L'expansion des systèmes photovoltaïques (PV) a mis en évidence la présence de pertes par couplage des modules, ou pertes par mismatch, privant les producteurs d'énergie électrique supplémentaire. Cette thèse vise à mieux comprendre les causes et mécanismes des pertes par mismatch dans le cas des installations connectées au réseau électrique. Deux solutions pour réduire ces pertes sont proposées, étudiées et comparées. La modélisation des champs PV soumis à l'ombrage pour la prévision de production électrique sera abordée et le modèle validé expérimentalement. Une première solution consistant à modifier le schéma de câblage du champ sera présentée. Ensuite, des architectures alternatives de systèmes raccordées au réseau visant à limiter le mismatch des modules grâce à l'implantation d'électronique de puissance seront évaluées. Pour conclure ce travail, une comparaison globale des solutions sera menée en s'appuyant sur des systèmes de tailles résidentielle et commerciale.

GaN et ses alliages ternaires et quaternaires du système Ga(B,In,Al) sont devenus au cours des dernières années des semiconducteurs phare de l'optoélectronique. Plus spécifiquement l'alliage InGaN qui présente une énergie de bande interdite (0, 77eV, pour l'InN à 3, 4eV, pour le GaN) permettant l'absorption quasi totale du spectre visible se positionne comme un excellent candidat pour la réalisation de cellules solaire multi-jonctions à très haut rendement. La croissance de couches épitaxiales d'InGaN avec une forte teneur en indium et une bonne qualité structurale et morphologique reste néanmoins un challenge. Notre groupe a été parmi les premiers à relever ce challenge en proposant une technique de croissance originale consistant à insérer périodiquement de fines couches de GaN dans la couche épaisse d'InGaN. Ce travail s'inscrit dans ce contexte et porte sur les caractérisations morphologiques, structurales et optiques des différentes structures élaborées et qui ont permit l'optimisation du procédé de croissance et l'obtention de couches d'InGaN avec une teneur en indium de 15%, une épaisseur de 120nm et des qualités structurales et optiques de premier ordre. La partie centrale du travail a consisté en la mise en oeuvre et l'utilisation de la technique de cathodoluminescence pour l'étude des matériaux InGaN élaborés au laboratoire par MOVPE. Les principales avancées de ce travail, outre la contribution au succès de l'obtention de couches d'InGaN de grande qualité, concernent la confirmation du mode de croissance des couches d'InGaN (transition 2D-3D, type et rôle des inclusions de surface), la détermination de l'épaisseur critique des couches en fonction du taux d'indium, et la modélisation du phénomène de cathodoluminescence par méthode Monte-Carlo / GaN and its ternary and quaternary alloys Ga(B, In, Al)N have become in recent years one of the most important semiconductor materials for applications in optoelectronics. More specifically, the InGaN alloy, that has a band gap energy (0.77eV for InN, 3.4eV for GaN) allowing almost full absorption of the visible spectrum can be an excellent candidate for the realization of highly efficient multi-junctions solar cells. However, the growth of InGaN epitaxial layers with high indium content and good structural and morphological quality remains a challenge. Our group was among the first to meet this challenge by proposing an original growth technique consisting in the periodical insertion of thin GaN layers in the thick InGaN layer. The present work falls in this context and focuses on the morphological, structural and optical characterization of different InGaN structures that have been developed, allowing the optimization of the growth process and the obtention of InGaN layers with an indium content of 15%, a thickness of 120nm and a high structural and optical quality. The main aspect of the present work consist in the implementation and use of the cathodoluminescence technique to study the InGaN materials grown by our group using MOVPE. The main achievements of this work, in addition to the contribution to the success of getting high quality InGaN layers, relate to the confirmation of the growth mode of InGaN layers (2D - 3D transition, type and role of surface inclusions), the determination of the critical layer thickness according to the indium content, and the modeling of the cathodoluminescence phenomenon using Monte Carlo method

L'énergie solaire est une source d'énergie renouvelable et naturellement disponible partout sur terre. Elle est donc tout indiquée pour remplacer à long terme une part importante des combustibles fossiles dans le portrait énergétique mondial. Comme toutes les formes d'énergie utilisées par la société, l'énergie solaire n'échappe pas aux lois économiques et son adoption dépend directement du coût par unité d'énergie produite. Plusieurs recherches et développements technologiques cherchent à réduire ce coût par différents moyens. Une de ces pistes est l'intégration de deux technologies solaires, la technologie photovoltaïque et la technologie thermique, au sein d'un même système. La conception d'un tel système pose plusieurs défis technologiques, le plus important étant sans contredit la compétition entre la quantité d'électricité produite et la qualité de la chaleur. En effet, ces deux variables varient de manière opposée par rapport à la température~: le rendement des cellules photovoltaïques a tendance à diminuer à haute température alors que la valeur utile de l'énergie thermique tend à augmenter. Une conception judicieuse d'un système photovoltaïque/thermique (PV/T) devra donc prendre en compte et connaître précisément le comportement d'une cellule à haute température. Le présent projet propose de concevoir un système permettant la caractérisation de cellules photovoltaïques sur une large plage de température. Premièrement, une revue de littérature pose les bases nécessaires à la compréhension des phénomènes à l'origine de la variation de la performance en fonction de la température. On expose également différents concepts de système PV/T et leur fonctionnement, renforçant ainsi la raison d'être du projet. Deuxièmement, une modélisation théorique d'une cellule photovoltaïque permet de définir grossièrement le comportement attendu à haute température et d'étudier l'importance relative de la variation du courant photogénéré et de la tension en circuit ouvert. Ce modèle sera plus tard comparé à des résultats expérimentaux. Troisièmement, un banc d'essais est conçu et fabriqué d'après une liste de critères et de besoins. Ce banc permet d'illuminer une cellule, de faire varier sa température de -20 °C à 200 °C et de mesurer la courbe I-V associée. Le système est partiellement contrôlé par un PC et la température est asservie par un contrôleur de type PID. Le banc a été conçu de manière à ce que la source de lumière soit aisément échangeable si un spectre différent est désiré. Finalement, le comportement du montage est validé en caractérisant une cellule au silicium et une autre à base de InGaP. Les résultats sont comparés aux prédictions du modèle et aux données de la littérature. Une étude d'incertitude permet également de cibler la source principale de bruit dans le système et propose des pistes d'améliorations à ce propos.

Les cellules solaires comprenant comme matériau actif une pérovskite organométallique hydride sont apparues récemment comme une technologie de haute performance et bon marché pour la conversion de l’énergie solaire. Les efforts mobilisés pendant cette thèse se sont concentrés sur un composant clé des cellules solaires à pérovskite, le transporteur de trous, qui assure à la fois les performances et la stabilité des cellules. Les avantages des polymères semi-conducteurs pour cette fonction se retrouvent dans leur stabilité, leurs bonnes propriétés de transport de charge et leur caractère filmogène. Ainsi, la stabilité des cellules solaires à pérovskite planes a pu être améliorée en intégrant un polyvinylcarbazole fonctionnalisé, tout en conservant de bonnes efficacités. Le potentiel de polyélectrolytes à base de PEDOT a pu être évalué dans les cellules de type inverses. Et enfin, une nouvelle méthode de dopage par un polyélectrolyte à base d’imidazole a démontré des efficacités remarquables, supérieures à 20%. / Perovskite solar cells based on hybrid organometal perovskite recently appeared as a cost-effective and highly efficient technology for the conversion of sunlight. Efforts undertaken during this PhD thesis focused on one component of the perovskite solar cells, the hole transport material, which rules both, performance and stability of the devices. Advantages of semiconducting polymers result in their thermal and chemical stability, their good charge transport properties and their ability to form homogeneous thin films. Thereby, through synthesis of novel polyvinylcarbazole and incorporation into devices, stability of planar perovskite solar cells has been enhanced while conserving good efficiency. The potential of PEDOT-based polyelectrolytes has been investigated in inverted perovskite solar cells. Finally, a new strategy to efficiently dope hole transporting materials has been demonstrated through the introduction of N-heterocyclic imidazolium-based polyelectrolytes. Thereby, efficiency of solar cells has been promoted to over 20%.

Les systèmes composés de nanocristaux de silicium (NCs-Si) et d'argent (NCs-Ag) sont très intéressants pour leur application aux dispositifs photovoltaïques de troisième génération, notamment dans les cellules solaires intégrant des couches de conversion de lumière. En effet, les propriétés plasmoniques des NCs-Ag permettent d'augmenter fortement, jusqu'à un facteur 10, l'intensité de photoluminescence des NCs-Si et par conséquent de résoudre le problème du faible rendement de PL qui en limite l'utilisation dans les cellules solaires à conversion photonique (conversion par déplacement photonique ou " down shifting "). L'optimisation du couplage dans ces systèmes dépend de plusieurs facteurs tels que la distance réciproque entre les deux types de particules, la taille, la forme et la distribution spatiale des NCs-Ag. Pour cette raison le contrôle de leur nanofabrication est fondamental. Ce travail de thèse a contribué à mettre au point une méthode originale basée sur la synthèse ionique à très basse énergie (ULE-IBS, Ultra Low Energy - Ion Beam Synthesis) afin d'obtenir la fabrication contrôlée dans la même matrice, de NCs-Si et de NCs-Ag. Pour cela, nous avons profité de l'expérience acquise dans le passé dans la fabrication par ULE-IBS de réseaux 2D de NCs-Si et plus récemment de NCs-Ag, avec des distances et des tailles parfaitement contrôlées, et nous avons effectué de simulations en utilisant le code SRIM afin de pouvoir estimer la localisation et la densité des défauts enduits par l'implantation et le code TRIDYN pour évaluer les profils des implantés lors des doubles implantations. Les NCs-Si sont toujours synthétisés avant les NCs-Ag à cause des différents bilans thermiques nécessaires à leur nucléation. Les propriétés structurales et optiques des systèmes obtenus ont été étudiées par des méthodes de microscopie électronique en transmission (HREM, EFTEM) et par spectroscopie de photoluminescence (PL), en fonction des conditions d'élaboration. Les résultats expérimentaux ont montré qu'il est possible de synthétiser dans la même matrice de réseaux de NCs-Si et de NCs-Ag et d'en contrôler les propriétés, mais que plusieurs phénomènes physiques sont mis en jeu lors de ce type de synthèse et doivent être pris en compte afin de maitriser les caractéristiques structurales et optiques de ces systèmes. Nous avons pu mettre en évidence l'effet du mixage ionique et du dommage lorsque les ions d'Ag sont implantés dans la matrice qui contient les NCs-Si : la population des NCs-Si est modifiée et celle des NCs-Ag est à son tour dépendante de la présence des NCs-Si, de leurs caractéristiques et de leurs modifications dues au mixage ionique. Des configurations et des propriétés optiques très différentes peuvent être obtenues en fonction des paramètres d'implantation (dose et énergie d'implantation de Si et d'Ag). Nous avons démontré que l'intégrité de la matrice joue un rôle clé sur la synthèse des bicouches via son influence sur les mécanismes de diffusion des espèces implantés et de nucléation des nanocristaux. Un recuit oxydant après la synthèse des NCs-Si permet d'une part de guérir la matrice des défauts induits par l'implantation et de maitriser la distribution en taille des NCs-Si et d'autre part d'obtenir un gonflement de l'oxyde qui nous permet de contrôler les distances entre les NCs-Si et les NCs-Ag ainsi que les phénomènes de mixage ionique. Le contrôle de la synthèse par ULE-IBS des bicouches de nanocristaux de Si et d'Ag peut donc être obtenu en choisissant les conditions d'implantation appropriées pour les deux espèces et en optimisant le recuit oxydant intermédiaire. / Systems composed of silicon and silver nanocrystals (Si-NCs and Ag-NCs respectively) are very interesting for their applications in third generation photovoltaic devices, especially in solar cells incorporating light conversion layers. Indeed, the plasmonic properties of Ag-NCs can increase strongly the photoluminescence intensity of Si-NCs, up to a factor of 10 and therefore solve the problem of low yield PL which limits their use in solar cells photonic conversion ("down-shifting"). The optimization of the coupling in these systems depends on several factors such as the distance between the two types of particles, the size of Ag-NCs, the shape and spatial distribution. For this reason the control of their nanofabrication is fundamental. We have developed an original method based on dual Ultra Low Energy Ion Beam Synthesis (ULE- IBS) for the controlled synthesis of Si-NCs and Ag-NCs in the same matrix. For this reason, we have taken advantage of the experience acquired in the past in our group in the synthesis of 2D layer of Si-NCs by ULE-IBS and more recently Ag-NCs with perfectly controlled distances and sizes, and we have performed simulations using the code SRIM in order to estimate the location and density of defects induced by implantation and TRIDYN code to evaluate the ion implanted profiles in double implantations. First, Si-NCs are synthesized by Si ion implantation followed by high temperature thermal annealing. Then, Ag ion implantation is performed. The structural and optical properties of the resulting systems were studied by transmission electron microscopy (HREM, EFTEM) and photoluminescence spectroscopy (PL). Experimental results showed that it is possible to synthesize two layers of Si-NCs and Ag-NCs in the same matrix and to control their properties, but several physical phenomena are involved in this type of synthesis and must be taken into account in order to control the structural and optical characteristics of these systems. We have demonstrated the effect of ion mixing and the damage of the matrix when the Ag ions are implanted in the same matrix containing Si-NCs. Therefore, the population of Si- NCs is modified and that of Ag-NCs also due to ion mixing. Different configurations and optical properties can be obtained depending on implantation parameters (dose and energy of Si and Ag ions). We have also demonstrated the role of the integrity of the matrix on the synthesis of two layers of nanocrystals and its influence on the diffusion and nucleation of the implanted species. In this work, we have investigated the role of an oxidant thermal annealing after Si ion implantation. This annealing allows a passivation of the Si-NCs and recovering the integrity of the oxide. This step allows to control the characteristics of Si-NCs (size and position) and obtain a swelling of the oxide which allows to control the distances between NCs-Si and Ag-NCs and prevent ion mixing. The control of the synthesis of bilayers of Si and Ag nanocrystals by ULE-IBS can be achieved by selecting the appropriate conditions of implantation for both species and optimizing the intermediate oxidant annealing.

Pour être viable économiquement, les cellules photovoltaïques organiques doivent dépasser 10 % de rendement et atteindre plusieurs milliers d'heure de durée de vie. Les cellules tandems constituent une voie probante d'augmentation des rendements. Ce travail de thèse a pour objectifs l'élaboration de cellules organiques tandems puis l'étude de leur fonctionnement et de leur vieillissement. Dans un premier temps, les paramètres gouvernant le rendement de cellules photovoltaïques organiques sont examinés sur le modèle de cellules simples à base de PCDTBT. Des caractérisations s'appuyant sur la spectroscopie d'impédance mettent en valeur le rôle joué par chacune des couches constitutives de la cellule. Dans un deuxième temps, un protocole de fabrication des cellules tandems connectées en série est établi. Celui-ci traite successivement les trois points critiques pour l'efficacité des tandems : choix des polymères aux absorptions complémentaires, puis mise au point de la couche intermédiaire (CI) et enfin optimisation des épaisseurs. Une attention particulière est portée au fonctionnement de la CI. Pour optimiser les épaisseurs, un programme de simulation des phénomènes optiques est élaboré et ses prédictions comparées aux résultats expérimentaux. Enfin, le vieillissement des cellules simples et tandems est étudié sur des temps de plusieurs centaines ou milliers d'heures. Les diminutions de performances observées sont liées à la dégradation des couches d'interface tandis que la couche active semble stable. Les cellules tandems organiques présentent un fort potentiel pour l'obtention de rendements élevés et stables dans le temps. / In order to reach commercialization, organic photovoltaic solar cells need to reach efficiencies above 10 % and achieve lifetimes of several thousands of hours. Tandem solar cells are a way of improving the efficiencies. The objectives of this work are therefore to study the fabrication process, the operation and the ageing of organic tandem solar cells. First, single solar cells based on the active material PCDTBT are used as model to investigate the factors governing the cells efficiencies. Using characterization techniques such as impedance spectroscopy, the roles played by each layer of the cells are identified. Based on these results, a protocol to make series tandem cells is developed. Each of its steps is dedicated to treating a key aspect of tandem cells : choice of complementary absorbing polymers, design of the intermediate layer (IML) and thickness optimization. The functioning of the IML is subjected to a particular attention. To optimize the thicknesses, optical phenomena are numerically simulated. The prediction thus made are then compared to experimental results. Finally, the ageing of single and tandem cells is investigated on time spans ranging from several dozens to several thousands of hours. It is shown that the device degradation can be linked to poor ageing of the interface layers, while the active layer stays stable. Organic tandem cells are promising candidates to reach both high efficiencies and long lifetime.

Le besoin d'énergies propres et renouvelables, et en calculs numériques de plus en plus performant ont été deux des moteurs de la recherche mondiale. Les multiferroiques (matériaux présentant plusieurs ordres ferroiques couplés) ont pendant longtemps été étudiés pour des applications électroniques. Récemment, leur interaction avec la lumière a été considéré pour des applications photovoltaique. Leur grande bande interdite et la faible mobilité de leur porteurs sont néanmoins des freins à la conversion efficace de l'énergie solaire en électricité.Cependant, les matériaux multiferroiques présentent un nombre important de degrés de libertés, et leur interaction avec la lumière ne peut être réduite au seul effet photovoltaique. Ici, l'interaction lumière-multiferroique est d'abord considéré au travers de l'effet de photostriction (changement de longueur sous illumination). Les calculs ab-initio montrent que, dans le bismuth de ferrite, la photostriction peut être comprise comme un effect d'écrantage de la polarisation à l'échelle de la maille primitive, et de l'effet piézoélectrique inverse. Une solution solide de plomb nickel niobium et de titanate de plomb, présentant un fort effet piézoélectrique à sa frontière morphotropique est ensuite synthétisée et caractérisée pour ces propriétés optiques et électriques. Le rôle des défauts dans la grande conductivité des parois de domaines est aussi étudié, et des calculs de la théorie de la fonctionnelle densité montrent que les défauts se forment préférentiellement à la paroi, et y procure une plus grande densité de charges libres. Enfin, nous détaillons les dernières avancées d'un couplage de type spin-orbite, le couplage angulaire magnéto-électrique, et son application à la génération de champs magnétiques par une lumière polarisée circulairement. / The need for clean and renewable energy, as well as constantly improved numerical performances have been two of the most important driving forces in research worldwide. In this light, multiferroic materials, which are materials presenting several ferroic order, have been widely investigated towards their application in electronics and computation, or as sensors. Recently, they have been also considered for their potential use to generate energy through the photovoltaic effect. However, power conversion have remained poor compared to existing technologies such as p-n junction silicon based solar cells, mainly because of their wide bandgap and low mobility of the carriers. Nevertheless, multiferroic materials often present a vast number of degrees of freedom, and their interaction with light cannot be reduced to the sole photovoltaic effect.In this work, we study from first-principles the interaction of light and strain in the multiferroic bismuth ferrite, and find that the so-called photostriction effect originates from a screening of the polarization at the unit cell scale, which results in a photo-induced strain via the action of the converse piezoelectric effect. A solid solution of lead nickel niobium and lead titanate, exhibiting large electromechanical properties at its morphotropic phase boundary, is then synthesized, and its optical and photoinduced properties are studied. Also, the influence of defects at domain walls in the model ferroelectric lead titanate is studied from ab-initio calculations, in order to understand why domain walls exhibit a large conductivity compared to the domains. It is found that defects are more likely to form at the domain wall, and provide it with extra-carriers. Eventually, the advances in a recently considered spin-orbit energy term, the Angular MagnetoElectric coupling (AME), are considered and applied to the Inverse Faraday Effect (IFE), that is the existence of a magnetic field induced by circularly polarized light.

Malgré l'augmentation constante de l'efficacité des cellules photovoltaïques multi-jonctions destinées au photovoltaïque concentré, des pertes de performances subsistent à haute concentration solaire. Elles sont principalement causées par un ombrage excessif dû aux métallisations ou par effet Joule à cause de la résistance série. Une des solutions à ce problème est de reporter le contact métallique en face avant sur la face arrière grâce à des vias métallisés et isolés électriquement. Avec cette architecture, les pertes dues à l'effet Joule et à l'ombrage seront limitées et des gains en efficacité sont attendus. Toutefois, l'intégration de vias sur des cellules photovoltaïques triple jonction favorise la recombinaison électron-trou en surface et peut provoquer une perte de performances de ces dispositifs. Ce mémoire présente les travaux de recherche effectués visant à étudier précisément cette problématique ainsi qu'à proposer des solutions pour limiter ces pertes. L'objectif est d'évaluer les pertes de performances de cellules photovoltaïques triple jonction suite à l'intégration de vias. Dans un second temps, l'objectif secondaire vise à limiter les pertes grâce à des traitements de passivation. Les résultats et solutions qu'apporte ce projet représentent une étape clé dans la réalisation de cette nouvelle architecture de contact électrique pour cellules photovoltaïques. En effet, les conclusions de ce projet de recherche permettent de valider la possibilité d'obtenir des gains en efficacité grâce à cette architecture. De plus, les procédés de microfabrication présentés dans ce projet de recherche proposent des solutions afin d'intégrer des vias sur ces hétérostructures tout en limitant les pertes en performances.

Diminuer l'épaisseur de la couche d'absorbeur est une solution attractive pour produire des cellules photovoltaïques à coût réduit. Cela permet également de réduire la quantité de matériau actif utilisé ainsi que d'améliorer la collection du courant dans la cellule. Cette thèse s'est focalisée sur la conception de nanostructures pour exalter l'absorption de la lumière dans des couches de semiconducteur d'épaisseur réduite et ainsi proposer des cellules ultraminces efficaces.Dans un premier temps, nous avons proposé une approche originale pour piéger la lumière dans une cellule ultra-fine (≤ 100 nm) en silicium amorphe. Un réseau métallique est placé en face avant de la cellule déposée sur un miroir métallique afin d'obtenir une absorption multi-résonante large bande pour les deux polarisations de la lumière. Nous proposons aussi d'utiliser le réseau métallique comme une électrode transparente alternative afin de réduire les pertes optiques dans le contact avant de la cellule. Une analyse numérique approfondie des mécanismes résonants en jeu a été menée ainsi que la fabrication et la caractérisation optique de démonstrateurs.Dans un deuxième temps, nous avons appliqué ce concept de contact avant multi-résonant à des couches ultra-fines en arsenure de gallium (GaAs). Nous avons montré numériquement et expérimentalement le potentiel d'une nanogrille métallique bi-dimensionnelle pour le confinement efficace de la lumière dans 25 nm de GaAs.Enfin, nous avons étudié la possibilité de réduire l'épaisseur de cellules en silicium cristallin d'un facteur 10 à 100 par rapport à l'état de l'art. Nous avons développé un procédé pour transférer des couches de silicium cristallin de quelques microns d'épaisseur épitaxiées par PECVD sur un substrat hôte bas coût. Nous avons également travaillé à la structuration contrôlée de nanopyramides en vue d'un piégeage optique efficace dans ces couches minces. / Reducing the absorber thickness is an attractive solution to decrease the production cost of solar cells. Furthermore, it allows to reduce the amount of material needed and improve the current collection in the cell. This thesis has been focused on the design of nanostructures to enhance light absorption in very small semiconductor volumes in order to achieve efficient ultra-thin solar cells. First, we have proposed an original light-trapping concept for ultra-thin amorphous silicon (a-Si:H) solar cells. A one-dimensional metallic grating is patterned on the front surface of the cell deposited on a metallic mirror. Broadband multi-resonant absorption has been demonstrated for both light polarizations. The metallic grating is also used as an alternative transparent electrode in order to reduce optical losses in the front contact. A detailed analysis of the multi-resonant absorption mechanism has been carried out through numerical calculations. The fabrication and optical characterization of ultra-thin a-Si:H solar cells with metallic gratings have validated the multi-resonant approach.Second, we have proposed a design with a two-dimensional metallic grid as a resonant front contact for very thin (25 nm) gallium arsenide (GaAs) layers. We have shown through the design and fabrication of a proof-of-concept structure the potential of metallic nanogrids to confine efficiently light absorption with an ultra-thin GaAs layer.Finally, advanced light-trapping structures could also allow a thickness reduction of crystalline silicon wafers of a factor 20 to 100 with respect to state-of-the-art cells. We have developed a process to transfer micron-thick epitaxial crystalline silicon (c-Si) layers onto a low-cost host substrate. Inverted nanopyramids have also been fabricated in crystalline silicon in order to achieve a broadband anti-reflection effect. It opens promising perspectives towards the realization of double-sided nanopatterned ultra-thin c-Si cells.

Cette thèse est entièrement consacrée à l'étude par la théorie de la fonctionnelle de la densité des composés pérovskites halogénés, matériaux prometteurs pour de nombreux domaines applicatifs. Le caractère « hybride » de ce type de matériau est illustré par différentes études de leurs propriétés structurales et électroniques. Le composé tridimensionnel MAPbBr₃ est tout d'abord présenté. Les propriétés électroniques fondamentales telles que les structures de bandes, les états de densité projetée ou les fonctions d'ondes sont discutées. De plus, l'importance du couplage spin-orbite est mise en évidence. L'analyse des symétries est appliquée pour comprendre la symétrie des états électroniques et pour interpréter les propriétés optiques des différents matériaux. Les reconstructions structurales à la surface des cristaux entraînent l'apparition d'effets Rashba-Dresselhaus. Par ailleurs les défauts de surface et leurs passivations sont également étudiés. Des travaux sur les matériaux sans plomb potentiellement moins toxiques sont proposés dans un second temps. Ces études ont pour but d'analyser leurs potentiels pour le photovoltaïque du point de vue des structures électroniques. Différentes stratégies de substitution sont envisagées allant du simple remplacement du plomb à d'autres alternatives plus élaborées comme les pérovskites doubles ou les pérovskites de basse dimensionnalité. / This actual work is entirely devoted to the study of halide perovskite materials, promising materials in many fields of application, by means of the Density Functional Theory. The "hybrid" feature of this type of material is illustrated through various studies of their structural and electronic properties. The three-dimensional compound CH₃NH₃PbBr₃ is firstly presented. Basic electronic properties such as band structures, projected density of states or wave functions are discussed. In addition, the importance of spin-orbit coupling is highlighted. Symmetry analysis is applied to understand and interpret the optical properties of different materials. Structural reconstructions on the surface of the crystals lead the Rashba-Dresselhaus effects. In addition, surface defects and their passivations are also studied. Studies on lead-free materials that are potentially less toxic are proposed in a second step. These studies aim to analyze their potentials for photovoltaic devices from the point of view of electronic structures. Different substitution strategies, ranging from the simple replacement of lead to other more elaborate alternatives such as double perovskites or low-dimensional perovskites are investigated as well.