (et son bruitage inimitable de la goutte d’eau), Manon (la
grande blonde ; elle se qualifie elle-même de blonde ! Pour ma défense…), Marwen (le
colosse au cœur tendre, mais faut creuser un peu quand même…), Donia (la silencieuse),
Mirella (elle ne parle pas, elle chante ! d’où Mi-Ré-Laaa !), François-Xavier (notre
[ancienne] mascotte, un peu fragile mais trop choupinoupinette !), Saman (discret mais
bien présent), Marwa (semble froide mais c’est une crème) Cynthia (sous ses airs d’ange
se cache une passionnée d’oranges SANGuines) Rachel (notre Bretonne toute mimi [à
prononcer haut dans les aigus]), Noémie D. (la sportive invertébrée), Diana (notre
Américaine qui parle français mieux que nous) et Johann (l’aventurier aux anecdotes et
jeux de mots « fabuleux », tout est relatif, mais en vrai j’aime bien).
Côté LMPO/LHET, il y a Vincent B. (bien que catégorique sur les bords avec son franc
parlé, on peut compter sur lui et son amitié, d’ailleurs merci pour les week-ends ski
passés en ta compagnie !), Marc-Antoine (le passionné excentrique et le génie incompris
avec qui j’ai agréablement et abondamment discuté), Pia (attention ! appartient à la
mafia libanaise), Apolline (euh… Apo ! pardon, PARDON !), Léo (mon jumeau caché),
Mathilde F. (dont l’enthousiasme DE-BOOOOOOORDE !!!), Mathis (et sa relativité non

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restreinte : « t’inquiète pas, au pire t’es ingénieur »), Félix Ga. (Po Ping de Kung Fu Panda
avec le même appétit mais en… SEC !), Daniel (le « séducteur », j’insiste sur les
guillemets, bon je dis ça mais heureusement que tu as été là quand même !), Van Son
(aaah, sans lui, on rigolerait beaucoup moins, c’est notre Vietnamien préféré), le duo
Elise & Manue (commérages, rumeurs, potins, analyses statistiques… tout y est, et c’est
rigoureux), Axel (l’archétype du footballeur américain, mais en beaucoup mieux ! Love),
Carine (remplaçante de Pascal mais est clairement plus attractive ! hehehe… bon ok,
plus sérieusement, c’était vraiment chouette de travailler et de festoyer avec toi !), Liam
(stagiaire sauveur, mais que ça ne te monte pas à la tête !), et Caroline (« je peux pas j’ai
aqua-poney… »).
Mais, c’est qu’il y en a encore et à ne surtout pas négliger ! : Antoine, Audrey, Maxime,
Stéphane G., Camille, Mylène, Noémie T., Valentin G., Julien S., Arnaud Joël., Charles,
Baptiste, Lucille, Gilles, Jérémy, Mathilde W., Vincent G., Julien B, C. et D., José, Arthur,
Valentin M., Grégoire, Marina, Félix Gé., Ravi, Tanguy, Alice, Sarra, Lisa, Guillaume…
En parallèle de ces remerciements pour ces personnes rencontrées dans le cadre du
travail, je souhaite aussi remercier profondément mes ami(e)s rencontré(e)s sur le
chemin de la vie : à Dijon avec mes ami(e)s d’enfance, à Nantes grâce aux amitiés forgées
aux entrainements de tennis, au lycée et en classe prépa, et à Toulouse avec les
irréductibles, incomparables et chers TIZEs.
Une avant-dernière chose avant de terminer (oui c’est long), je crois qu’il est important
que je remercie un événement que tout le monde à fait face mais qui m’a, pour ma part,
particulièrement bien aidé : le [1er] confinement lié au SARS-CoV 2. Cela peut paraître
bizarre et faire polémique, mais honnêtement, de mon point de vue, jamais je n’aurais pu
finir cette thèse dans les temps. Et puis, il m’a bien aidé quand mes cellules cardiaques
en avaient le plus besoin.
En dernier mais non le moindre, je remercie énormément ma famille car elle m’a
grandement soutenu ; elle l’a toujours fait dans les moments difficiles et le fera encore.
J’ai beaucoup de chance. Elle a été particulièrement présente pour la 3ème année de ma
thèse dont les péripéties, bien que dures à surmonter, m’ont davantage rapproché d’elle.
Je pense surtout à ma première couche familiale : ma mère, mon père et ma sœur. Mais,
je n’oublie pas mes (demi-)frères, ma tante Lyonnaise et Mayennaise, et mon oncle
Mayennais ainsi que mes sept cousines et mon cousin. Enfin, malgré ma tendance aux
abonnés absents, il y a aussi mes grands-parents qui m’ont toujours suivi avec attention
et qui sont extrêmement fiers de mon parcours, certainement plus que moi-même. Mes
grands-parents et ma famille méritent donc que je leur dédie ce travail.