Chapitre 2: Les cellules sensibilisées par
colorant
ou cellules de
Graetzel.........................27
2-1
Introduction...................................................................
28
2-2 Principe de fonctionnement d'une cellule Graetzel 28
2-3 Matériaux utilisés dans la cellule solaire
sensibilisée par colorant 30
2-4 Etude théorique de la cellule solaire
sensibilisée par colorant 32
2-4-1 Absorption de la lumière. 32
2-4-2 Séparation de charges 34
2-4-3 Transport de charges 35
2-4-3-1 Transport des électrons 35
2-4-3-2 Transport ionique dans l'électrolyte redox 36
2-4-4 Recombinaison 36
2-5 Procédé de fabrication d'une CSSC 37
2-5-1 Matériaux et outils 37
2-5-2 Procédure de montage 38
2-6 Optimisation des cellules solaires sensibilisées par
colorant 41
2-6-1 L'électrode nanostructuré TiO2 ............
42
2-6-2 Colorant sensibilisant 42
2-6-3 Electrolyte 44
2-6-3-1 Le couple
rédox........................................ 44
2-6-3-2 Le solvant 44
2-7 Promesses des cellules Graetzel 45
2-7-1 Rendement des CSSC ....45
2-7-2 Un nouveau design
solaire...........................................46
2-8
Conclusion.....................................................................49
Chapitre 3: Optimisation des cellules solaires
sensibilisées par colorant
««««««««........................50
3-1
Introduction......................................................................51
3-2
Développement
récents.........................................................51
3-2-1
Amélioration sur les
colorants.........................................51
3-2- 1-1 Ajout d'un
deuxième colorant..............................51
3-2- 1-2 Les
super-sensibilisateurs....................................52
3-2- 1-3
Synthèse de colorants « tout organique »
.................53
3-2- 1-4 Des cellules photovoltaïques « tout
solide » ..............53
3-2-2 Amélioration de l'oxyde
semi-conducteur ...........................54
3-2-2-1 Cellule à base
de ZnO..........................................54
3-2-2-2 Changer le TiO2 En SnO2 56
3-2-2-3 Mélanges d'oxydes système
coeur-écorce 57
3-2-2-4 CSSC basées sur un semi-conducteur de type p 58
3-2-3 Améliorations du support 60
3-3 Quelques perspectives 62
3-4Conclusion 63
Conclusiongénérale............................................65
Bibliographie...........................................
.........67 Listedes figures.................................................72
Liste des tableaux............................................
...74
8
Introduction générale
Actuellement la production des énergies est
basée sur les ressources dites non renouvelables telles que le
pétrole, le gaz naturel, le charbon et même l?uranium qui a de
grands risques sur la vie humaine. Avec l?augmentation croissante de la
population mondiale, l?explosion du développement industriel
débouchant sur une augmentation croissante des besoins
énergétiques outre les effets nuisibles de ces ressources sur
notre environnement, l?homme sera condamné à trouver d?autres
alternatives pour produire cette énergie en prenant en
considération la qualité de l?environnement.
On distingue actuellement plusieurs modes de productions
d?énergie renouvelables dont: l?hydroélectrique, le
géothermique, l?éolienne, la biomasse, le photothermique et enfin
le photovoltaïque. Toutes ces ressources proviennent presque directement
ou indirectement du soleil. Elles sont donc disponibles indéfiniment
tant que celui-ci brillera.
Les cellules solaires sensibilisées par colorant (CSSC)
ont ouvert une nouvelle brèche à la communauté
photovoltaïque. En s?inspirant des mécanismes de la
photosynthèse et des avancées récentes en matière
de mise en oeuvre des matériaux, une équipe suisse de l?EPFL
dirigée par le Professeur Graetzel a réussi en 1991 un pari qui
voulait augmenter par un facteur d?environ dix les performances des vielles
piles photoélectrochimiques, qui étaient à l?époque
soit performantes mais très vite usées, soit stable mais avec un
rendement très faible.
Le présent travail, dans ces trois chapitres traite
essentiellement les paramètres influençant les performances d?une
cellule solaire sensibilisé par colorant.
Le premier chapitre présente des
généralités sur les cellules photovoltaïques, leurs
principes de fonctionnement, les différents types de cellules solaires
ainsi que leurs caractéristiques électriques.
Le deuxième chapitre est consacré aux cellules
sensibilisées par colorant ou cellules de Graetzel, leurs
fonctionnements, les matériaux utilisés et l?étude
théorique de ces cellules. On abordera le procédé de
fabrication et l?optimisation de ces cellules.
Dans le dernier chapitre on décrit les nouvelles
technologies et améliorations aux niveaux des colorants, des oxydes
semi-conducteurs et du support ainsi que les différentes perspectives
qui peuvent s?ouvrir à nous pour de prochaines études.
10
| 
